1、2019年3月6日12时7分,第4章 人因工程学 Human Factors,2019年3月6日12时7分,1 人因工程学概述 一、人因工程学及学科范畴：1、定义：（1）20世纪60年代：国际人类工效学学会(简称IEA)定义：研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的因素；研究人和机器及环境的相互作用；研究在工作中、生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题。（2）中国企业管理百科全书定义：研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合，使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理等特征，达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。,2019年3月6日12时7分,（3）
2、 2000年的IEA大会重新诠释了学科定义：人类工效学是一门研究各种系统中人与其他元素相互作用的科学;它是一种运用理论、原则、数据和方法进行系统设计的职业，以便使系统有利于人的健康和系统的全部性能得到优化。人类工效学者致力于对任务、工作、产品、环境和系统的设计和评估，以便与人的需求、能力和局限性相互适合。新的定义在阐明学科的研究对象、学科性质和目标的同时，指明了人类工效学对社会实践的指导作用。,2019年3月6日12时7分,2、研究对象划分：根据人的特性以及与人相互作用的特征将研究对象分为三大领域：物理范畴：与物理行为有关。物理范畴的课题:工作的姿势、原料的搬运、重复运动、工作引起的肌与骨的失
3、调、工作场所的安排、安全和健康等，其中，肌与骨的失调、安全和健康等均为近年热门课题。认识范畴：与智力过程有关。认识范畴的课题:精神负荷、人与计算机的相互作用、人的可靠性、工作压力等。体制范畴：与生产系统优化有关的内容。体制范畴的课题:沟通、人力资源的管理、工作时间设计、团队协作、参与设计、社区工效、新的工作形式、虚拟的组织等。该种划分明确了研究对象和目标，另一方面有助于非专业人员对学科的理解和认知。,2019年3月6日12时7分,2019年3月6日12时7分,3、不同的称呼及范畴：人性因素(Human Factors)是美加地区对人因工程学的称呼。在欧洲则广范地使用具有工作研究含义的Ergon
4、omics来称呼它。人性因素、人因工程学、生物力学(Bio-mechanics)、生物工程学(bio-engineering)、人体工程学(Human Engineering)和工程心理学(Engineering Psychology)在文献上常常被互相交换使用。在美国空军系统管制中心(AFSC)的教本中，人性因素并不与人体工程学同义，人性因素的内容包罗万象，它涵盖了全部有关运用到系统中人员的生理学和心理学上的所有考量。它不只包含人体工程学，而且也包函了生命的支持(life support)、人员的选择、训练设备、工作绩效辅助(job performance aids)，绩效的测量和评估。,2
5、019年3月6日12时7分,4、人因工程的主要目的：在增进人员的绩效(如增加工作的速度、提高工作时的安全性和增进工作时的正确性)、减少能力的浪费与疲劳、减少不必要的训练和降低训练成本、减少对特殊技巧和能力的依赖、增进人力的使用、减少人为错误所引发的事故，以降低时间和设备的损失，以及改善使用者或操作员的舒适程度。,2019年3月6日12时7分,5、人因工程学在IE人才培养中的地位（1）人因工程学是研究人机环境三者之间关系的学科。该学科的主要目标是为人-机-环境系统优化设计和改善提供理论方法，特别突出系统设计中以人为主体的设计原则。人因工程学在实现工业工程的效率、质量、成本、安全和健康方面起到重要
