虚拟产品的可用性评估范文

《工业工程与管理杂志》2014年第三期

1产品虚拟化过程的建立

虚拟现实技术为产品开发提供了快速而有效的途径，一方面用户可以在产品制造完成之前，在高仿真的条件下感知产品的设计理念并体验产品的操作功能；另外一方面设计师可以根据用户的反馈进行产品的改进与完善。因此，虚拟现实技术与可用理论的结合，能够真正地实现“以用户为中心”的设计。但是，由于技术及资本等原因，在虚拟技术发展的现阶段，传感设备的使用并没有得到真正的普及。目前，大量用户是借助普通鼠标和键盘进行虚拟产品的视觉和听觉感知，体验内容主要是以产品外观及功能为主。本研究基于此背景进行评价体系模型的构建展开。

1.1真实感产品的建立诺曼强调好看的产品同时也是好用的，首先建立与真实产品相符合的外观造型、色彩搭配，使虚拟产品具有逼真的外部特性，确保用户仅仅透过视觉就可以在愉快的情绪下与产品进行深层次的交互，在Virtools中利用BB模块（Buildingblocks）设置相应的交互行为、环境变量并建立三维帧和摄影机，从而营造视觉上的三维效果。

1.2产品动态仿真和控制设计虚拟评价不仅要注重模型的精确与美观，更要着眼于交互设计的合理与新颖，因此产品的动态仿真和控制对后续的评价有着重要的影响作用。Virtools具有较强的交互能力，能够让已完成的3D模型增加交互功能，并通过摄像机的设定，使得用户按照自己的愿望进行角度的更换，还可以利用键盘或鼠标在与产品交互的过程中进行命令的触发。如图2所示，在Virtools中通过设置按钮的启动程序，实现对产品功能的使用。3虚拟可用性评价模型的建立传统的产品可用性评价是在真实的使用环境或是可用性实验室中，实验人员通过观察用户使用真实产品，从而发现产品中所存在的可用性问题［11］。与传统可用性研究相比，针对虚拟产品的可用性评价研究发生了本质的改变，一方面除了要考虑虚拟产品本身所存在的可用性问题，另外还要考虑评价环境（虚拟环境）的特殊性。本研究对当前虚拟产品及环境的可用性因素进行综合考虑和深入分析，具体研究见图3所示。

2虚拟产品的可用性评价方法

2.1虚拟可用性因素集的确定首先是对传统可用性因素的收集。应用自由联想法尽可能地收集其他学者所提出的可用性因素为主，并将开放式问卷所获得的调查作为补充，以尽可能地覆盖产品的所有可用性维度。其次确定可用性因素的来源。本研究主要从传统因素的提取、虚拟因素的拓展及自身属性的确立三方面进行展开，然后利用SD法（语义差异法），由专家评价，将收集到的可用性因素收敛至合理的程度，得到可用性因素集。新的可用性因素主要包括两方面，一是对虚拟设计特征的描述，实时性、交互性、多感知性等因素是虚拟现实技术的基本特征，是确保虚拟评价能够顺利进行的保障，因此，确定出虚拟因素的代表对虚拟评价具有重要的意义；此外，随着芯片的大量运用，工业产品出现了不同的发展趋势，即功能多样化与功能单一化，前者强调的是易学习性、可记忆性，而后者更侧重的是效率、方便性。不同的研究对象具有不同的属性代表，因此根据研究对象的选择而确定具体的评价因素集。将以上阶段所获得的可用性因素集，利用多维尺度法对其进行认知空间定位，并运用K均值聚类确定因素之间的集群关系，进行可用性因素的维度划分。

2.2因素权重值的建立由于可用性自身定义的抽象性及模糊性，需要细致地划分为不同的因素及评价指标，从而形成多层次、多指标的一个综合评价体系；其次，由于不同产品具有不同的属性呈现，因此可用性因素之间需要进行权衡分析，即按照因素之间不同的重要度进行权重计算，只有这样被试人员才能明确地对产品进行“可用性”评价。具体做法如下。利用层次分析法（Analytichierarchyprocess，AHP）确定各因素的相关权重值。在权重值的调查中是利用Satty［13］的1－9标度法，使两两因素之间定量化，构成判断矩阵，并求出该矩阵的最大特征根和所对应的特征向量，各因素的权重值即为特征向量的各分量值，计算步骤见如下公式。

