智能焊装车间的大屏数据信息可视化设计

王希 郝雨婷 邓尧

摘要：随着互联网工业技术和5G技术的发展，数据可视化逐渐成为数据智能发展的重要方向。我国工业产业逐步向智能化发展，从传统的工业数据转向智能的电子数据。在制造业领域，大屏数据可视化能够有效提高生产效率。文章以智能焊装车间为载体，完成大屏数据可视化设计，通过研究相关理论及技术实现有效的数据可视化。

关键词：智能焊装车间;数据信息;可视化;大屏交互

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2022）03-00-03

1 研究背景

数据可视化的价值在医疗行业和公安系统已逐步展现，由于工业数据的种类繁杂，各类数据所使用的结构不同，其在制造业领域的发挥缺乏系统性。数据大屏的根本即数据可视化，数据可视化是借助可视化的形式如图表等，转换复杂多样且抽象的数据的呈现方式与传播方式，让用户快速直接读取信息，让管理者或决策者能够借助数据大屏作出有效决策[1]。大屏数据可视化以大屏为主要展示载体，有面积大、可容纳信息多的特点，以大屏共享的方式，帮助业务人员和企业更好地讨论与决策[2]。同时，它并不意味着会将车间涉及的每一项数据都以可视化的形式展现出来，在挖掘和分析数据的过程中，要高效筛选数据，以大屏共享的方式，根据企业与项目实际情况与场景选取、展示[3]。

2 研究现状

数据可视化的概念最早源于美国学者朱莉-斯蒂的《美丽的视觉可视化》，该书详细介绍相关项目，阐明了数据可视化的功能价值和艺术之美。英国学者罗伯特-斯本斯以清晰的逻辑介绍了可视化的概念及作用，介绍可视化设计在不同场景中的应用。任磊[4]从可视化相关概念、基础理论、人机交互技术研究等方面阐明数据可视化的实际应用已有了良好的基础。王斌[5]认为大数据支持的新闻报道从关注社会表层现实到发掘社会深层现实，有助于媒体建立起新闻报道的透明性。肖建力[6]提出将数据可视化设计应用于教育行业，利用教育大数据可视化提高教育质量;杨晨[7]多角度地展现国内疫情发展情况及趋势，方便国家及人民了解疫情状况。彭玲阐[8]明了在地理区域方面，智慧城市关于智慧交通的数据可视化研究，也有了成熟的趋势。

3 业务调研

大屏数据可视化不能随意设计，它需要符合一定的原则：设计服务需求、先总览后细节。第一，设计服务需求。在已有认知里，大屏是炫酷的，正因如此，不能为了炫酷而设计，要避免为了展示而展示，大屏设计中的背景颜色、组件元素、排版布局等都应符合业务场景的需求，所以大屏可视化设计的第一步应是了解其充分的业务需求。业务需求就是某企业或个人要求解决的问题或应达成的目标。第二，先总览后细节。大屏面积广，可展示内容多，但这不意味着关于业务的所有数据信息都要在大屏中展示，这样容易让观察者疲惫，捕捉不到有效信息，大屏也就失去了意义与价值。所以大屏信息呈现要有主次，有明确焦点。

本次设计的业务背景是针对公司智能焊装车间的具体业务情况和用户需求进行统一整合与筛选，以数据可视化的形式使用拼接大屏展示，以实时掌握车间运作情况、物料仓储情况、设备状态、人员状态等。依据业务背景和目的，总结出其用户场景，公司领导、业务负责人、工作人员可通过大屏实时掌握工作进度和解决突发问题，从而绘制出用户的基本行为路径。

4 场地与设备考察

大屏环境考察是对大屏所处环境的调研，对整个设计流程至关重要。通过企业大屏现场环境考察可知，大屏由12块（3×4）液晶显示屏拼接而成，现场有两个投屏电脑和DVI矩阵转换器，可实现终端和移动端间的切换[9]。

大屏硬件设备是设计展示的必要前提，目前市场上较常用的有LED屏、拼接屏。在明确项目场地使用设备型号后，要针对其优缺点及分辨率，整理设计注意点。拼接屏的优点有分辨率高、色彩丰富、稳定耐用、拼接显示功能强大、支持多台电脑同时显示、基本无售后，其缺点是有屏缝、不防水。设备系统构建如图1所示。

5 人员与座位分析

通过调研，还原场地人员分布情况，确定核心用户。公司领导层、业务负责人主要关注核心指标，如设备状态、生产状态等[10]。大屏前方有一地台，用于每月的任务汇报人讲演。核心用户是领导人员和业务负责人，坐于座位的前两排，他们通过全局观看，掌握核心指标，了解生产进度，发现车间问题。工作人员坐于座位的后两排，根据上层的任务，確定工作内容，及时处理问题。

大屏由55寸液晶4K显示屏拼接而成，显示器长度约为116cm，宽约53cm。考虑到大屏的反光区域，要适当保留一些防遮挡预留高度，大屏距离地面72cm。通过视觉测试，可得出眼睛视线高度为125cm。

