1、人因工程學人因工程學主要內容主要內容 第一節第一節 腦力負荷的定義及影響因素腦力負荷的定義及影響因素1 第二節第二節 腦力負荷測量腦力負荷測量( (評價評價) )方法方法2 第三節第三節 腦力負荷預測方法腦力負荷預測方法3 第四節第四節 應激應激4 第五節第五節 腦力疲勞及其消除腦力疲勞及其消除5人因工程學第一節第一節 腦力負荷定義及其影響因素腦力負荷定義及其影響因素一、腦力負荷研究背景一、腦力負荷研究背景人機系統經歷從手工作業到自動化系統發展過程人機系統經歷從手工作業到自動化系統發展過程, ,現代制造系統使：現代制造系統使： -人工作業系統人工作業系統-人是動力源，并控制整個過程人是動力源，

2、并控制整個過程 - 機械化系統機械化系統-人機共動人機共動, 人操縱作業人操縱作業 - 半自動化系統半自動化系統-機動為主，人是控制者，操縱機具設備，對系統進機動為主，人是控制者，操縱機具設備，對系統進行某些調整或簡單作業。行某些調整或簡單作業。 - 自動化系統自動化系統-人的作業為監視和管理人的作業為監視和管理體力勞動體力勞動 腦力勞動腦力勞動 操作型作業操作型作業 知識型作業知識型作業人因工程學 機械化系統機械化系統 沖床作業沖床作業 半自動化系統半自動化系統-高速火車駕駛高速火車駕駛 自動化系統自動化系統-電站控制室電站控制室 人機系統的發展人機系統的發展 人工系統人工系統- -打鐵作業

3、打鐵作業 人因工程學第一節第一節 腦力負荷定義及其影響因素腦力負荷定義及其影響因素一、腦力負荷研究背景一、腦力負荷研究背景問問 題題 什么是腦力負荷？什么是腦力負荷？ 如何測量腦力負荷？如何測量腦力負荷？勞動力結構：腦力勞動者在從業人口中所占的比例越來越大勞動力結構：腦力勞動者在從業人口中所占的比例越來越大如何預測和測量人在系統中的表現及腦力負荷，評價腦力勞如何預測和測量人在系統中的表現及腦力負荷，評價腦力勞動效率對人機系統效率的影響具有重要意義。動效率對人機系統效率的影響具有重要意義。 實際例子實際例子:世紀年代，腦力負荷是美國航空工業中管理階層和世紀年代，腦力負荷是美國航空工業中管理階層和

4、勞工之間的一個重要議題。美國航空駕駛員協會認為勞工之間的一個重要議題。美國航空駕駛員協會認為DC-9DC-9型和波音型和波音737737在在工作的高峰期對兩個駕駛員來說腦力負荷太高了，他們要求每架飛機上配工作的高峰期對兩個駕駛員來說腦力負荷太高了，他們要求每架飛機上配三個駕駛員，而航空公司則堅稱兩個駕駛員就夠了。美國國家航空局開始三個駕駛員，而航空公司則堅稱兩個駕駛員就夠了。美國國家航空局開始著手建立檢驗各種飛機的腦力負荷標準，美國空軍也開始要求新飛機的設著手建立檢驗各種飛機的腦力負荷標準，美國空軍也開始要求新飛機的設計要符合腦力負荷的標準。計要符合腦力負荷的標準。人因工程學第一節第一節 腦力

5、負荷定義及其影響因素腦力負荷定義及其影響因素一、腦力負荷研究背景一、腦力負荷研究背景 1 1）19761976年，北大西洋公約組織國家的一些科學家在美國麻省理工學院年，北大西洋公約組織國家的一些科學家在美國麻省理工學院謝爾頓教授的主持下召開了謝爾頓教授的主持下召開了“監視行為和控制監視行為和控制” 的專題會議，討論的專題會議，討論技術進步對人在系統中作用的變化。提出了在新的系統中測量人的腦技術進步對人在系統中作用的變化。提出了在新的系統中測量人的腦力負荷的重要性。力負荷的重要性。 2 2）19771977年，北約組織的一些著名學者又召開了年，北約組織的一些著名學者又召開了“腦力負荷的理論和測腦

6、力負荷的理論和測量量”專題會議，系統討論了腦力負荷的定義、理論及測量方法。專題會議，系統討論了腦力負荷的定義、理論及測量方法。 之后，之后，3030多年間關于腦力負荷的研究日益得到重視。多年間關于腦力負荷的研究日益得到重視。 主要圍繞的問題是：主要圍繞的問題是：腦力負荷的測量和預測方法，腦力負荷測量方法腦力負荷的測量和預測方法，腦力負荷測量方法的應用。的應用。 人因工程學第一節第一節 腦力負荷定義及其影響因素腦力負荷定義及其影響因素到哪去查腦力負荷評價研究文獻？到哪去查腦力負荷評價研究文獻？n 中國學術期刊全文數據庫中國學術期刊全文數據庫 中國優秀碩博士論文全文數據庫中國優秀碩博士論文全文數據

7、庫 Elsevier ScienceElsevier Science期刊期刊 Springer LinkSpringer Link全文數據庫全文數據庫 Wiley Interscience Wiley Interscience期刊數據庫期刊數據庫 ARLARL全文期刊與報紙數據庫全文期刊與報紙數據庫 美國計算機協會美國計算機協會ACMACM數據庫數據庫n檢索關鍵詞檢索關鍵詞 “腦力負荷腦力負荷”，“Mental WorkloadMental Workload”；腦力勞動，；腦力勞動，“Mental WorkMental Work”人因工程學國內外主要期刊和相關學者國內外主要期刊和相關學者人類工

