基于人机工程的超市自助收银机改良设计

张凤鸽 舒诗琦

（河海大学机电工程学院，江苏常州 213022）

依赖于移动支付的发展以及科技不断迭代发展，自助收银机被陆续引进各大综合性超市，成为传统零售商经营模式转型升级的必然需求。自助收银机能够广泛服务于不同的用户，减少用户排队等待时间，提升超市收银服务效率。现行的自助收银机存在尺寸设计不合理，操作指引不明确，功能单一等诸多问题。本文旨在运用人机工程学原理分析现有集成柜台式自助收银机样本，对其尺寸及相关功能等方面提出改良设计，为用户提供更优使用体验。

1 自助收银机人机系统分析

在“人-自助收银机-超市环境”系统中，顾客既需要操作自助收银机，又处在超市自助收银区域这一环境中。超市环境的光线、声音、色彩、区域规划以及自助收银机的功能尺寸设计、功能部件的设置、指示标识都会对操作使用者的生理及心理产生影响，从而影响操作的准确性和效率。因此超市自助收银机的设计应基于人机工程学原理，综合“人”与“机”两方面因素分析设计，以满足操作者最佳使用体验。

1.1 调研样本分析

经过市场调研发现，为方便管理，超市现行自助收银机多为集成柜台式自助收银：顾客在挑选好商品之后，在自助收银机上自行扫描、称重、付款、装袋。[1]现选取一种集成柜台式自助收银机作为样本进行具体的人机分析。

该样本上下分为三部分，从上至下依次为触摸显示屏、支付功能区、操作台。触摸显示屏兼具信息显示及触控操作功能。支付功能区设有密码键入区（银行卡支付使用）、凭条出口及竖直方向扫描区。操作台划分为三个区域，分别为装袋台、扫描台、置物台。扫描台设置有水平方向扫描区，侧面固定有消磁装置。

1.1.1 主要尺寸分析（图1）

图1 样本自助收银机三视图

自助收银机作为公共场合使用产品，应当符合通用设计原则，其功能尺寸需尽量达到最大使用满足度。

1.1.1.1 显示屏尺寸

人体最佳视角为水平线上25°至水平线下30°，人体自然立姿下, 视线通常在水平线下10°以下。[2]综合选取显示屏所处视区为人体视水平线下10°～40°，为使人视线与屏幕中心垂直，设置显示屏所处平面与垂直平面倾斜10°。一般操作视距为380mm～760mm，自助收银机显示屏需要用户进行信息识别及触控操作，视距应在500mm 以下。[2]调研测量所得屏幕长宽为300mm×210mm，计算人眼至屏幕中心距离为105/tan15°=392mm，符合操作视距要求。

根据GB10000-88 我国成人人体主要尺寸，立姿眼高（P95男+P5 女）/2+着装修正量+姿势修正量=1522mm。按选取的显示屏所处视区计算，显示屏上边缘高度应为1522-105/sin15°×sin10°=1451mm，显示屏下边缘高度应为1451-210×cos10°=1244mm。样本机器的显示屏倾斜角10°，高度在1250～1450mm，符合人机尺寸设计要求。

1.1.1.2 操作台尺寸

对于站姿使用的工作面高度的确定，肘部高度数据必不可少，假定工作面高度确定为低于肘部高度7.6cm，则88.9～111.8cm 的范围才能对男女都适用。[2]考虑用户扫描商品的操作活动空间及心理修正量，自助收银机操作台高度应在850mm 左右为宜。该机器操作台三个区域高度为：装袋台570mm、扫描台850mm、置物台675mm。操作台高度基本满足要求，但是三个区域高度区分过大，用户将商品在三个区域之间转移时需要多次用力，并不符合人机交互可靠高效的要求。

根据样本机器操作台宽度，用户操作视距约560mm，根据人体水平方向的最佳眼睛转动区在标准视线两侧30°～60°计算所得最大长度为1940mm。[2]操作台整体长宽满足商品放置需求及操作视距要求。

1.1.2 功能分析

1.1.2.1 扫描区

该机器的扫描区由竖直及水平两个方向的区域构成，两区域均支持商品扫描及移动支付功能，方便不同外观形态的产品扫描录入。但是根据立姿会阴高（P95 男+P5 女）/2=764.5mm，低于扫描区高度，用户在扫描商品时需要将商品提至腿部以上，在扫描较重的商品时会产生手臂肌肉静态施力的情况。

