第2章人因工程的研究方法与工具

HumanFactorslab,ManagementSchool,Xi’anJiaotongUniversity,China人因工程西安交通大学管理学院孙林岩教授TeamofProf.SunL.Y.SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY篇章总汇总论第1章人因工程概述第2章人因工程的研究方法与工具基础篇第3章人体测量第4章人体生理特性第5章人的心理认知特征第6章人的信息处理第7章人的作业环境应用篇第8章作业空间设计第9章肌肉骨骼失调及其预防第10章脑力负荷与脑力工作绩效提升第11章人机界面设计扩展篇第12章可用性第13章安全性TeamofProf.SunL.Y.SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY第2章人因工程的研究方法与工具人因工程在很大程度上是一门实验科学，其主要任务是把与人的能力和行为有关的信息及研究结果应用于产品、设施、程序和周围环境的设计中去。这些知识主要来源于实验和观察。梅奥及霍桑实验霍桑实验是由梅奥教授作为顾问参与的，与1927——1932年间在芝加哥西方电气公司霍桑工厂进行的一系列实验，包括照明实验，大规模访谈，对接线板接线工作室的研究几个阶段。霍桑实验的意义在于它是管理史上具有划时代意义的事件，它推翻了从泰勒以来人们把人看成经济人的假设，为管理学开辟了一个新领域，即开始重视人、研究人的行为。TeamofProf.SunL.Y.SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY从研究手段看：研究方法可以分为实验性和非实验性两大类，即实验法与非实验法实验法是基于人为控制某些因素，通过实验测试特定因素的影响；非实验法则是通过调查法、观测法（行为观测）、测试法（心理测试、感觉评判法；身体测量、生理指征测量）等方法开展研究的。从研究结果看可分为描述性研究、试验性研究、评价研究描述性研究：用于描绘人的某些特性。如人体尺寸的测量、不同年龄人的听力损失、能够抬多重的箱子等等。试验性研究：是为了检测一些变量对人的行为的影响。通常根据实际问题、预测理论来决定需要调查的变量和检测的行为。通常，试验性的研究更关心变量是否对行为有影响以及将如何影响的问题。描述性研究则更关心所描述对象的统计结果，如平均值、标准偏差和百分比等。评价研究：类似于试验性研究，但它的目的多是为了评价一个系统或产品，并希望事先了解人们在使用系统或产品时的行为表现。2.1人因工程的研究方法—研究方法概述TeamofProf.SunL.Y.SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY2.1人因工程的研究方法—基本决策过程一个具体的研究有基本决策过程：选择研究地点、选择变量、选择采样主体、收集数据、分析数据。（1）研究地点选择研究地点的选择是第一个需要决定的问题，其内容就是选择实地研究，还是选择在实验室中进行研究。对于不同的研究方法有不同的选择规则。（2）自变量选择描述性研究：标准变量、分层变量（预测）试验性研究：独立变量、非独立变量评价研究：为评价研究选择变量，要求研究人员把被评价系统或设备的目标转化成具体的、可测量的标准变量。TeamofProf.SunL.Y.SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY2.1人因工程的研究方法—基本决策过程（3）被测者选择描述性研究代表性的抽样、随即抽样样本空间大小试验性研究为试验性研究选择被测对象就是要选择那些具有代表性的、一般化的个体。评价研究评价研究中选择个体与描述性研究和试验性研究考虑的因素一样。被测对象必须能够代表最终用户群体。TeamofProf.SunL.Y.SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY2.1人因工程的研究方法—基本决策过程（4）数据收集描述性研究：可以在实地或实验室中进行试验性研究：所以常采用计算机辅助的方法评价研究：通过研究人员观察或访问使用者来收集数据（5）数据分析描述性研究这里常采用基本的统计方法进行。如计算频率分布、平均值、中位数、标准偏差、相关系数、百分位数等。实验性研究实验性研究中的数据常用一些较为复杂的数理统计方法进行分析，比如方差分析、回归分析等。评价性研究评价性研究中的数据也常用一些较复杂的数理统计方法进行分析。TeamofProf.SunL.Y.SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY2.1人因工程的研究方法—基本决策过程（6）因变量的分类系统因变量反映整个系统的基本性能，多用于评价研究，较少用于描述性研究和实验性研究，比如设备的可靠性、耐磨损性、操作成本和维修性能，以及一些具体的特性，如最大转速、重量等。任务变量描述任务完成的情况。这样的变量有①产出数量，如搬运的土方数等；②产出质量，如事故次数、设计好的路径的偏差等；③完成时间，如在电路中找出错误的时间，任务开始时的延迟时间。人员变量人员变量用于描述执行任务时人的行为和反应。常用绩效测量、生理指标、主观反应来度量。TeamofProf.SunL.Y.SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY2.1人因工程的研究方法—基本决策过程（7）因变量的要求基本要求:①客观存在；②数量较多；③无突变；④容易收集；⑤不需要特别的数据收集技术；⑥消耗尽可能少的财力和实验者的精力。可靠性:是指对一个变量测量多次结果保持稳定的特性。正确性：如方向正确性、内容正确性、体系正确性。防止干扰因素的影响：因变量不能受那些与体系无关的变量的影响。