第2章人因工程的研究方法与工具

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1、人因工程西安交通大学管理学院孙林岩教授Human Factors lab, Management School, Xian Jiaotong University, ChinaTeam of Prof. Sun L. Y. 篇章总汇总论o第1章 人因工程概述o第2章 人因工程的研究方法与工具基础篇o第3章 人体测量o第4章 人体生理特性o第5章 人的心理认知特征o第6章 人的信息处理o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Xian Jiaotong U

2、NIVERSITYTeam of Prof. Sun L. Y. 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。 Xian Jiaotong UNIVERSITYTeam of Prof. Sun L. Y. o 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

3、征测量）等方法开展研究的。 o 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Xian

4、 Jiaotong UNIVERSITYTeam of Prof. Sun L. Y. 2.1 人因工程的研究方法基本决策过程o 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 l 描述性研究 ：标准变量、分层变量（预测） l 试验性研究：独立变量、非独立变量 l 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。 Xian Ji

5、aotong UNIVERSITYTeam of Prof. Sun L. Y. 2.1 人因工程的研究方法基本决策过程 （3）被测者选择 l 描述性研究 代表性的抽样 、随即抽样 样本空间大小 l 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。 l 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。 Xian Jiaotong UNIVERSITYTeam of Prof. Sun L. Y. 2.1 人因工程的研究方法基本决策过程 （4）数据收集 l 描述性研究：可以在实地或实验室中进行 l 试验性研究

6、：所以常采用计算机辅助的方法 l 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 l 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。 l 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。 l 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。 Xian Jiaotong UNIVERSITYTeam of Prof. Sun L. Y. 2.1 人因工程的研究方法基本决策过程 （6）因变量的分类 l 系统因变量反映整个系统的基本性能，多用于评价

7、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。 l 任务变量描述任务完成的情况。这样的变量有产出数量，如 搬运的土方数等；产出质量，如事故次数、设计好的 路径的偏差等；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。 l 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。 Xian Jiaotong UNIVERSITYTeam of Prof. Sun L. Y. 2.1 人因工程的研究方法基本决策过程 （7）因变量的要求l 基本要求:客观存在；数量较多

8、；无突变；容易收集； 不需要特别的数据收集技术；消耗尽可能少的财 力和实验者的精力。l 可靠性:是指对一个变量测量多次结果保持稳定的特性 。l 正确性：如方向正确性、内容正确性、体系正确性。l 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。l 敏感性 Xian Jiaotong UNIVERSITYTeam of Prof. Sun L. Y. 2.2 人因工程的研究工具Xian Jiaotong UNIVERSITYTeam of Prof. Sun L. Y. 2.2.1.硬件类研究工具（1）o 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

9、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 o 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Xian Jiaotong UNIVERSITYTeam of Prof. Sun L. Y. 2.2.1.硬件类研究工具（2）o 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

10、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。Xian Jiaotong UNIVERSITYTeam of Prof. Sun L. Y. 2.2.2.软件类研究工具o 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

11、的软件有JACK、RAMSIS、ManneQuinPRO软件等。 o 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。 o 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Ariel Dnymics公司开发的Ariel Performance Analysis System(APAS)动作分析系统等Xian Jiaotong UNIVE

12、RSITYTeam of Prof. Sun L. Y. 2.2.3.量表类研究工具（1）o 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（Position Analysis Questionnaire）：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。 o 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

13、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。Xian Jiaotong UNIVERSITYTeam of Prof. Sun L. Y. 2.2.3.量表类研究工具（2）o 职业健康与安全类量表 上肢核对表（Upper-Extremity Checklist）：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(Ovako Working P

14、osture Analysis System)：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。 Xian Jiaotong UNIVERSITYTeam of Prof. Sun L. Y. 2.2.4.综合类研究工具（1）o 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。Xian Jiaotong UNIVERSITYTeam of Prof. Sun L. Y.

15、2.2.4.综合类研究工具（2）o 虚拟现实系统 虚拟现实（Virtual Reality，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：可视化工作站系统：用于虚 拟环境开发和立体显示主机；虚拟现实显示和投影系统： 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；音响系统；虚拟现实仿真软件系统：如 VisfactoryCAD、vega、Catia、WTK等。Xian Jiaotong UNIVERSITYTeam of Prof. Sun L. Y. 2.3 人因工程的实验伦理o 保密原则o 知情同意原则o 有利无伤原则o 尊重风俗及文化禁忌原则o 诚信且全面原则Xian Jiaotong UNIVERSITY