3实例分析

为了确保评价体系的高信效度，避免复杂因素的干扰，本人选取功能单一小家电中的典型产品———多士炉进行实例分析，该方案来源于“我图网”。

3.1虚拟可用性因子集及因素权重的确定通过问卷调查及资料的查阅共获得用于描述工业产品的可用性因素50个（见文献［14］），经过具有设计学背景的相关学生与从业人员进行语义差异评价，从而确定虚拟可用性因素集A由11个因素组成：A＝｛形态，色彩，一致性，平衡性，实时性，交互性，效率，可观察性，直观度，方便性，接受度｝其次，运用不相似数据，按照1－7的尺度（1－7相似度递减，其中1表示非常相似，7表示非常地不相似）排列出可用性因素之间的相似程度，运用SPSS得出数据在n维的感知空间分布如表1所示，根据Kruskal压力系数表可知0．1－0．2之间处于还好的状态，且第4维的应力系数最小，因此取四维度的坐标资料进行集群分析。通过ALSCAL分析，可用性因素集的所有因素映射到多维空间中，并运用K－聚类分析法具体确定因素之间的集群关系，本研究设定分群数为3，运用20次迭代，收敛准则定为0．01，从而将其划分为以下3类，见表2所示。通过认知心理学对用户体验层的划分可知，因素1－4是描述产品自身带给用户的直观感觉，反映的是产品外观属性；因素5－9是注重考察用户能否很好地理解产品并顺利地进行操作，反映的是产品操作属性；因素10－11是描述产品带给用户的心理感受，反映的是产品主观印象属性。可用性因素的权重确定见公式（1）～公式（5），最终得出的因素权重与指标权重见表3所示。

3.2Virtools模型的构建及评价本实例利用Virtools软件实现虚拟原型构建，不仅能够让用户对产品的外观有直观的认识，还可以借助如鼠标、键盘等普通的输入设备进行交互操作，用户可以详尽地了解产品的各种功能且能够获得更加真实的使用体验。具体的交互程序见文献［14］，虚拟原型构建如图4所示，并邀请20名在校大学生进行测试。采用likert量表的5分制（1－5满意度递增，1分表示很不满意，5分表示很满意）。为了保证实验数据的有效性，利用正态分布进行检验，并设定置信区间为0．95，通过该方法可以有效地将差异较大的数据去除掉，并最终保留17份可信度较高的有效数据。调查结果见表3所示。由表3得到的虚拟多士炉的可用性评估结果可以明显地发现，17份调查问卷均在功能按键标示方面具有较低的分值（1．9411），因此需要进一步地改进与优化。同时功能布局（2．2941）及按键反应速度（2．5294）两方面也存在着可用性问题，并根据总分数表示最终的可用性评价结果，见表4所示。

3.3评估后模型的修改及再次评估由表3所获得的定量数据，我们可以获得产品的可用性相关信息，并将定量的分析结论运用到接下来的虚拟产品改进设计中，即在可用性的评价指导下，设计师能够明确地决定产品需要改进的方面，并对新的虚拟原型进行再次可用性评估，以分值越大越好的原则确定修改后的方案是否优于先前方案。为了确保用户不过分地关注产品形态，而忽视产品的操作及印象维度，因此，本研究并没有在形、色、质三方面进行明显的修改。本研究主要是针对使用流程、按钮的认知识别以及功能模块的布局等方面来展开，同样获得17份调查问卷，并进行单因素方差分析，由显著水平a＝0．05，得到F分布的临界值Fα＝4．1491。若F的统计量值大于临界值4．15，差异明显，说明方案有了显著改变，如果得到的值小于临界分布值，则两组值没有明显变化，差异仍处于随机误差范围之内，挑选有显著改变的评估项，并进行分析，见表4。从最终的总分值可以看出，经过改进后的（得分：69．184）产品可用性质量明显要高于改进前（63．202），产品可用性水平得到了提高，从而验证了评价模型的有效性。修改后的方案在按键布局（F：8．789）、功能布局（F：31．645）及功能按键标识（F：35．779）三个方面较之以前方案有了显著改变，但由用户的满意度可知，按键布局并没有达到用户的理想要求，甚至低于改进之前，该项数据表明，设计师在对方案进行修改时，并不能保证每次的设计效果优于之前方案，从另一个侧面也体现设计过程中“以用户为中心”进行多次迭代设计的必要性。

4结论

本文以可用性为理论指导，建立合理的指标体系，并通过用户对虚拟产品的使用进行评价，获得虚拟产品可用性的综合得分。由于产品可用性的内涵不仅与形状、色彩、操作等因素有关，还关联到材质、触感等其他因素，因此，如何在传感设备欠缺的现阶段，综合考虑这些因素从而进行评价模型的完善将成为后续研究的重点。该研究主要贡献一方面是对可用性理论做了进一步的应用拓展，另外一方面随着产品开发虚拟化的快速发展，该评价体系具有现实的指导意义。最后，通过具体的实例充分验证了该评价模型提出的有效性及实用价值。

作者：陈默薛澄岐王海燕李晶邵将单位：东南大学机械工程学院