1.1.2.2 消磁装置

对于少数设置有防盗磁扣的商品，在购买时需要进行消磁解扣，由于用户难以自我意识到商品消磁这一需求，主要依赖超市工作人员的引导。该机器在扫描区侧面设置强磁，但是缺少标识说明，因此导致消磁装置有效使用率低。

1.2 用户行为分析

用户在操作自助收银机时存在人机交互的一系列流程，该流程可以分为四个模块：(1)扫描商品模块；(2)毁约模块；(3)支付模块；(4)完成模块。[3]进一步可细分为多个具体行为，对扫描、消磁、退货、支付、取支付凭条、装袋主要人机交互行为进行具体分析。

产品离不开人，人与产品要和谐共处才能够保证产品的正常运行，最大限度的发挥产品的效能。[4]此部分通过对用户的行为分析，挖掘用户的使用需求，从而设计出具有更好人机交互体验的自助收银机。

1.2.1 扫描

扫描操作需要用户不断从置物台移动商品至扫描区，转动手腕使商品条码贴近扫描区。若有较重商品，则操作更加繁重，对用户造成使用障碍和不良体验。

1.2.2 消磁

对于少数设置有防盗磁扣的商品，在购买时需要进行消磁解扣，大多由自助支付区的工作人员负责商品的消磁解扣。少数自助收银机一侧固定有强磁解扣器但由于缺乏标识引导，有效使用率极低。

1.2.3 退货

自助支付过程中部分用户存在退货行为，但由于现有自助收银机缺乏退货收置区域划分，用户容易产生随意放置退货商品行为。

1.2.4 支付

移动支付发展至今，多数用户更倾向于使用扫描支付或刷脸支付，现金支付及刷卡支付逐渐被舍弃。

1.2.5 取支付凭条

部分用户在支付完成后，存在根据支付凭条核对商品的行为。

1.2.6 装袋

调研发现，由于部分机器未设置购物袋挂置区，用户需要购买购物袋进行装袋时，需要求助工作人员，因此降低自助收银效率。

2 改良再设计

改良设计以深入全面地剖析现有事物，对优点及不足进行充分、客观的辨析，加以优化设计使现有事物更加符合人们在使用过程中的需求。[5]在此自助收银机的改良设计中，考虑“人-机-环境”三者之间的关系，依据前期人机系统分析的问题，对产品尺寸、功能、通用性等方面进行改良，给用户提供更优的人机交互体验。

2.1相关尺寸改良

2.1.1 显示屏尺寸

依赖于移动支付的发展，现金支付及刷卡支付逐渐被舍弃，现将机器原有的密码键入区移除，凭条出口区与竖直扫描区作为一个模块，并扩大显示屏至400mm×300mm，倾斜角度维持10°，选取显示屏所处视区为人体视水平线上10°～视水平线下30°。据1.1.1 所述计算方法得显示屏所处高度范围为1230～1650mm。

2.1.2 操作台尺寸（图2）

根据前期的人机尺寸设计分析，现有操作台在高度尺寸设计上存在不足，将扫描台高度改良至800 mm，置物台与装袋台高度一致，低于扫描台50mm 以作一定区分，确保三个台面高度在人体立姿手部进行扫描操作的最佳高度内，不必弯腰屈膝。同时，为方便用户将商品在三个区域内进行转移，设计三个台面之间平滑过渡连接。为避免商品掉落，操作台设置高度为100mm 的防护栏。

图2 改良后主要尺寸

2.2 功能部件改良（图3）

图3 功能部件示意图

2.2.1 购物袋挂钩

基于“限塑令”的考虑及对可持续设计理念的遵循，购物袋挂钩设置为可向内折叠式，折叠式挂钩允许超市自主选择是否提供购物袋。为方便用户识别和操作，将其设置在显示屏触控区一侧。

2.2.2 支付功能区

取消使用率低的密码键入区，将凭条出口放置在扫描区域的左侧位置，并在下方设置视觉提示标识并辅以智能语音提示，提醒用户在消费完成后取走小票。

2.2.3 扫描枪

在显示屏侧面与竖直扫描区同一高度处设置扫描枪，取消水平扫描区设置，扫描枪的设置实现扫描区的移动，方便用户扫描不同外观形态的产品及重货，并规避将重货由购物车搬运放置在扫描区的动作。