8、效學人類工效學系統工程學報系統工程學報工業工程與管理工業工程與管理工業工程工業工程心理學報心理學報研究與發展管理研究與發展管理中國航空航天醫學雜志中國航空航天醫學雜志航天醫學與醫學工程航天醫學與醫學工程航空軍醫航空軍醫中華勞動衛生職業病雜志中華勞動衛生職業病雜志中國心理衛生雜志中國心理衛生雜志中國臨床心理學雜志中國臨床心理學雜志， 各大學學報。各大學學報。 國內刊物：國內刊物：人因工程學國內外主要期刊和相關學者國內外主要期刊和相關學者 國內學者：國內學者：廖建橋（華中科技大學管理學院）廖建橋（華中科技大學管理學院）劉寶善（空軍航空醫學研究所）劉寶善（空軍航空醫學研究所）董明清董明清 （第四軍醫

9、大學航空心理學）（第四軍醫大學航空心理學）袁修干和柳忠起（北京航空航天大學）袁修干和柳忠起（北京航空航天大學） 朱祖祥和張智君（杭州大學心理系）朱祖祥和張智君（杭州大學心理系）王東光（中國民航飛行學院航行系）王東光（中國民航飛行學院航行系）文治洪（第四軍醫大學航空航天醫學系）文治洪（第四軍醫大學航空航天醫學系）韓東旭（航空醫學工程研究所）韓東旭（航空醫學工程研究所）人因工程學腦力負荷評價研究相關期刊腦力負荷評價研究相關期刊 國外刊物：國外刊物：Applied Ergonomics 、International Journal of Industrial Ergonomics、Theoretic

10、al Issues in Ergonomics Science 、Human Factors 、International Journal of Human-Computer Studies 、Aviation, Space and Environmental Medicine、International Journal of Psychophysiology、International Journal of Neuroscience、 IEEE transactions on systems, man and cybernetics 等等人因工程學腦力負荷評價研究相關期刊腦力負荷評價研究相關

11、期刊 國外學者：國外學者：Moray N，T.B.Sheridan，Reid GB，Juergen Sauer，ODonnell RD，Young MS and Stanton NA，Guillermo M (墨西哥大學墨西哥大學)， Hwa S. Jung，B.S. Moon，Shinji Miyake，Kilseop Ryu 等等人因工程學二、腦力負荷定義（二、腦力負荷定義（Mental Workload） 腦力勞動：運用知識、以腦力消耗為主工作稱為腦腦力勞動：運用知識、以腦力消耗為主工作稱為腦力勞動。力勞動。 腦力負荷；心理負荷；精神負荷；腦力負擔。腦力負荷；心理負荷；精神負荷；腦力負擔

12、。 （1 1）最初定義）最初定義 形容人在單位時間人所承受的腦力活動工作量，形容人在單位時間人所承受的腦力活動工作量，形容人在工作中的心理壓力，或信息處理能力。形容人在工作中的心理壓力，或信息處理能力。 第一節第一節 腦力負荷定義及其影響因素腦力負荷定義及其影響因素人因工程學第一節第一節 腦力負荷定義及其影響因素腦力負荷定義及其影響因素 （2 2）19771977年北約組織會議上學年北約組織會議上學者從不同角度的定義者從不同角度的定義 1)1)腦力負荷是人在工作時的腦力負荷是人在工作時的信息處信息處理速度理速度，即決策速度和決策的困，即決策速度和決策的困 難程度。（工作要求）難程度。（工作要求

13、） 2)2)腦力負荷是人在工作時腦力負荷是人在工作時所占用的所占用的腦力資源的程度腦力資源的程度，即腦力負荷，即腦力負荷 與人在工作時所剩余的能力是負相關與人在工作時所剩余的能力是負相關的。（資源占用）的。（資源占用） 人的信息處理系統的結構圖人的信息處理系統的結構圖人因工程學第一節第一節 腦力負荷定義及其影響因素腦力負荷定義及其影響因素 3) 3)腦力負荷是人在工作中腦力負荷是人在工作中感受到的工作壓力的大小感受到的工作壓力的大小，即腦力負荷，即腦力負荷 與工作時感到的壓力是相關的。（感受壓力）與工作時感到的壓力是相關的。（感受壓力） 4)4)腦力負荷是人腦力負荷是人在工作中的繁忙程度在工作

14、中的繁忙程度，即操作人員在執行腦力工，即操作人員在執行腦力工 作時實際有多忙。作時實際有多忙。 （行為表現）（行為表現） 最后結論為：最后結論為： 腦力負荷是一個多維概念，它涉及到工作要求，時間壓腦力負荷是一個多維概念，它涉及到工作要求，時間壓力，操作者的能力和努力程度，行為表現和其他許多因素。力，操作者的能力和努力程度，行為表現和其他許多因素。人因工程學第一節第一節 腦力負荷定義及其影響因素腦力負荷定義及其影響因素（3 3）腦力負荷定義歸納（教材中的定義）腦力負荷定義歸納（教材中的定義）腦力負荷腦力負荷+ +人的閑置未用的信息處理能力人的閑置未用的信息處理能力= =人的信息處理能力人的信息處

15、理能力腦力負荷：反映工作時人的信息處理系統被使用程度的指標腦力負荷：反映工作時人的信息處理系統被使用程度的指標 人的信息處理能力人的信息處理能力 （人的能力水平）（人的能力水平） 工作任務對人的要求（工作要求）工作任務對人的要求（工作要求） 人工作時的努力程度（努力程度）人工作時的努力程度（努力程度）人的閑置未用的信息處理系統與下列因素有關：人的閑置未用的信息處理系統與下列因素有關：因而腦力負荷也與這些因素有關。因而腦力負荷也與這些因素有關。人因工程學第一節第一節 腦力負荷定義及其影響因素腦力負荷定義及其影響因素三、人的業績與腦力負荷的關系。三、人的業績與腦力負荷的關系。 體力作業中泰勒的鐵鏟

