第二讲人类工程学的研究方法

1、第二讲 人类工程学的研究方法通过本讲的学习，应能够：1 说明从事人类工程学研究的基本原则2 阐述人类工程学研究的一般步骤3 阐述常用的人类工程学研究方法21 研究方法的基本原则 研究方法在科学发展中具有重要作用，只有掌握科学的研究方法，才会使研究工作取得预期的结果。人因工程学在研究中特别需要遵循客观性和系统性原则。 211 客观性原则 人因工程学必须坚持以唯物辩证法为其方法论的基础，正确地制定技术路线，采取科学合理的研究方法，并对研究对象做出客观的科学结论。所谓客观性原则，是指在研究工作中坚持严肃认真、实事求是的科学态度，要根据客观事物的本来面目去反映其固有的本质和规律性。当然，客观性也不是绝

2、对的，任何研究都是在一定的主观认识水平和客观物质条件基础上进行的。要遵循客观性原则，就应该做到：在研究工作开始时，要根据科研或应用的实际需要考虑所具备的主客观条件选择合适的研究课题；在研究过程中，要全面、客观、真实地记录情境条件和研究对象的各种反应；在分析研究结果时，要从现实出发，以事实为依据做出合理的推论。212系统性原则 所谓系统性原则，就是要把研究对象放在系统中加以认识和研究。人因工程学的主要研究对象是人一机一环境系统。系统中人、机器、环境这三大要素之间存在着相互制约和相互协同的关系，整个系统的性能不同于各要素性能的简单相加。人、机器、环境各有自己的组成成分，构成了各自的系统。系统观点研

3、究人一机一环境系统时，必须从系统的整体出发去分析各子系统的性能及其相互关系，再通过对各部分相互作用的分析来认识系统整体。人一机一环境系统是一个动态开放系统不仅各子系统之间存在着物质、能量、信息的交换，而且作为一个整体，它还处于社会系统的影响之下。因此，各种社会性因素也制约着系统中各个要素及其相互关系。在研究设计相改进系统功能的过程中，要寻求备要素之间的最合理的配合以取得最好的效果。22 人因工程学的研究步骤 人因工程学的研究，除对学科的理论基础研究外，大量的研究还是对与人直接相关的机具、作业、环境和管理等进行设计和改进。虽然所设计和改进的内容不同，但都应用人一机一环境系统整体优化的处理程序和方

4、法。在实际研究中，很难做到一开始就达到理想的优化程度，一般都是对现有系统的问题进行调查分析，分阶段地进行消除这些缺点的研究改进过程。2。21 机具的研究步骤 机具类包括机械、器具、设备设施等，如表11所示。被服尽管与上述机具不同但也是人类的种用具，在研究步骤与方法上有相同之处。机具的设计与改进的一般步骤如图21所示。 (1)确定目的及功能 首先确定设计和改进机具的目的，然后找出实现目的的手段，即赋予机具一定的功能。实现目的的方案越多，选择余地越大，在一定的限制条件下，容易得到更优的方案。因此，应将目的定得高一些，从广阔的视野设想出多种方案。图22为目的与功能的关系图。从图可见，实现目的功能有多

5、种，用a,b,c表示。为了实现a,b,c功能又必须设想出功能a1，a2，a3；b1,b2,b3；c1，c2，c3；作为实现的手段。如果最初目的作为大目的，则功能a,b,c就是中目的，依此类推，更具体的功能的a1，a2，a3就是小目的。该图表述了由上至下的目的与功能构成的系统。在功能展开过程中由目的求功能时考虑“怎么办”；由功能求目的时考虑“为什么”。(2)人与机具的功能分配 整个系统的功能确定后，就要考虑在人与机具之间如何进行功能分配。为此，必须对人和机具的能力特性进行比较，以充分发挥各自的特长。简言之，人的能力特长是具有智能、感觉、综合判断能力、随机应变能力、对各种情况的决策和处理能力等；而

6、机械则是作用力强、速度快、连续作业能力和耐久性能好等。根据实现目的的要求，对人与机器的能力进行具体分析，合理地进行功能分配。有时人分担的功能减少，机器的功能就相应增加；人分担的功能增加，机器的功能就相应减少。例如，汽车的手动变速实现了自动化，照相机的光圈和对焦实现了自动化，从而减少了人分担的功能。衣服上多些口袋来携带工具等，就会扩大手的功能。在大规模系统、运输系统，以及安全、防灾设备中，应纠正单纯追求机械化、自动化的倾向，必须考虑充分发挥人的功能。 (3)模型相述 人机功能分配确定后，接着用模型对系统进行具体的描述以揭示系统的本质。模型描述一般分为语言(逻辑)模型描述、图示模型描述和数学模型描