敏感性TeamofProf.SunL.Y.SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY2.2人因工程的研究工具人因工程实验研究工具硬件类实验工具软件类实验研究工具量表类实验研究工具实验基础环境测控仪器生理参数测量仪器心理参数测量仪器数字人体及人机交互软件行为观测与认知心理分析软件动作分析类软件人因工程审计类量表认知心理测量量表职业健康与安全类量表综合类实验研究工具可用性测评系统虚拟现实系统TeamofProf.SunL.Y.SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY2.2.1.硬件类研究工具（1）实验基础环境测量工具实验基础环境测控主要是对实验环境参数进行测量与控制，内容包括温度、湿度、光照、噪声、辐射、空气等环境参数，测量仪器包括温度计、湿度计、照度计、噪声计等生理参数测量工具生理参数测量仪器主要针对实验被试的基本生理参数进行测量，获取被试的基本生理特征，包括三个小类：单维静态生理参数测量仪器多维静态生理参数测量仪器动态生理参数测试仪器体姿势可达性测试仪TeamofProf.SunL.Y.SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY2.2.1.硬件类研究工具（2）心理参数测量工具心理参数测量仪器主要是结合认知心理学，测量反应人类心理和认知过程的各种参数，主要分为感知觉类、记忆类、情绪和技能类等。感知类心理参数测量：主要有眼动仪、实体镜、长度和面积估计器、动景器、深度知觉仪等。记忆类测量仪器：记忆看作是对输入信息的编码、贮存和提取的过程。记忆类实验仪器主要有注意力分配仪、速示器、记忆鼓、多重选择器等。情绪和技能类测量仪器：主要考查被试在不同作业状态下的情绪和其表现出来的作业技能。主要仪器有动作稳定器、简单选择反应测试仪、选择反应测试仪等。TeamofProf.SunL.Y.SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY2.2.2.软件类研究工具数字人体模型与人机交互分析类软件通过在虚拟环境中较精确的定义不同尺寸的数字人体，建立人体数字模型，定义其完成指定的任务并分析相应的性能。代表性的软件有JACK、RAMSIS、ManneQuinPRO软件等。行为观测与认知心理分析软件记录被研究对象各种行为发生的时刻、持续时间和发生次数，然后进行统计处理。通过对操作者不同行为的统计结果分析人机交互过程中人的认知心理反应过程。代表性的软件有荷兰Noldus公司的行为观察分析系统等。动作分析类软件利用一种新颖的图形用户界面自动对作业过程中看到的行为进行时间、动作研究以及人因学分析的工具软件。代表性的软件有ArielDnymics公司开发的ArielPerformanceAnalysisSystem(APAS)动作分析系统等TeamofProf.SunL.Y.SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY2.2.3.量表类研究工具（1）人因工程审计类量表IEA核对表：一个综合考虑体力负荷、感知负荷、脑力负荷与工人、环境、工作方法/工具/机器相关联的逻辑框架。位置分析调查表（PositionAnalysisQuestionnaire）：面向操作者的结构化的工作分析表，有187个问题，可用于操作者的人的行为特征分析。AET核对表：主要用于作业人员的个体特征分析，包括作业人员之间的协作特征分析。AET广泛使用于需求分析、工作设计、人员管理、职业咨询和研究等方面。认知心理量表态度量表：如瑟斯顿态度量表、波哥达斯社会距离量表；自陈量表：如明尼苏达多相人格量表、16种人格因素量表、爱德华个性偏好量表；压力测试量表：如荷马压力量表、九十项症状自评量表。TeamofProf.SunL.Y.SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY2.2.3.量表类研究工具（2）职业健康与安全类量表上肢核对表（Upper-ExtremityChecklist）：主要用于引起人体局部（上肢）累积损伤的生物力学压力问题。博格量表：评估实验者明确的表达身体上的酸痛或不适，并也可对实验的组合提出意见及评估，让主试者可迅速且简单的得到这些信息。OWAS姿势分析量表(OvakoWorkingPostureAnalysisSystem)：主要功能在于可以界定出工作时的身体姿势，并按照其可能引发伤害的程度来区分等级。TeamofProf.SunL.Y.SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY2.2.4.综合类研究工具（1）可用性测评系统主要用途是产品的可用性，用户需求分析及用户研究，计算机人机交互测评等实验研究。本实验系统主要由实验室和观察室组成，实验室和观察室之间有一面隔音、单向透光的镜子，同时配备有视频设备、监控设备、音频设备和图像合成设备等。TeamofProf.SunL.Y.SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY2.2.4.综合类研究工具（2）虚拟现实系统虚拟现实（VirtualReality，简称VR）是门综合技术，它以计算机技术为主，综合利用计算机三维图形技术、模拟技术、传感技术、人机界面技术、显示技术、伺服技术等，来生成一个逼真的三维视觉、触觉以及嗅觉等感觉世界，让用户可以从自己的视点出发，利用自身的功能和一些设备，对所产生的虚拟世界这一客体进行浏览和交互式考察。本系统可以进行头/手/身体跟踪、生物力学/人体工效分析、作业与物流系统的三维图形仿真、控制和操作。虚拟现实系统平台主要由以下几个部分构成：①可视化工作站系统：用于虚拟环境开发和立体显示主机；②虚拟现实显示和投影系统：③输入输出和控制系统：包括主动式立体眼镜、鸟群跟踪器、数据手套等；④音响系统；⑤虚拟现实仿真软件系统：如VisfactoryCAD、vega、Catia、WTK等。TeamofProf.SunL.Y.SchoolofmanagementXi’anJiaotongUNIVERSITY