6 内容分析与布局构建

内容分析阶段需要将繁杂的数据整理出来并仔细谨慎地筛选。

智能焊装车间的核心是产品质量。影响产品质量的因素可分为人、机、料、法、环。人主要指人员身份信息、岗位情况、劳动工时、作业质量等。机主要指设备运行参数、设备报警信息、设备故障信息等。料主要指物料来源、物料仓储情况等。法主要指生产任务完成情况、生产状态生产质量等。针对以上因素，可大致将大屏分为车间实时监控主屏、物料管理屏、设备管理屏、生产管理屏、人员管理屏。

筛选好数据信息后可以进行故事线设计。大屏展示的内容动线是用户第一感知，即考虑给用户讲述一个怎样的故事，需要结合业务诉求来划分。通用结构为先总后细，即体现核心链路，再描述细节。

设计好故事线后，接下来是布局框架，结合栅格化，将主要信息放在中间区域，次要信息放在两侧。主要信息为车间监控、生产项目信息，次要信息为物料信息、设备信息、人员信息。并根据故事线中的内容数据选取模型，构建合适的数据图表，数据可视化模型是将可视化数据具有的属性特征映射在几何空间中的关键要素，其主要分为三部分：可视化结构映射、可视化空间布局、可视化视图映射。图表是整个大屏视觉高光呈现点，可以促使用户更快更直观地了解数据信息，通常包括基础图表和混合图表。基础图表主要有比较类、占比类、区间类、关联类、趋势类、时间类、地图类等。混合图表是指多个基础图表呈相互关联形态。分析框架如图2所示。

7 风格定义与呈现

视觉元素在数据可视化设计当中扮演着重要角色，影响着可视化设计作品的质量。选择图表时，要注重其视觉层次。由于人类对于图形的记忆效率高于文字记忆，视觉在人脑中起主导作用。视觉元素可以分为三类：文字、图形、色彩。

運用情绪版（Mood Board）工具拼贴一系列图像、文字、样品，以表达设计定义和方向的设计方法论。调研原生关键词—脑暴衍生关键词—搜索图片样式—提取情绪版—定义视觉风格。前期调研原生关键词为“高科技、超炫酷、多质感、探索性”，衍生关键词为“潮流色、流动性、艺术感、神秘性”，从而提取情绪版为科技、沉稳、艺术、活泼。

大屏数据可视化最终目的是数据提取，智能焊装车间大屏最注重整个车间的工作效率，而并非花里胡哨的炫酷大屏。应以文字易读为第一原则，避免夸张、美感设计，艺术字体不可取，字体应当简洁、端正。智能焊装车间的整体文字采取系统默认的微软黑体即可。

可视化大屏通过颜色来渲染气氛。多搭配组合色调、明度差异较大的颜色，在数据图表里，多采用冷暖色、互补色，以产生强烈对比，突出重点信息[11]。设计呈现如图3所示。

8 结语

随着互联网时代的发展，数据可视化设计应运而生，数据背后的信息通过数据可视化展现出来，不仅可以让人们获得有效信息，还能产生一定的视觉艺术效果。可视化设计是数据与艺术的相互交融，它有效地结合了两个方面，即信息探索和艺术。在现有的视觉感官的基础上去接受不一样的信息可视化，揭示了数据的真正价值。今日今时，大数据技术与艺术文化不断对话，不断碰撞，所产生的火花是令人惊羡的，人们不再仅惊羡大屏的炫酷，更赞赏其具有的价值。未来，数据可视化设计将朝着满足需求和交互审美的方向发展。

参考文献：

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[5] 王斌.大数据与新闻理念创新：以全球首届“数据新闻奖”为例[J].编辑之友，2013（6）：16-19.

[6] 肖建力，沈昱明，尚丽辉，等.利用教育大数据可视化提高本科生培养质量[J].中国教育技术装备，2019（2）：29-31，35.

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[10] 王希. NUI新发展：智能语音交互设计模式探寻[J].科技创新与应用，2019（29）：35-36.

[11] 李金金.大屏数据可视化系统中的视觉表现探析[J].大众标准化，2020（16）：151-153.

作者简介：王希（1992—），女，安徽铜陵人，硕士，讲师，研究方向：信息可视化艺术设计、人机交互与智能制造融合创新。

郝雨婷（1999—），女，江苏南通人，本科在读，研究方向：信息可视化艺术设计。

邓尧（2000—），女，山西大同人，本科在读，研究方向：信息可视化艺术设计。

基金项目：本论文为2020年南京邮电大学教学改革研究一般项目“信息可视化艺术设计特色教材建设”研究成果，项目编号：JG00820JX26;2020年南京邮电大学通达学院教学改革研究一般项目“信息文科背景下广告学设计类课程实践育人模式构建”研究成果，项目编号：JG30120004