工业软件界面设计研究

[摘要] 工业软件因其种类多、应用领域窄、功能强大等特点，软件界面的设计难度大，差异化程度高。界面设计不是单纯的美术绘画，它需要定位使用者、使用环境、使用方式并且为最终用户而设计，是纯粹的科学性的艺术的设计。注重工业软件的界面设计，不仅能够使其界面变得更美，增加用户的愉悦感，还能提高软件的交互准确性和效率，使用户更准确、更高效的完成工作。

[关键词] 工业软件 界面设计 设计原则

[DOI] 10.3969/j.issn.1002-6916.2011.01.034

1、引言

随着现今计算机硬件的高速发展，过去的软件程序已不再能适应当今用户的要求。软件产品在激烈的市场竞争中，仅仅只依靠其强大的功能远远不够，而且人们也逐渐将目光放在软件的人性化和美学化特征上，看重软件的交互性和艺术性。由此使得在软件的设计过程中，越来越多的软件设计师开始关注用户的心理特征、需求特征、操作特征和审美特征，并根据用户的这些特征来进行软件设计。软件的界面设计，已经成为了现今软件设计的重要环节。

2、 工业软件及其特点

2.1 工业软件概述

工业软件(Industrial Software)指专门在工业领域里所应用的软件。工业软件按其特点及用途的不同，大致可以分为嵌入式软件及各种工业部门专用软件两大类。对这两大类的工业软件进行细分，其中嵌入式软件可以细分为操作系统、支撑软件(嵌入式数据库和开发工具)、应用软件等，它们被植入嵌入式系统之中，达到自动化、智能化的控制、监测、管理各种装备和系统运行的目的；而作为各种工业部门专用的软件，从产品研发、设计、生产、流通、管理等不同方面，实现生产和管理过程的智能化、网络化。

国外工业软件已经经历了一个长期的发展，工业软件种类丰富，应用领域广泛，功能强大，尤其在高科技、综合性领域内的应用程度都非常高。而国内的工业软件起步较晚，基础薄弱，发展速度慢，开发难度高，市场竞争激烈，使得我国自主开发的工业软件数量极少。这对于我国工业的进一步发展带来了一定的阻碍，因此，实现国内工业软件更好更快的发展，是现今我国工业软件发展所面临的巨大难题和挑战。

2.2 工业软件特点

工业软件因应用范围不同，其特点主要表现在以下几个方面：

首先，广泛的工业行业决定了工业软件类型的差异程度高。在不同的行业，所应用到的软件各不相。而同一行业内部部门的繁杂又决定了软件具有较高的细化程度。即在同一行业内部的各部门之间，例如采购部门、设计部门、制造部门和销售部门工作任务及性质不同，虽然同处于同一个行业之内，但是所使用到的软件也各不相同。因此，软件的差异程度高成为了工业软件的显著特点。

其次，工业软件的用途，决定了工业软件的功能比普通家用软件强大，软件结构十分复杂。尤其是应用于高科技、自动化领域的软件，由于其处理对象的特殊性和问题的复杂性，使得这些软件必须具备较多、较复杂的功能才能满足行业的需要。

第三，工业软件的界面较为复杂。由于工业软件所要接收和处理的信息量大，功能复杂，所有的数据信息的显示、功能命令的分布，都是通过软件界面来实现的。而过于简单的界面，无法将信息有效地展示给使用者。

由于工业软件更广的使用、更细化的应用、更强大的功能及更多数据展示等特点，所以在设计工业软件界面时，应根据其特点进行软件的界面设计才更符合使用需求的。

3、工业软件人机界面设计

3.1 人机界面及设计原则

人机界面HCI(Human-Computer Interface)又称为用户界面。人机界面是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是用户和系统之间进行交互和信息交换的媒介，是人――机环境系统的三要素之一，是人与机器信息交流的桥梁，凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。

人机界面是计算机科学和认知心理学两大学科相结合的产物，同时也吸收了语言学、人机工程学和社会学等学科的研究成果。经过40余年的发展，已成为一门以研究用户及其与计算机的关系为特征的主流学科之一。从早期的以面向计算机专业人员为主的手工操作界面，到面向具备一定计算机编程能力人员的命令语言界面，再到今天的面向更多更广泛的普通用户的图形用户界面以及多媒体用户界面。而且随着软件的发展，界面设计已成为软件设计的重要环节之一。

传统的软件设计的三大原则如图3-1所示，包含：用户控制自由、减轻记忆负担和界面协调一致三大原则。用户控制自由，就是在符合用户身份角色的条件下，对界面有着自由的控制权，用户所需要获得的信息，都能够通过界面来获取。同时界面也方便用户对软件进行操作，必要时还能对用户的操作提供帮助和引导；减轻记忆负担，即合理的对界面的文字和图像进行设计，或是对界面的信息进行缩减、整合，使用户在使用中不会因有过多文字、图片或者信息而感觉有记忆负担；界面协调一致原则，要求界面的设计定位要符合软件自身特点，界面整体风格和色调统一，界面局部细节与界面整体相协调，达到整体的均衡美。