6、作用。（2）人因工程课程内容是IE学生解决生产系统设计及设置所必须掌握的知识和技能，也是企业对工业工程人才的基本要求。是工业工程专业主干课。,2019年3月6日12时7分,6、人因工程学课程目标：人因工程学是理论与实验教学相结合的课程，通过理论学习和实验环节达到以下目标：（1）使学生从工程的角度掌握人的生理、心理的特点，对人、机、环境相互关系有比较全面了解和认识； （2）掌握人的行为方式、工作能力、作业限制等特点，能够对工程设计、工作安排、环境布置等提出科学的建议和要求，为人-机-环境系统建立合理可行的方案，以达到提高作业者的作业能力、系统生产率、安全性和舒适性的目的。,2019年3月6日12
7、时7分,7、人因工程学主要模块（1）人因工程学科概述介绍学科命名、学科发展、研究内容、领域、方法、程序、应用等。（2）人的因素（生理、心理特点）人的因素是环境部分及人机系统设计等的基础。（3）人与环境：环境对人的影响分析、环境设计、改善。作业环境对人机系统效率、质量和安全有重要影响。该部分以人的因素及光、电、声、等知识为基础，感性认识比较强。包括：微气候环境、照明环境、色彩环境、噪声及振动环境、空气环境,2019年3月6日12时7分,（4）人与机：人机功能分配，人机界面设计（显示器、控制器设计），人机系统设计程序、系统评价研究系统中人的工作负荷问题，包括：体力工作负荷、人的信息处理系统、脑力工
8、作负荷。（5）人与作业空间：人体数据，作业空间设计（不同作业姿势、作业场所的空间设计）、座椅设计。（6）人的工作效能：体力作业时人的作业能力变化过程、体力工作负荷；人的认知过程、脑力工作负荷；作业疲劳。 （7）作业安全：人、设备、环境、管理因素对安全的影响。,2019年3月6日12时7分,2019年3月6日12时7分,二、人因学的产生与发展：1、国际人因学的产生与发展人因学的问题可以追溯到新石器时代：人开始制作简单工具与用具时，人机学就已经产生了。18世纪后期20世纪初期：工业革命时代的技术发展与人因学的发展密切相关。例：动作研究和车间管理问题，被公认为是人因学的先驱研究。二战时期：新研制的武
9、器与装备故障频发，由于人操作的失误或仪表的误读造成事故不断，使人体测量学、心理学、生理学和行为科学知识为基础的人机工程学成为了一门新兴的边缘学科。1949年，在英国成立了“工效学研究会”。1961年，国际工效学学会（IEA）正式成立，极大地推动了人因学的发展。,2019年3月6日12时7分,2、我国人机发展进程1961年在瑞典斯得哥尔摩举行首次国际人机工程会议。1982年在日本东京举行第八次国际人机工程会议，我国第一次派人参加。国际标准化组织（ISO）1975年成立了国际人机工程标准委员会（TC159）。1981年我国相应成立中国人类工效学标准技术委员会。1989年成立“中国人类工效学学会”。
10、1991年1月成为“国际人类工效学协会”正式成员。,2019年3月6日12时7分,2 人因工程学的研究 一、主要研究方法概述1、双重任务 开始设计的基础 结束评估的手段2、研究方法 实验法 人为控制某些因素，实验测试特定因素。 非实验法 调查法 观测法 测试法,2019年3月6日12时7分,3、主要研究内容： 测量人体各部分静态和动态数据； 调查、询问或直接观察人在作业时的行为和反应特征； 对时间和动作的分析研究；测量人在作业前后以及作业过程中的心理状态和各种生理指标的动态变化；观察和分析作业过程和工艺流程中存在的问题；分析差错和意外事故的原因；进行模型实验或用计算机进行模拟实验；运用数字和统
11、计学的方法找出各变数之间的相互关系，以便从中得出正确的结论或发展有关理论。,2019年3月6日12时7分,4、选择研究方法考虑的因素：Meister(1985)指出，选择研究方法时应考虑的因素如下：1.效果(effectiveness)-指该研究法能够达成研究目的之程度。2.方便(ease of use)- 指该研究在特定运用上的简便性。3.成本(cost)- 指该研究法在金钱、数据要求、设备、人力和时间上需耗费的代价。4.灵活性(flexibility)- 研究法能适用于不同场合和情况的程度。5.范围(range)- 研究法所能测量的现象、行为和事件之数目。6.效度(validity)- 指