16、實驗體力作業中泰勒的鐵鏟實驗? 低低 腦力負荷腦力負荷 高高 工作績效與工作績效與 腦力負荷強度的關系模型。腦力負荷強度的關系模型。n（TRTR工作在客觀要求工作在客觀要求 的時間的時間nTA-TA-操作者實際提供的操作者實際提供的時間）反映操作要求強度時間）反映操作要求強度腦力負荷的適當與否對系統的績效、操作者的滿意感以及安全和健腦力負荷的適當與否對系統的績效、操作者的滿意感以及安全和健康均有很大的影響。康均有很大的影響。人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法主觀評價法主觀評價法主任務測量法主任務測量法輔助任務測量法輔助任務測量法生理測量法生理測量法

17、人體隨承擔腦力負荷大小變化會有哪人體隨承擔腦力負荷大小變化會有哪些反應：自我體驗、生理指標、業績些反應：自我體驗、生理指標、業績變化、完成輔助任務的能力。變化、完成輔助任務的能力。人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法（一）主觀評價法（一）主觀評價法是最流行也是最簡單的腦力負是最流行也是最簡單的腦力負荷評價方法。該方法要求系統荷評價方法。該方法要求系統操作者陳述特定操作過程中的操作者陳述特定操作過程中的腦力負荷體驗；腦力負荷體驗；或根據腦力負荷體驗對操作活或根據腦力負荷體驗對操作活動進行難度順序的排列。動進行難度順序的排列。 人因工程學第二節第二節 腦

18、力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法（二）主觀評價法及其特點（二）主觀評價法及其特點（1 1）是腦力負荷評價中唯一的直接評價方法。）是腦力負荷評價中唯一的直接評價方法。（2 2）一般在事后進行，不會對主操作作產生干擾）一般在事后進行，不會對主操作作產生干擾 。 （3 3）使用統一的評定維度，不同情境的負荷評價結果可相互比較。）使用統一的評定維度，不同情境的負荷評價結果可相互比較。 （4 4）使用簡單、省時。）使用簡單、省時。 數據收集與分析容易。數據收集與分析容易。人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法（三）主觀評價法分類（三）主觀評

19、價法分類常見方法：常見方法： 古柏一哈柏古柏一哈柏 (Cooper-Harper)(Cooper-Harper)評價法評價法 主觀負荷評價法（主觀負荷評價法（SWATSWAT量表）量表） NASANASATLXTLX量表等量表等人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法n古柏一哈柏古柏一哈柏 (Cooper-Harper)(Cooper-Harper)評價法，評價法，19691969年提出年提出（1 1）古柏一哈柏提出主要目的）古柏一哈柏提出主要目的用于評價飛機駕駛難易程度的一種方法，用于飛機操縱特性的評定。用于評價飛機駕駛難易程度的一種方法，用于飛機操縱

20、特性的評定。（2 2）建立依據）建立依據基于飛行員工作負荷與操縱質量直接相關的假設。基于飛行員工作負荷與操縱質量直接相關的假設。（3 3）具體方法）具體方法把飛機駕駛的難易程度分為把飛機駕駛的難易程度分為1010個等級，飛機駕駛員在駕駛飛機之后，個等級，飛機駕駛員在駕駛飛機之后，根據自己的感覺，對照各種困難程度的定義，給出自己對這種飛機根據自己的感覺，對照各種困難程度的定義，給出自己對這種飛機的評價。的評價。人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法飛機的特性飛機的特性對駕駛員的要求對駕駛員的要求評價等級評價等級優秀：人們所希望的優秀：人們所希望的腦力負荷

21、不是在駕駛中應考慮的腦力負荷不是在駕駛中應考慮的1很好，有可忽略的缺點很好，有可忽略的缺點腦力負荷不是在駕駛中應考慮的腦力負荷不是在駕駛中應考慮的2不錯，只有輕度的不足不錯，只有輕度的不足為駕駛飛機需駕駛員需少量帑力為駕駛飛機需駕駛員需少量帑力3小但令人不愉快的不足小但令人不愉快的不足需要駕駛員一定的努力需要駕駛員一定的努力4 4中度的、客觀的不足中度的、客觀的不足為了為了達到要求達到要求需要相當的努力需要相當的努力5 5非常明顯但可忍的不足非常明顯但可忍的不足為達到合格的駕駛需非常大努力為達到合格的駕駛需非常大努力6嚴重的缺陷嚴重的缺陷要達到合格的駕駛，需要駕駛員最大的努力，要達到合格的駕駛

22、，需要駕駛員最大的努力，飛機是否可控不是問題飛機是否可控不是問題7嚴重的缺陷嚴重的缺陷為控制飛機就需要相當大的努力為控制飛機就需要相當大的努力8嚴重的缺陷嚴重的缺陷為了控制飛機為了控制飛機需要非常大的努力需要非常大的努力9 9嚴重的缺陷嚴重的缺陷如不改進，飛機駕駛時可能失控如不改進，飛機駕駛時可能失控10表表10-1 Cooper-Harper10-1 Cooper-Harper法的分級方法法的分級方法人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法 在在6060年代后期，美國空軍用年代后期，美國空軍用CooperCooperHarperHarper方法評價新式

