人因工程-人因工程的研究方法与工具

人因工程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。

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2.1人因工程的研究方法—研究方法概述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、实验性研究、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。实验性研究：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。评价研究：类似于实验性研究，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

现实中一个具体的研究往往涉及多个类别。虽然每一类都有不同的目标，使用不同的方法，但它们全都有同样的基本决策过程：选择研究地点、选择变量、选择采样主体、收集数据、分析数据。

基本决策过程

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。

变量选择

在研究中，选择被测变量是一个非常基础和重要的问题。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。2.1人因工程的研究方法—研究方法概述被测者选择

选择被测者就是决定选择什么人、如何选择、选择多少等这样的问题。

描述性研究代表性的抽样、随机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。

基本决策过程

2.1人因工程的研究方法—研究方法概述数据收集

描述性研究中数据的收集可以在实地或实验室中进行。

试验性研究中数据的收集和描述性研究一样。试验性研究常在实验室中进行，往往比较复杂，所以常采用计算机辅助的方法。

在评价研究中，收集数据经常比较困难。被评价的设备可能本身不具有检测能力，工程师们还要专门为了评价而改造机器。

2.1人因工程的研究方法—研究方法概述基本决策过程

数据分析

描述性研究

这里的数据分析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、百分位数等描述性统计方法。试验性研究

试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，比如变量分析或者多元变量分析法的推断性统计方法。

2.1人因工程的研究方法—研究方法概述基本决策过程

变量范围的检验

测量范围是指描述性研究中被测的特征和行为，试验性研究中的因变量，评价研究中判断设计优劣的基础。

系统描述因变量通常反应整个系统的基本硬件性能，多用于评价研究，描述性研究和试验性研究中比较少用。

任务执行标准通常指任务的完成情况，无论有没有人员的介入。这样的变量有（1）产出数量（2）产出质量（3）完成时间.人员标准人员标准用于处理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。最终行为与中间行为的对比

在试验时我们既可以测量最终行为，也可以测量中间行为。中间行为比最终行为更加具体和详细。然而因为最终行为描述最终的结果，它往往比中间行为更有价值。在进行诊断和解释时，中间行为是比较有效的。

2.1人因工程的研究方法—研究方法概述基本决策过程

因变量的要求

基本要求要保证实验是可信的话，因变量必须满足（1）客观存在（2）数量比较多（3）无突变（4）容易收集（5）不需要特别的数据收集技术（6）消耗尽可能的少财力和实验者的精力。可靠性在测量中，可靠性是指对一个变量测量多次结果保持稳定的特性。正确性在人因工程学研究中，有几种比较常见的正确性类型。如方向正确性，内容正确性，体系正确性。

体系正确性：体系中被测量评价的干扰因素：测量考虑了，但不属于体系测量考虑因素相关体系效率：处于体系中，但测量没有考虑

图体系正确性和干扰因素的概念关系

2.1人因工程的研究方法—研究方法概述基本决策过程

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

被测者应该能够区别因变量变化。

人的可靠性

人的可靠性总是同人的错误联系在一起。研究人的可靠性有两方面要求：一是指对人的错误做出定量分析；二是对人员出错原因做出解释。作为一种测量方法，人的可靠性是指人员成功完成任务概率的大小。历史上的观点数据库和方法论人员可靠性的评论

基本决策过程

因变量的要求（续）

2.1人因工程的研究方法—研究方法概述选择研究方法的一般性问题

Meister(1985)指出，选择研究方法时应考虑的因素如下：效果(effectiveness)---指该研究法能够达成研究目的之程度。方便(easeofuse)---指该研究在特定运用上的简便性。成本(cost)---指该研究法在金钱、资料要求、设备、人力和时间上需耗费的代价。2.1人因工程的研究方法—研究方法概述弹性(flexibility)---指该研究法能适用于不同场合和情况的程度。范围(range)---指该研究法所能测量的现象、行为和事件之数目。效度(validity)---指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。信度(reliability)---指该研究法所获得的资料与历经时间迁移及多次应用之间的一致程度。客观(objectivity)---指该研究法之运用结果乃应凭据程序与资料，不因研究者之不同而异的程度。2.1人因工程的研究方法—研究方法概述选择研究方法的一般性问题信度1.信度（reliability)即可靠性，它指的是采取同样的方法对同一对象重复进行测量时，其所得的一致的程度。换句话说，信度是测量结果的一致性或稳定性。2.信度系数即用同一样本所得到的两组资料的相关系数作为测量一致性的指标。