7、述等，它们可单独或组合使用。语言模型可描述任何一种系统但不够具体；数学模型很具体，便于分析和设计，但在表现实际系统时受到限制，多用于描述整个系统中的一部分；图示模型应用广泛，而且在其中可以加入语言模型和数学模型进行说明。另外，图示模型便于表示各要素之间的相互关系特别是人机之间的关系。因此，实际上多使用含有语言或数学式的图示模型。 (4)分析 用模型对系统进行描述的基础上，再对人的特性、机具的特性和系统的特性进行分析。人的特性包括基本特性如形态特性、功能特性，还包括复杂特性，如人为失误和情绪等，在分析时要进行必要的计测和数据处理。机具的特性包括性能、标准和经济性等。整个系统的特性包括功能、制造容

8、易、使用简单、维修方便、安全性和社会效益等。 (5)模型的实验 如果需要更详细的设计或改进数据时，可以在上述分析数据的基础上制作出机具的模型，再由人使用该机具模型，反复实验研究。这样可以取得更具体的数据资料或从多个方案中选择最优方案。模型可分为实物大小模型和缩小模型。缩小模型不但经济而且易于操作。模型实验可根据实际需要采用变量不同的模型，如有单件的机具和被服的模型；有核电站控制中心整体人机界面关系以及船舶设备配置与乘员之间关系这样的大规模实验模型。此外，还有把实验的重点放在关键功能上而省略其他方面。 (6)机具的设计与改进 最后是确定机具的最优方案，并进行具体的设计和改进。最优方案是根据上述分

9、析实验结果进行评价确定的。设计和改进完成后，甚至试制品出来后，还要继续进行评价和改进以求更加完善。其中特别重要的是机具与人的功能配合是否合理的评价因此经常应用由人直接参与的感觉评价法。222作业的研究步骤 为了获得最佳作业，需要不断研究、设计和改进作业方法、作业量、停业姿势和作业机具及其布置等。所谓最佳作业是指最适合于人的各种特性，疲劳程度最小，人为失误最少，安全可靠使人感到舒适而效率最高的作业。设计和改进作业的方法与机具的设计有许多相似之处，可分为以下几个步骤： 确定作业的目的和实现该目的的功能； 确定作业中人员和机具的功能分配； 用作业模型表示作业对象的顺序、数量、时间、使用的机具和材料等

10、。作业模型主要用语言模型和图示模型。例如各种工序分析图就属于图示模型； 对作业人员的特性进行计测、数据处理和分析，对作业特性进行实验研究； 提出各种方案，并对这些方案进行作业研究和评价，以确定最佳的作业方案： 对作业进行设计、改进和评价，并继续不断加以完善o 223环境的研究步骤 人类为了追求最佳环境，不断地对照明、颜色、声音、微气候、粉尘和气体等进行研究，使周围的环境适于工作和生活。所谓最佳环境，是指最适宜人的各种特性，使人类能够高效率工作和舒适生活的环境。设计和改进环境的方法与机具有类似之处，可采取以下步骤。 确定目的，明确研究环境的重点因素，如照明、气候等； 通过实验和理论研究分析环境因

11、素对人的影响，可用图示模型和数学模型来描述； 提出多种方案，在进行分析评价基础上，确定最佳方案，有时还需进行小规模实验； 对环境进行设计、改进和评价，并不断进行完善。 此外，组织与管理方面的研究步骤与上述几方面也大体相似，主要包括：寻找问题，确定目的，确定相关要素的功能；提出方案，分析、评价、选优；系统设计和改进；实施、总结和完善。以上概括的研究步骤对新系统的设计和现有系统的改进都是适用的。23 人因工程学的研究方法 人因工程学是由多学科交叉形成的应用领域非常广泛此其研究方法也很多。下面简要介绍几种主要研究方法。231 调查法 调查法是获取有关研究对象材料的一种基本方法。它具体包括访谈法、考察

12、法和问卷法。 访谈法是研究有通过询问交谈来搜集有关资料的方法。访谈可以是有严密计划的，或是随意的。无论采取哪种方式，都要求做到与被调查者进行良好的沟通相配合，引导谈话围绕主题展开，并尽量客观真实。 考察法是研究实际问题时常用的方法。通过实地考察，发现现实的人一机一环烷系统中存在的问题，为进一步开展分析、实验和模拟提供背景资料。实地考察还能客观地反映研究成果的质量及实际应用价值。为了做好实地考察，要求研究者熟悉实际情况，并有实际经验，善于在人、机、环境各因素的复杂关系中发现问题和解决问题。 问卷法是研究者根据研究目的编制一系列的问题和项目，以问卷或量表的形式收集被调查看的答案并进行分析的一种方法

13、。例如，通过问卷调查某一种职业的工作疲劳特点和程度，让作业者根据自己的主观感受填写问卷调查表，研究者经过对问卷回答结果的整理分析，可以在一定程度上了解这种职业的工作疲劳主要表征和疲劳程度等。这种方法有效应用的关键在于问卷或量表的设计是否能满足信度、效度的要求。所谓信度即准确性，或多次测得结果的一致性；效度即有效性，确保测得结果符合研究需要。问卷提问用语要通俗易懂，回答标准应力求简洁明了，被调查者容易掌握。232 观测法 观测法是研究者通过观察、测定和记录自然情境下发生的现象来认识研究对象的一种方法。这种方法是在不影响事件的情况下进行的，观测者不介入研究对象的活动中，因此能避免对研究对象的影响，