23、飛機操方法評價新式飛機操作的難易程度取得了很大的成功。作的難易程度取得了很大的成功。 由于飛機操作的難易程度與腦力負荷極為相關，后來，人們由于飛機操作的難易程度與腦力負荷極為相關，后來，人們對對CooperCooperHarperHarper方法進行了改進，把評價表中的方法進行了改進，把評價表中的飛機駕駛困難程度改飛機駕駛困難程度改為為工作的困難程度工作的困難程度，使之適合評價，使之適合評價一般任務的一般任務的腦力負荷腦力負荷。 人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法“庫柏庫柏- -哈柏哈柏”方法應用舉例方法應用舉例 研究目的研究目的-驗證量表可用性，

24、對飛機性能進行評價驗證量表可用性，對飛機性能進行評價一、研究對象一、研究對象 駕駛過殲駕駛過殲A A和殲和殲B B兩種飛機的飛行員兩種飛機的飛行員144144名。年齡名。年齡2424歲歲-46-46歲；歲； 飛行時間飛行時間: :殲殲A 100 h-2500 hA 100 h-2500 h；殲；殲B 100 h-1100 hB 100 h-1100 h。 飛行技術均屬優、良等級飛行技術均屬優、良等級; ;身體、心理狀況健康身體、心理狀況健康, ,飛行合格。飛行合格。 二、方法二、方法 1 1、劃分、劃分1010個等級個等級 2 2、為統一評價標準，以雙、為統一評價標準，以雙180180大航線儀

25、表飛行課目為評價標準。大航線儀表飛行課目為評價標準。三、問卷調查及數據處理三、問卷調查及數據處理 144144名受試者對殲名受試者對殲A A和殲和殲B B飛機駕駛難度評價等級分布結果飛機駕駛難度評價等級分布結果 人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法 結論：結論：A A飛機的駕駛性能明顯差于殲飛機的駕駛性能明顯差于殲B B飛機飛機人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法結論：結論： （1 1）殲）殲A A飛機的駕駛性能為五級飛機的駕駛性能為五級 - - 六級六級, ,趨向六級趨向六級, ,即飛機的駕駛性能即飛機的

26、駕駛性能存在重度存在重度的不足的不足, ,為了達到飛行大綱的要求為了達到飛行大綱的要求, ,飛行時需要付出飛行時需要付出非常大的努力非常大的努力 （2 2）殲）殲B B飛機的駕駛性能為五級飛機的駕駛性能為五級 - - 六級趨向五級六級趨向五級, ,即飛機的駕駛性能存在即飛機的駕駛性能存在中等中等度的不足度的不足, ,為了達到飛行大綱的要求為了達到飛行大綱的要求, ,飛行時需要付出飛行時需要付出相當大的努力相當大的努力。人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法（2 2）主觀負荷評價法（）主觀負荷評價法（ Subjective Workload Assess

27、mentSubjective Workload Assessment Technique Technique） SWATSWAT法法SWATSWAT法是美國空軍開發的，由法是美國空軍開發的，由ReidReid等人建立。等人建立。1 1）主要考慮因素）主要考慮因素 ReidReid等人對腦力負荷的影響因素進行了系統的調查，經過必要的歸納和等人對腦力負荷的影響因素進行了系統的調查，經過必要的歸納和整理，認為腦力負荷可以看作是整理，認為腦力負荷可以看作是時間負荷時間負荷 Time ，努力程度，努力程度 Effort ，心理緊張，心理緊張壓力負荷壓力負荷 Stress 3 3個要素的結合。個要素的結合

28、。 每個因素分為每個因素分為3 3個級別。個級別。人因工程學表表10-2 SWAT10-2 SWAT描述的變量及水平描述的變量及水平維度水平維度水平描述描述時間負荷時間負荷 T T努力程度努力程度 心理緊張（壓力）負心理緊張（壓力）負荷荷 1 1 輕輕經常有空余時間經常有空余時間，各項活動之間很少各項活動之間很少有沖突或相互干擾有沖突或相互干擾 很少意識到心理努力，很少意識到心理努力，活動幾乎是自動的，活動幾乎是自動的，很少或不需注意力很少或不需注意力很少出現慌亂、危險、很少出現慌亂、危險、挫折或焦慮，挫折或焦慮，沒感到沒感到工作有壓力。工作有壓力。 2 2 中中偶爾有空余時間偶爾有空余時間，

29、各項活動之間經常各項活動之間經常出現沖突或相互干出現沖突或相互干擾擾 需要一定的努力或集需要一定的努力或集中注意力。中注意力。由于不確由于不確定性，不可預見性或定性，不可預見性或對工作任務不熟悉，對工作任務不熟悉，工作內容有些復雜工作內容有些復雜由于慌亂、挫折和焦由于慌亂、挫折和焦慮而產生慮而產生中等程度的中等程度的壓力壓力，增加了負荷。，增加了負荷。為了保持適當的業績，為了保持適當的業績，需要相當的努力需要相當的努力3 重重幾乎幾乎從未有空余時從未有空余時間，間，各項活動之間各項活動之間沖突不斷沖突不斷 需要十分努力和聚精需要十分努力和聚精會神。會神。工作內容十分工作內容十分復雜，要求集中注

30、意復雜，要求集中注意力力由于慌亂、挫折和焦由于慌亂、挫折和焦慮而產生慮而產生相當高的壓相當高的壓力力，需要極高的自我，需要極高的自我控制能力和堅定性控制能力和堅定性人因工程學 ）使用方法）使用方法1 1）操作人員完成任務后對）操作人員完成任務后對該任務的三個要素進行該任務的三個要素進行評價打分評價打分2 2）操作人員對三個維度的）操作人員對三個維度的重要性進行排序重要性進行排序3 3）將被調查者歸入表中某）將被調查者歸入表中某一列一列三個因素及每個因素三個三個因素及每個因素三個狀態，共形成狀態，共形成3 33 33=273=27個腦力負荷個腦力負荷水平。水平。4 4）任何一個評價結果一定）任何