12、该研究法所获得的资料与真实生活中所发生者的相似程度。7.可靠性(reliability)- 指该研究法所获得的数据与历经时间迁移及多次应用之间的一致程度。8.客观(objectivity)- 指该研究法之运用结果乃应凭据程序与数据，不因研究者之不同而异的程度。,2019年3月6日12时7分,5、研究应具备的条件： Box(1978)认为一件优良的研究应具备如下的条件（1）研究的目的或问题应界定清楚，应以明确的概念与词句予以叙述。（2）应足够详实地交代研究所使用的器材、方法程序，以便其它人能重复进行该研究。（3）研究设计应周全而详细地规划，尽可能获得更客观的结果。（4）研究者应坦诚指陈研究设计上
13、的缺陷等结果的可能影响。（5）使用适切的资料分析方法，以充分显示资料所涵蕴的意义与特性。（6）结论应以数据所能证实者及所能提供充分基础者为限。,2019年3月6日12时7分,6、研究伦理：研究人员在顾虑不造成受试者的身心伤害之首要规范外，仍应特别注意遵守的伦理项目。 保密-尊重受试者的隐私权。 征求同意-当实验有身心受伤害的可能时，受试者有权决定是否参与。 隐瞒研究目的之斟酌-有些研究若事得知则可能无法研究目的。 不予处理之正当性。 风俗及文化禁忌。 信实而充分揭露-科学研究都应遵守信实原则。,2019年3月6日12时7分,二、人因工程研究分类：1、描述性研究(descriptive rese
14、arch) 根据某些重要属性，来描述某一母群体(事物、现象或人员)的特征。例人体尺寸调查，虽然学问不大，但其所提供的数据为许多设计决策的基础。另外在解决方案尚未探索与建议之前往往需先进行描述研究，藉以衡量问题的轻重和范围。主要重视的是各群体的平均数，标准差和百分位数。,2019年3月6日12时7分,2、试验性研究(experimental research)检测某些变量对于行为的影响。所探究的变量和所测量的行为之选择，通常根据实务情境所遭遇的设计问题，主要重视的是否对行为产生影响，以及其影响的方向。3、评价研究(evaluation research) 与试验研究类似之处-其目的仍在于衡量某”
15、事物”之效应，只不过评价研究指的是一系统或一产品，所以较具整体性及综合性。 与描述研究类似之处-要求记录系统或产品使用者的绩效与行为。评价研究往往包括成本效益分析，且需在具有代表性的使用条件下进行，通常需要在现场进行实地研究。,2019年3月6日12时7分,人因工程专家在评价研究领域所从事的，便是评估自己的与他人的设计的”妥善程度”，并根据所收集的信息提出改善建议 。以上三种研究方法都会有以下几项相同的基本决策： 选择研究地点 选择变量 选择采样主体 收集数据 分析数据,2019年3月6日12时7分,三、研究地点、变量以及被测者的选择1、研究地点的选择（ choosing a research
16、 setting） 1）描述研究-实地或实验室(有争议) 。 其目的在于获取描述某一特定人员群体的资料 2）试验研究 一般实务性研究-实地(field)。 实地的优点-作业变项、环境条件及受试特性与真实的状况相符，其结果较站得住脚。 实地的缺点-成本高，有安全风险，实验控制较难做好。 一般理论性研究-实验室(Laboratory)。 实验室的优点-与主题无关的变项可加以控制，可重复进行，可精确的收集数据。 实验室的缺点-缺乏真实性及结果推论的效力。,2019年3月6日12时7分,研究者通常结合两者的优点，而使用”模拟”真实世界的方式，可分为： 实体仿真-制作一硬件代表或表征某一系统、程序或环境
17、。其范围可涵盖简单或复杂的项目，仿真物可缩小或放大。 计算机仿真-以计算机建构一程序或事件系列的模型并运转计算而获得预测性的结果。3）评鉴研究-实地或实验室(有争议) 需在具有代表性的使用条件下进行，即与日后使用时的状况相当。,2019年3月6日12时7分,2、选择变量（choosing research variables) （1）描述研究的变量分两类：1）标准变量(criterion variables) 研究感兴趣的人员特征与行为之变项，分四类： 身体特征(physical characteristics) 绩效数据(performance data) 主观资料(subjective d