3.2 工业软件人机界面设计

从软件整体设计流程出发，工业软件的设计流程应更注重交互和界面设计的内容，改变以往串行设计流程，在确定设计方向后采取并行设计流程，如图3-2所示，即编程设计与界面设计同步展开，并协调进行软件的交互设计，让软件的界面设计伴随着软件的编程设计同步进行。

在工业软件的界面设计中，不仅应遵循软件界面设计的一般性原则，更应该依照工业软件其自身特点，寻求其界面设计的方法，以满足工业软件的界面设计的需要。

首先，由于工业软件用户的特点性，因此在设计之前，分析用户的特点及操作行为，虚构出若干类具有典型性的用户角色，以此建立该软件操作者的用户模型。再根据这些用户模型，定量的测量用户特性，了解用户的技能和经验，预测用户对不同界面设计的反响。通过建立专业的用户模型可以从根本上保证工业软件的界面设计的用户符合性原则。

其次，界面的合理建构成为工业软件界面设计的重要原则。界面的实质，就是一个展示功能和数据信息的窗口。如果界面的布局凌乱，仅仅把大量的信息堆积在界面上，会严重影响使用者的操作。工业软件由于具备较多的功能和较大量的信息，所以在设计初期，必须对这些功能和信息进行分类，分辨出主要的和次要的内容，然后对主要的和次要的内容分别对待。按照用户浏览“F”型模式，即用户浏览电脑屏幕时，浏览起初的若干行时会沿着从左向右的方向，之后用户就会直接向下快速浏览，最终浏览完时会把目光集中于右下角，因此如果以界面中心为坐标原点，向右为X轴正方向，向上为Y轴正方向，构建平面坐标，在这个平面坐标系中，用户首先会关注第二象限的内容，然后是第一和第三象限，最后目光停留在第四象限。根据这一浏览模式，在进行工业软件界面构建时，务必将主要的放置在第二象限和第四象限，而其他的则可放置在第一或第三象限之中。一个合理的界面，能够方便用户的操作和信息的获取。

第三，功能的明确性。工业软件最大的特点就是应用性强，软件的每一个功能在界面中都有与之相对应的命令。工业软件的界面设计注重用户的导向，从用户的角度来考虑和设计界面。用户对于软件的熟练程度，都影响着他们的使用，尤其是对不熟悉软件的初学者的引导，显得尤为重要。根据心理学家George A.Miller的Miller公式：个人一次所接受的信息量为 7±2 比特，对于工业软件的功能构建，应该在5到9项之间，过少则不利于用户及时的找到所需的功能命令，过多则会对用户造成记忆负担。所以在界面设计时，可以改变原有界面设计的分栏或下拉菜单的设计，而采用分组处理的方式。以“分组”的形式改变过多的功能分类，使得软件界面的功能显示更加明确。

第四，细节深入设计。软件界面的细节化设计，存在于界面设计的方方面面，从一个小小的图标、工具命令的命名、动画演示介绍、声音提示，到用户导航、操作帮助等等。都可以进行深入的细节设计，而这也是工业软件界面设计中最难的地方。首先现有很多软件并没有太多的细节设计，设计师不愿过多考虑某一细部的具体设计，再者是人们在使用软件的过程中不太敏感，容易忽视掉这些细节，认为那原本就应该是那样。虽然用户会忽视这些细节，但这些细节的作用确是不可忽视的，它们方便了用户的操作。例如一个简单的命令搜索栏设计，在整体的界面构建中不需占用过多的地方，却能方便用户搜索到他们所需的功能命令，省去用户多次点击鼠标的过程，大大提高了软件的使用效率。因此细节深入设计是工业软件界面设计所比不缺少的一个方面。

4、 小结

界面设计不是单纯的美术绘画，它需要定位使用者、使用环境、使用方式并且为最终用户而设计，是纯粹的科学性的艺术的设计。注重工业软件的界面设计，不仅能够使其界面变得更美，增加用户的愉悦感，还能提高软件的交互准确性和效率，使用户更准确、更高效的完成工作。

参考文献

[1] 李荣丽，黄艳群.人机界面设计中的用户模型研究[J].长春理工大学学报，2006,(02).

[2] 李乐山.人机界面设计[M].北京：科学出版社，2004.

[3] 杨静.浅谈用户界面设计[J].艺术与设计(理论)，2009,(01).

[4] 欧阳建军.基于交互设计的界面应用研究[J].科教导刊(中旬刊)，2010,(04).

作者简介

任工昌(1962- )，男，陕西西安人，博士，陕西科技大学机电工程学院教授，硕士生导师。研究领域：现代设计、产品创新理论、机电设备状态监控和工业设计方面研究。

王力，男，陕西宝鸡人，陕西科技大学设计学院工业设计方向硕士研究生。研究方向：工业设计与设计管理。