2.2.4 消磁装置

将强磁解扣器设置在下方，并作标识以提示用户使用。

2.2.5 退货收置篮

调研发现，在支付过程中，部分用户存在退货行为，抽拉式退货货篮方便用户放置不需要的商品。超市工作人员收置散货时则可抽出散货篮取出商品，完成操作后将退货篮轻推复原，操作简单省力。

图4 一般自助收银机改良方案

2.3 隐私环境

一项针对英国消费者的调查表明用户选择自助收银原因之一是可以更好地保护个人购物隐私。基于隐私设计及公共环境秩序的考虑，自助支付区内设置等待安全线，提示用户保持距离、有序排队，体现人性化设计。心理学定义的人与人之间感到安全的社交距离为1.2m～2.1m，此处取1.5m 为佳。

3 无障碍设计

无障碍设计具体定义为“在最大限度的可能范围内，不分性别、年龄与能力，适合所有人的使用方便的环境或产品设计”，体现出工业设计以“人”为核心的设计思想。超市自助收银机作为公共场合服务产品，需通过对自助收银机标识系统的再设计、主要尺寸的修正，以及相关功能部件的调整等，提出一种无障碍自助收银机方案，实现产品的人性化关怀设计。

3.1 标识系统再设计

自助收银机作为公共服务产品，处在超市这一公共空间环境中。在公共空间中的标识设计不但应当坚持以人为本的设计原则，而且还应坚持识别性、实用性、环保性等原则。

3.1.1 整体外观

自助收银机处在超市等颜色丰富、光线复杂的环境中,外观造型应尽量简洁，与环境相协调。因此机器整体外观采用黑白配色，在复杂多变的环境中不显突兀。[6]

3.1.2 操作指示

操作指示牌设置于显示屏之上，方便用户在使用前了解操作步骤。基于公共空间标识设计的简单直观性原则，标识采取白底黑字、图形与文字结合的视觉设计，清晰易辨认。

对于正常人来说，视觉是获得信息的主要手段，对有障碍者则应根据他们各自的生理、行为特点，运用多种信息传播手段，才能有效的传递信息。尤其是一些现代科技下的信息传播手段。[7]为消除老年人及视觉障碍等弱势群体的使用障碍，在进行视觉标识的同时应当设置智能语音提示功能。

3.1.3 功能标识

功能区域的视觉指示标识配色以绿底黑字为主, 辅以红色作警示标注。一方面因为功能标识区域视觉集中，而人的视网膜各区域对色彩视觉信息的接受情况不是均匀分布的，中心区域对于红色和绿色最为敏感。另一方面该自助收银机的使用环境为超市，视觉环境较为复杂，而绿色不易使人产生疲劳。

3.2 相关尺寸调整

常见一般轮椅尺寸中轮椅扶手的高度距地面700 ～800mm，残障人士所用的自助收银机的扫描台高度以此为计算依据，取轮椅扶手高750mm，同时为满足进行商品扫描操作时的活动空间，设计扫描台高度为600mm。

为消除乘轮椅的下肢残疾人士使用障碍，按照乘轮椅者视水平线高度1175mm 及视线范围及视水平线上10°～视水平线下30°进行设计计算。[2]119 从而将无障碍自助收银机显示屏的高度调整至883～1276mm，角度维持10°。

扫描台做凹陷曲面设计，以防乘坐轮椅行动不便造成磕碰，凹陷宽度尺寸以轮椅的前部宽度为依据，考虑乘坐轮椅的微小活动与角度偏差100mm 及心理修正量20mm，将宽度调整至约为280mm。

3.3 功能部件调整（图4）

扫描枪位置调整至水平位置，以方便坐轮椅的残疾人士伸手操作。

消磁器从右方转移至左方以适应扫描台的凹陷设计。

图5 无障碍自助收银机方案

4 结论

本文在分析现有超市自助收银机样本人机系统的基础上,全面分析研究操作者与产品、操作者与使用环境、产品与使用环境之间的关系, 以人机工程学等现代工业设计理论为理论指导, 针对自助收银机人机系统效能的各种主要影响因素, 结合无障碍通用设计理念改良设计现有产品, 提出一个具有更优人机友好性的自助收银机的设计方案，以实现人机系统的最大效能。