31、一個評價結果一定是表中的某一個值。是表中的某一個值。人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量(評價評價)方法方法提出的問題提出的問題、一共有幾種狀態？、一共有幾種狀態？、總分的范圍？、總分的范圍？、各行的得分？學生計算、各行的得分？學生計算、分數有無相同？、分數有無相同？人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法 ）數值變換）數值變換將這將這2727個腦力負荷水平定義為在個腦力負荷水平定義為在0 0100100之間。之間。 當三個因素都為當三個因素都為1 1時，其腦力負荷對應的水平為時，其腦力負荷對應的水平為0 0 當三個因素都為當三個因素都為

32、3 3時，腦力負荷水平為時，腦力負荷水平為100100。 其他情況下的腦力負荷的確定方法為：用其他情況下的腦力負荷的確定方法為：用2727張卡片分別代表張卡片分別代表2727種情況，種情況，操作人員首先對這操作人員首先對這2727張卡片根據自己的主觀觀點進行排序（有些卡片張卡片根據自己的主觀觀點進行排序（有些卡片分數相等），然后研究人員根據數學中的合成分析方法把這分數相等），然后研究人員根據數學中的合成分析方法把這2727種情況種情況分別與分別與0 0100100之間的某一點對應起來，如，之間的某一點對應起來，如，(1(1，2 2，1)1)對應于對應于15.215.2等。等。）根據確定的對應表

33、查出腦力負荷的對應值。）根據確定的對應表查出腦力負荷的對應值。人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法3 3）SWATSWAT的優缺點的優缺點優點優點運用了數學分析方法對操作人員給出的運用了數學分析方法對操作人員給出的2727種情況的排序數據進行了數學種情況的排序數據進行了數學處理，這樣使得到的數據比簡單的把處理，這樣使得到的數據比簡單的把2727個點平均地確定在個點平均地確定在0 0100100之間更可之間更可靠些。靠些。缺點缺點對對2727種情況進行排序，不僅需要相當的時間，而且排序的準確性也種情況進行排序，不僅需要相當的時間，而且排序的準確性也很難

34、保證。因此應用起來較難很難保證。因此應用起來較難。人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法（3 3）NASA-TLXNASA-TLX量表量表 美國航空和宇宙航行局下屬美國航空和宇宙航行局下屬AMESAMES研究中心的研究中心的HartHart等人建立起來的。等人建立起來的。 主要觀點：認為腦力負荷是一個多維的概念。主要觀點：認為腦力負荷是一個多維的概念。 HartHart等對飛行員進行調查，擬從中找出腦力負荷的影響因素。等對飛行員進行調查，擬從中找出腦力負荷的影響因素。經過大量調查研究之后，確定了六個影響腦力負荷的因素。分別為：經過大量調查研究之后，確定

35、了六個影響腦力負荷的因素。分別為： a.a.腦力需求腦力需求 b.b.體力需求體力需求 c.c.時間要求時間要求 d.d.努力程度努力程度 e.e.操作成績操作成績 f.f.挫折水平挫折水平人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法NASA-TLXNASA-TLX量表：量表：腦力需求：腦力需求：這項工作是簡單還是復雜，容易還是要求很高？完成工作需這項工作是簡單還是復雜，容易還是要求很高？完成工作需要多少腦力或知覺方面的活動（如：思考、決策、計算、記憶、尋找要多少腦力或知覺方面的活動（如：思考、決策、計算、記憶、尋找等）？等）？ 體力需求：體力需求：需要多少

36、體力類型的活動（推、拉、轉身、控制活動等）？需要多少體力類型的活動（推、拉、轉身、控制活動等）？這項工作是容易還是要求很高，是快還是慢？悠閑還是費力？這項工作是容易還是要求很高，是快還是慢？悠閑還是費力？時間需求：時間需求：工作速度使你感到多大的時間壓力？工作任務中的速度是快工作速度使你感到多大的時間壓力？工作任務中的速度是快還是慢，悠閑還是緊張？還是慢，悠閑還是緊張？人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法努力程度努力程度：在完成這項任務時，你在腦力和體力方面做出了多大的努力？在完成這項任務時，你在腦力和體力方面做出了多大的努力？ 業績水平業績水平：你

37、認為你完成這項任務成功程度？你對自己業績的滿意度如你認為你完成這項任務成功程度？你對自己業績的滿意度如何？何？ 受挫程度受挫程度：在工作時，你感到是沒有保障還是有保障，很泄氣還是勁頭在工作時，你感到是沒有保障還是有保障，很泄氣還是勁頭十足，惱火還是滿意，有壓力還是放松？十足，惱火還是滿意，有壓力還是放松？每個影響因素在腦力負荷形成中的權數不同，且隨著情境的變化而顯示每個影響因素在腦力負荷形成中的權數不同，且隨著情境的變化而顯示出差異。出差異。人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法NASANASATLXTLX法的使用過程分三步：法的使用過程分三步：n1

38、1）確定因素權重）確定因素權重采用兩兩比較法，對每個因素在腦力負荷形成中的相對重要性進行評定。采用兩兩比較法，對每個因素在腦力負荷形成中的相對重要性進行評定。六個因素的權數之和等于六個因素的權數之和等于l l。n2 2）針對實際操作情境，對六個因素的狀況分別進行評定針對實際操作情境，對六個因素的狀況分別進行評定NASANASATLXTLX主觀評價方法要求操作人員在完成了某一項任務之后，根據腦主觀評價方法要求操作人員在完成了某一項任務之后，根據腦力負荷的六個因素在力負荷的六個因素在O O100100之間給出自已的評價。除業績這一因素之外，之間給出自已的評價。除業績這一因素之外，其他五個因素都是感