14、可以保证研究的自然性和真实性。例如，观测作业的时间消耗，流水线生产节奏是否合理，工作日的时间利用情况、动作分析等。现在观测单靠肉眼已不能满足研究需要，需要借助仪器设备，如计时器、录像机等。 应用观测法时，研究者要事先确定观测目的并制定具体计划，避免发生误观测和漏观测的现象。误观测是指观测和记录的材料与事实不符。漏观测是指只观测和记录了事物的某些方面而忽视了与研究目的有关的另一些内容。为了保证客观事物的正确全面感知，研究者不但要坚持客观性、系统性原则，还需要认真细微地做好观测的准备工作。233 实验法 实验法是在人为控制条件下，系统地改变一定变量因素，以引起研究对象相应变化来作出因果推论和变化预

15、测的一种研究方法。在人因工程学研究中这是一种很重要的方法。它的特点是可以系统控制变量，使所研究的现象重复发生，反复观察，不必如观测法那样等待事件自然发生的被动性，使研究结果容易验证，并且可对各种无关因素进行控制。 实验中存在的变量有自变量、因变量和干扰变量三种。自变量是研究者能够控制的变量，它是引起因变量变化的原因。自变量因研究目的和内容而不同，如照度、声压级、标志大小、仪表刻度、控制器布置、作业负荷等。自变量的变化范围应在被试的正常感知范围之内，并能全面反映对被试的影响。 因变量应能稳定、精确地反映自变量引起的效应，具有可操作性，并能充分代表研究的对象性质。如绩效指标的反应时、失误率、反应频

16、率、质员和效率等；生理指标的心率、呼吸数、血压等；以及被试的主观评价，如监控作业操作者精神负荷远远大于体力负荷，其主观感受作出的评价比绩效更能反映作业时机体的状态。因变量根据研究的性质和条件，可选取多项指标进行测量和分析，这样可避免采用单一指标的局限性。 干扰变量是由于个体差异和环境因素等引起的，如被试在实验中随时间推移而产生身心变化；选择被试不符合取样标准；环境条件的干扰以及实验的系统误差等，从而影响研究结果的准确性。实验中应采取实验控制方法使干扰变量减小到最低限度。主要控制方法包括：使被试在已适应的环境条件下进行实验；在实验中使环境干扰因素保持恒定；采用随机或抵消等方法消除被试差异相测试顺

17、序产生的干扰效应；设立实验组和控制组，两组除控制的自变量不同外其他条件完全相同。这样两组因变量的差异可反映自变量的效应。 实验法分实验室实验和现场实验两种。前者是在控制环境条件下实验，对研究事物因果关系是有效的，但在实际应用上受到一定限制；后者能够反映操作者在现实的工作系统中的活动规律。234感觉评价法 感觉评价法是运用人的主观感受对系统的质量、性质等进行评价相判定的一种方法，即人对事物客观量作出的主观感觉度量。在人因工程学的研究中，离不开对各种物理量、化学量的测量，如噪声、照度、颜色、干湿度、气味、长度、速度等，但还须对人的主观感觉量进行测量。客观量与主观量之间存在一定差别关系。在实际的人一

18、机一环境系统中，直接决定操作者行为反应的是他对客观刺激产生的主观感觉。因此，对人有直接关系的人一机一环境系统设计和改进时，测量人的主观感觉量非常重要。这种方法在心理学经常应用，称之为心理测量法。过去感觉评价主要依靠经验和直觉，现在可应用心理学、生理学及统计学等方法进行测量和分析。 感觉评价对象可分为两类，一类(A)是对产品或系统的特定质量、性质进行评价；另一类(B)是对产品或系统的整体进行综合评价。现在前者可借助计测仪器或部分借助计测仪器进行评价；而后者只能由人来评价。感觉评价的对象分类如表21所示。感觉评价的主要目的有：按一定标准将各个对象分成不同的类别和等级，评定各对象的大小和优劣；按某种

19、标准度量对象大小和优劣的顺序等。具体评价方法详见心理学有关内容。235心理测验法 心理测验法是以心理学中个体差异理论为基础，对被试个体在某种心理测验中的成绩与常模作比较，用以分析被试心理素质的种方法；这种方法广泛应用于人员素质测试、人员选拔和培训等方面。 心理测验技测试方式分为团体测验扣个体测验。前者可以同时由许多人参加测验，比较节省时间和费用；后者则个别地进行，能获得更全面和更具体的信息。心理测验按测试内容可分为能力测验、智力测验和个性测验。无论何种测验，都必须满足以下两个条件。第一，必须建立常模。常模是某个标准化的样本在测验上的平均得分。它是解释个体测验结果时参照的标准；只有把个人的测验结果与常模作比较，才能表现出被试的持点。第二，测验必须