18、ata) 生理指标(physiological indices)2）分层变量(stratification variables)或预测变量(predictors)依年龄、性别、教育程度等作为分层抽样的层别基准，再依比例抽出样本。若测量所得数据是依这些特征(例年龄、性别等)加以分析这些特征称”预测变量”。,2019年3月6日12时7分,（2）评价研究的变量： 将评价的系统或装置的目标或功用，转译成可以量度的一些特定标准变量(基本上与描述研究，试验验研究相同) 。（3）试验研究的变量： 非独立变量、因变量（dependent variables, DVs,)。所测度的效应，大多属于绩效，主观或生理
19、方面的变量。 独立变量、自变量(Independent ，IVs)-实验者所操控的变项。人因工程里分三类： 任务相关变量(task-related variables)-设备变量(equipment variables)及程序变量(procedural variables) 环境变量(environmental variables)- 受试者相关变量(subject-related variables),2019年3月6日12时7分,(4)额外变量凡是对因变量产生影响的实验条件都称为相关变量；对因变量不产生影响的实验条件称为无关变量（或无关变项）。在相关变量中，实验者用以研究的变量称为自变量，
20、实验者不用于研究的那些相关变量称为额外相关变量，或简称为额外变量。 由于在实验中额外变量是必须加以控制的，所以额外变量也被称为控制变量。评价一项实验设计的好坏的一个重要依据就是看研究者能否成功地控制那些额外变量。,2019年3月6日12时7分,(5) 变量控制：1）自变量的控制在实验中对自变量的操纵、变化称为自变量的控制。对自变量的控制，首先要对自变量进行严格的规定，对心理学中一些含混不清的变量必须使之操作定义化，只有这样才能进行实验。2）因变量的控制把实验中的被试者的反应控制在主试者所设想的方向上，这就是反应的控制问题。以人作被试者，往往用指示语来控制被试者的反应。3）额外变量的控制排除法、
21、恒定法、匹配法、随机化法、抵消平衡法、统计控制法,2019年3月6日12时7分,（6）示例：因为理解自变量、因变量和控制变量非常重要，这里举一些例子以便检查是否真的理解了。对于每一个例子都要说出三种变量。,汽车制造者想知道刹车灯多亮可最大程度地减少后面司机 意识到前方正在停车的时间。实验就是回答这一问题。对变量命名。,答案 自变量(被操纵变量)： 刹车灯的明度 因变量(被观察变量)： 刹车灯亮到尾随车司机踩刹车踏板之间的时间 控制变量(恒定变量)： 刹车灯颜色、刹车板的形状、刹车所需力气、额外照明度等,2019年3月6日12时7分,训练鸽子绿灯亮时啄键、红灯亮时停止。对作出正确反应的鸽子给予玉
22、米的奖励。对变量命名。,答案 自变量 灯的颜色(红或绿) 因变量 啄键次数 控制变量 食物剥夺时间、键的大小、红灯绿灯的强度等,2019年3月6日12时7分,治疗者试图改善患者的自我形象。每次患者描述自己积极的一面时，治疗者就以点头、微笑和额外注意予以奖励。对变量命名。,答案 自变量 用于奖励的语言种类。 因变量 语言数量(或频率) 控制变量 办公室情境、治疗者,2019年3月6日12时7分,社会心理学家做了一个实验，为了发现当六个人挤在一个电话亭里时是男人还是女人感到更不舒服。对变量命名。,答案 自变量 参与者性别 因变量 不舒服的程度 控制变量 电话亭的大小、挤在电话亭的人数(6)、个体的
23、大小等,2019年3月6日12时7分,3、选择被测者（choosing subjects） 试验研究挑选具有代表性的样本，但其代表目标母群体的程度，不用像描述研究那么大。 1）采用受试者间设计(between-subjects design) 。即在自变项的各水准下，所测试的受试者都不同 2）平衡法(balancing)即设法使经验之累积所产生的影响，在自变项的各水准下，能约略相等。 3）训练法 即将受测者训练到不再有学习效果的地步，才让他接受测试(少用，费时) 。,2019年3月6日12时7分,评价研究考虑的事项与描述研究和实验研究所探讨的一样。受试者要能代表最终使用者群体人数要足以容许预测使用者群体,