39、覺越高，給分值也越高，而對業績，感覺到自己的業其他五個因素都是感覺越高，給分值也越高，而對業績，感覺到自己的業績越好，則所給的分值越低。績越好，則所給的分值越低。n3 3）確定了各個因素的權數和評估值之后，進行加權平均就可以求出腦力負荷。）確定了各個因素的權數和評估值之后，進行加權平均就可以求出腦力負荷。 人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法NASANASATLXTLX法的進一步研究法的進一步研究1 1、肖元梅等、肖元梅等結論：業績水平應刪除或修改結論：業績水平應刪除或修改人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方

40、法（四）主觀評價法的缺陷（四）主觀評價法的缺陷 （1 1）評價結果有偏差）評價結果有偏差 主觀評價是操作人員對某項工作的感覺。這種感覺不一定主觀評價是操作人員對某項工作的感覺。這種感覺不一定就是腦力負荷。在執行許多任務時，大腦中進行的活動是感覺就是腦力負荷。在執行許多任務時，大腦中進行的活動是感覺不到的，我們所感覺到的東西只是我們意識到的東西，而人的不到的，我們所感覺到的東西只是我們意識到的東西，而人的信息處理系統中的許多活動是我們意識不到的。信息處理系統中的許多活動是我們意識不到的。 人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法 （2 2）評價結果容易混淆

41、）評價結果容易混淆1 1）主觀評定一般反映腦力負荷和生理負荷共同作用的結果，這）主觀評定一般反映腦力負荷和生理負荷共同作用的結果，這在測量總負荷時不會導致嚴重的問題，但在評價腦力負荷時卻由在測量總負荷時不會導致嚴重的問題，但在評價腦力負荷時卻由于結果混淆而易產生錯誤。于結果混淆而易產生錯誤。2 2）評價者一般較難將外部需要與實際努力分開，往往以）評價者一般較難將外部需要與實際努力分開，往往以“應該應該”而不是以而不是以“實際經歷實際經歷”的工作要求作為評定基礎，因此可能出現的工作要求作為評定基礎，因此可能出現高估或低估工作負荷的傾向高估或低估工作負荷的傾向. . 3 3）主觀評價技術的理論假設

42、是，能量消耗的增加伴隨主觀努）主觀評價技術的理論假設是，能量消耗的增加伴隨主觀努力體驗的增加，但實際上兩者可能出現脫節，而操作者又往往力體驗的增加，但實際上兩者可能出現脫節，而操作者又往往不能將實際能量消耗與主觀努力體驗區分開來，因而容易出現不能將實際能量消耗與主觀努力體驗區分開來，因而容易出現評價偏差。評價偏差。人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法（3 3）方法應用存在局限性）方法應用存在局限性1 1）主觀評價方法的應用受短時記憶消退的嚴重局限。如）主觀評價方法的應用受短時記憶消退的嚴重局限。如果要求操作者同時作幾項評定，且操作與評價間存在較果要求

43、操作者同時作幾項評定，且操作與評價間存在較長的時滯，則很可能出現評定偏差。（長的時滯，則很可能出現評定偏差。（需操作后立即測需操作后立即測試才好）試才好）2 2）主觀評價法一般不適用于主操作有記憶要求的場合。）主觀評價法一般不適用于主操作有記憶要求的場合。人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法二、主任務測量方法二、主任務測量方法 以作業人員在工作時的業績指標來判斷這項工作給操以作業人員在工作時的業績指標來判斷這項工作給操作人員帶來的腦力負荷。主任務測量法可以分為兩大類：作人員帶來的腦力負荷。主任務測量法可以分為兩大類： （一）單指標測量法（一）單指標測

44、量法 單指標測量法就是用一個業績指標來推斷腦力負荷。單指標測量法就是用一個業績指標來推斷腦力負荷。 單項業績指標測量腦力負荷的研究中，主要是用單項業績指標測量腦力負荷的研究中，主要是用錯誤錯誤率或率或時間延遲時間延遲作為業績指標作為業績指標。 人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法例例 ： 1 1）在監視類任務中研究信息顯示速度對人的正確反應率的影響）在監視類任務中研究信息顯示速度對人的正確反應率的影響 結論：結論： 說明說明 ：顯示速度增加，腦力負荷增加，錯誤率可作為業績指標顯示速度增加，腦力負荷增加，錯誤率可作為業績指標 顯示速度顯示速度增加增加人

45、的錯誤率人的錯誤率上升上升人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法 2 2）在搜索性任務中兩種不同類型的目標、背景目標的數量、眼睛在）在搜索性任務中兩種不同類型的目標、背景目標的數量、眼睛在目標上的停留時間對反應時間的影響。目標上的停留時間對反應時間的影響。 結論：結論： 而眼睛的停留時間則沒有什么影響。而眼睛的停留時間則沒有什么影響。 實驗結果說明：實驗結果說明：認真選取的單個業績指標能夠反映腦力負荷的變化。認真選取的單個業績指標能夠反映腦力負荷的變化。 目標目標類型類型背景背景目標數量目標數量顯著影響顯著影響反應時間反應時間人因工程學第二節第二節 腦

46、力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法（二）多指標測量法（二）多指標測量法1 1）多指標使用的目的）多指標使用的目的 通過多個指標的比較和結合減小測量的誤差，通過多個通過多個指標的比較和結合減小測量的誤差，通過多個指標來找出腦力負荷產生的原因，可提高測量的精度。指標來找出腦力負荷產生的原因，可提高測量的精度。 多指標測量法的結果有成功的，也有失敗的。在有些場合，多指標測量法的結果有成功的，也有失敗的。在有些場合，業績指標反映不出腦力負荷的變化，而用其他方法得業績指標反映不出腦力負荷的變化，而用其他方法得到的指標可以反映腦力負荷的變化。但在另外一些場到的指標可以反映腦力負荷的變化

47、。但在另外一些場合，至少某一個業績指標又能反映腦力負荷的變化。合，至少某一個業績指標又能反映腦力負荷的變化。 速度和精確度用來反映腦力負荷的重要指標速度和精確度用來反映腦力負荷的重要指標 人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法 （三）主任務測量法存在的問題（三）主任務測量法存在的問題（1 1）各種操作性質各不相同，不可能提出一種廣泛適用的績效參）各種操作性質各不相同，不可能提出一種廣泛適用的績效參數，因此各操作之間的腦力負荷狀況無法進行比較。數，因此各操作之間的腦力負荷狀況無法進行比較。（2 2）根據資源理論，當操作要求資源小于操作能力時，雖然工作）根

48、據資源理論，當操作要求資源小于操作能力時，雖然工作負荷的增加會引起剩余資源的減少，但主任務績效由于得到充足負荷的增加會引起剩余資源的減少，但主任務績效由于得到充足資源的供應而并不出現下降，在這種情況下主任務績效對工作負資源的供應而并不出現下降，在這種情況下主任務績效對工作負荷的變化不敏感。荷的變化不敏感。人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法三、輔助任務測量法三、輔助任務測量法 ( (一一) ) 輔助任務測量法的原理輔助任務測量法的原理 應用輔助任務測量法時，操作人員被要求同時做兩件工作。操作人員把應用輔助任務測量法時，操作人員被要求同時做兩件工作。操

49、作人員把主要精力放在主任務上。當他有多余的能力時，盡量做輔助任務。主任務的主要精力放在主任務上。當他有多余的能力時，盡量做輔助任務。主任務的腦力負荷是通過輔助任務的表現來進行的。主任務腦力負荷越大，剩余資源腦力負荷是通過輔助任務的表現來進行的。主任務腦力負荷越大，剩余資源越少，操作者從事輔助任務的能力就越弱。越少，操作者從事輔助任務的能力就越弱。 （二）用輔助任務法測量腦力負荷步驟（二）用輔助任務法測量腦力負荷步驟 第一步：測量單獨做輔助任務時的業績指標；第一步：測量單獨做輔助任務時的業績指標； 第二步：在做主任務的同時，在不影響主任務的情況下盡量做輔助任務。第二步：在做主任務的同時，在不影響

50、主任務的情況下盡量做輔助任務。測量輔助任務測量輔助任務業績指標業績指標; 第三步第三步:分析比較分析比較,確定腦力負荷大小確定腦力負荷大小人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法( (三三) ) 輔助任務的種類輔助任務的種類輔助任務必須滿足這樣幾個條件：輔助任務必須滿足這樣幾個條件： 第一，它必須是可以細分的第一，它必須是可以細分的, ,能夠顯示出操作者努力能夠顯示出操作者努力情況；情況； 第二，它必須與主任務使用相同的資源第二，它必須與主任務使用相同的資源 第三，必須對主任務沒有干擾或干擾很小。第三，必須對主任務沒有干擾或干擾很小。人因工程學第二節第二

51、節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法 不同的任務使用不同的資源，因而可使用的輔助任務也有很大的不同的任務使用不同的資源，因而可使用的輔助任務也有很大的不同，下面是常用的輔助任務。不同，下面是常用的輔助任務。(1)(1)選擇反應選擇反應反應時間反應時間, ,反應率。反應率。 (2)(2)追蹤追蹤: :臨界追蹤任務是一項比較困難的追蹤任臨界追蹤任務是一項比較困難的追蹤任務，通過變換追蹤的函數方程可以求出一個人能務，通過變換追蹤的函數方程可以求出一個人能剛好使追蹤目標穩定時函數方程的參數。在單獨剛好使追蹤目標穩定時函數方程的參數。在單獨做追蹤時，臨界值會高些，當與主任務一起做

52、這做追蹤時，臨界值會高些，當與主任務一起做這項任務時，臨界值會下降。項任務時，臨界值會下降。 通過臨界值變化可以了解主任務的腦力負荷。通過臨界值變化可以了解主任務的腦力負荷。人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法 (3)(3)監視監視 監視任務一般要求被試判斷某一種信號是否已經出現，業績指標是信監視任務一般要求被試判斷某一種信號是否已經出現，業績指標是信號偵探率。當被試者在完成主任務時，監視任務的信號偵探率就會下號偵探率。當被試者在完成主任務時，監視任務的信號偵探率就會下降，下降的幅度就是人的大腦被占用的情況，即主任務的腦力負荷。降，下降的幅度就是人的

53、大腦被占用的情況，即主任務的腦力負荷。 (4)(4)記憶記憶 給被試者幾個數字（給被試者幾個數字（5 5、8 8、9 9），告訴他這是他應記住的內容。然后），告訴他這是他應記住的內容。然后向被試者顯示一個數字，被試者判斷這個數是否屬于應該記住的那幾向被試者顯示一個數字，被試者判斷這個數是否屬于應該記住的那幾個數中的一個。如果是，就作出肯定的反應；如果不是，就做出否定個數中的一個。如果是，就作出肯定的反應；如果不是，就做出否定的反應。的反應。測定正確率指標測定正確率指標 人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法 (5) (5)腦力計算腦力計算 加法、乘法等

54、運算。加法、乘法等運算。 (6)(6)復述復述 復述任務要求被試者重復他所見到或聽到的某一個詞或數字。復述任務要求被試者重復他所見到或聽到的某一個詞或數字。 (7)(7)簡單反應簡單反應 要求被試一發現某一出現的目標，就盡快地做出反應，目標和反應方要求被試一發現某一出現的目標，就盡快地做出反應，目標和反應方法都是唯一的法都是唯一的 。人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法四、生理測量法四、生理測量法（一）心率變異（一）心率變異 正常情況下，人的心率是不規則的。研究發現，當人承受腦力負荷正常情況下，人的心率是不規則的。研究發現，當人承受腦力負荷時（采用每

55、分鐘時（采用每分鐘4040個信號和個信號和7070個信號兩種情況），兩種情況的心率平個信號兩種情況），兩種情況的心率平均值沒有很大的提高，但心率變異明顯下降，而且隨著負荷強度（所均值沒有很大的提高，但心率變異明顯下降，而且隨著負荷強度（所處理的信號數）增加，心率變異越來越小，曲線趨于平直。處理的信號數）增加，心率變異越來越小，曲線趨于平直。 （二）大腦誘發電位（二）大腦誘發電位 大腦誘發電位的變化對腦力活動的某些成分大腦誘發電位的變化對腦力活動的某些成分( (知覺知覺/ /認知負荷認知負荷) )較為較為敏感。其中，敏感。其中，P300P300（是指刺激呈現后約（是指刺激呈現后約300ms300

56、ms時出現的一個正向電位時出現的一個正向電位波動）尤為敏感。波動）尤為敏感。 人因工程學第二節第二節 腦力負荷的測量腦力負荷的測量( (評價評價) )方法方法生理測量法的局限：生理測量法的局限： 1.1.生理測量法假定腦力負荷的變化會引起某些生理指標的變化，生理測量法假定腦力負荷的變化會引起某些生理指標的變化，但是其他許多與腦力負荷無關的因素也可能引起這些變化；但是其他許多與腦力負荷無關的因素也可能引起這些變化； 2.2.不同的工作占用不同的腦力資源，因而會產不同的生理反應。不同的工作占用不同的腦力資源，因而會產不同的生理反應。一項生理指標對某一類工作適用，對另一類工作則不適用。一項生理指標對

57、某一類工作適用，對另一類工作則不適用。 人因工程學第三節第三節 腦力負荷預測方法腦力負荷預測方法 對腦力負荷的預測方法主要采取分析方法，目前的方法有時間對腦力負荷的預測方法主要采取分析方法，目前的方法有時間壓力模型、波音公司的方法、時間占有率模型以及壓力模型、波音公司的方法、時間占有率模型以及AldrichAldrich的腦力的腦力負荷預測方法。本課程主要介紹負荷預測方法。本課程主要介紹3 3種方法。種方法。一、一、Siegel(Siegel(西格爾西格爾) )和和Wolf(Wolf(沃爾夫沃爾夫) )的時間壓力模型的時間壓力模型 Siegel Siegel和和WolfWolf開發了一個以人為

58、中心的人開發了一個以人為中心的人機計算機模擬系統。機計算機模擬系統。在這個模擬系統中，人的負荷情況是影響人一機系統效益的最主在這個模擬系統中，人的負荷情況是影響人一機系統效益的最主要的因素。該方法將影響腦力負荷的各種因素的作用以要的因素。該方法將影響腦力負荷的各種因素的作用以“壓力壓力”這個變量來表示。壓力可受到下面幾個因素的影響：這個變量來表示。壓力可受到下面幾個因素的影響：人因工程學第三節第三節 腦力負荷預測方法腦力負荷預測方法一、一、SiegelSiegel和和WolfWolf的時間壓力模型的時間壓力模型(1)(1)操作人員的工作速度。如果速度快操作人員的工作速度。如果速度快, ,能力強

59、能力強, ,則壓力小則壓力小. . (2)(2)一起完成某項工作的合作者工作不正常時，會使自己一起完成某項工作的合作者工作不正常時，會使自己產生壓力產生壓力(3)(3)首次執行某項工作失敗后，不得不重復一次或幾次，首次執行某項工作失敗后，不得不重復一次或幾次，在重復做這項工作時，操作人員也會產生壓力；在重復做這項工作時，操作人員也會產生壓力；(4)(4)操作人員不得不等著機器做出反應。操作人員不得不等著機器做出反應。人因工程學第三節第三節 腦力負荷預測方法腦力負荷預測方法一、一、SiegelSiegel和和WolfWolf的時間壓力模型的時間壓力模型 在開發這個計算機模型時，首先用工作分析的方

60、法完成以下工作在開發這個計算機模型時，首先用工作分析的方法完成以下工作: :(1)(1)把工作任務分解成次級任務把工作任務分解成次級任務(2)(2)給出各個次級任務之間的相互順序及影響關系，各個次級任務給出各個次級任務之間的相互順序及影響關系，各個次級任務的重要性，執行各項任務所需要的時間的重要性，執行各項任務所需要的時間( (隨機分布的時間隨機分布的時間) )，完成，完成每項次任務成功的概率，若第一次完不成這個次級任務后可采取每項次任務成功的概率，若第一次完不成這個次級任務后可采取的措施的措施( (重做或忽略重做或忽略) )等。等。(3) (3) 將上述分析結果輸入計算機。把各個次級任務根據