信度系数用(r)来表示

一般来说，r≥0．80，即可认为该测量是达到了足够的信度。3.信度的类型

（1）再测信度(test-retest)或稳定性信度（CoefficientofStability）

对同一群对象采用同一种测量，在不同的时间点先后测量两次，根据两次测量的结果计算出相关系数。（2）复本信度或等价信度（CoefficientofEquivalence）

两个等价测量值的相关系数（考试A、B卷）（3）折半信度（split-halfmethod)

将研究对象在一次测量中所得的结果，按测量项目的单双号分为两组，计算这两组之间的相关系数。

2.1人因工程的研究方法—研究方法概述选择研究方法的一般性问题1.效度（validity)：

也称测量的准确度，它是指测量能够准确测出所测变量的程度，或者说能够准确、真实地度量事物属性的程度。简言之，它是指调查结果说明调查所要说明问题的有效程度

2.效度的类型(内部与外部效度）（1）表面效度（facevalidity)或内容效度(contentvalidity)指测量内容或测量指标与测量目标之间的合适性和逻辑相符性（2）准则效度（criterion-relatedvalidity）与已有效度较高测量的相关程度（如对干部能力素质的测评）（3）建构效度（constructvalidity

）测量值同理论假设的符合程度（例如，婚姻满意程度与主动做家务）2.1人因工程的研究方法—研究方法概述选择研究方法的一般性问题信度与效度的关系：缺乏信度的测量是无效度的测量；而具有高信度的测量并不意味着同时是高效度的测量，也许是有效的，也许是无效的。两者的关系是：（1）信度低，效度不可能高（2）信度高，效度未必高（有可能很低）（3）效度低，信度可能高（4）效度高，信度必然也高2.1人因工程的研究方法—研究方法概述选择研究方法的一般性问题2.1人因工程的研究方法—研究方法概述信度与效度的关系高信度，低效度(可信但无效)高效度，低信度(有效但不可信)高效度，高信度(可信并有效)2.1人因工程的研究方法—研究方法概述选择研究方法的一般性问题1.采用被试者间设计

(between-subjectsdesign)

即在自变量的各水平下，所测试的被试者都不同。2.平衡法(balancing)设法使经验之累积所产生的影响，在自变量的各水平下，能大致相等。

(1)被试者内平衡法—包括对抗平衡法、完全随机法、集区随机法。(2)被试者间平衡法—包括完全及不完全被试者内平衡法。控制误差的方法：2.1人因工程的研究方法—研究方法概述3.训练法

将被试训练到不再有学习效果的地步，才让它接受正是测试(少用，费时)。

样本大小---应考虑在最短时间与最少资源之耗费，且对自变量的影响评估能具备相当水准的信度。

Simon(1976)9位以下---50%

9～11位----25%

11位以上---25%

控制结果误差的方法控制误差的方法：2.1人因工程的研究方法—研究方法概述人因工程领域,可以区分为三类

(Meister，1985)系统描述效标(system-descriptivecriteria)以基本工程上的观点来反映整个系统，例如设备可靠度，耐磨性……，多用于评价研究作业执行效标

(taskperformancecriteria)此种效标通常反映某一作业的成果，人员或许牵连或许不牵连其间。人员表现效标具整体性，其包括

：

产出数量产出品质执行时间

指标的分类2.1人因工程的研究方法—研究方法概述1.绩效量度

次数量度强度量度延滞量度期间量度可靠度人因工程的重要指标：人员表现指标

2.1人因工程的研究方法—研究方法概述2.生理指标测量人们从事体力或心智工作，或受冷热、噪音、震动和加速度等环境影响，所产生的紧张或过劳状况，分为：

心脏血管指针

呼吸指标神经指标感觉指标血液生化指标人因工程的重要指标：人员表现指标

2.1人因工程的研究方法—研究方法概述3.主观反应受测者所提供的主观意见、判断或评比等，在测量”兴趣”方面效标为唯一合理可用的方法。

人因工程的重要指标：人员表现指标

2.1人因工程的研究方法—研究方法概述2.1人因工程的研究方法：案例（模拟高处搬运）2.1人因工程的研究方法：案例（以眼动仪研究认知）

Thesubjectintheexperimentbasedontheeyetrackingsystem.2.1人因工程的研究方法：案例（以眼动仪研究认知）Goal-drivenStimulus-driven2.1人因工程的研究方法：案例（以眼动仪研究认知）2.2人因工程的研究工具2.2.1.硬件类研究工具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2.2.1.硬件类研究工具生理参数测量工具

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2.2.1.硬件类研究工具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。2.2.2.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。2.2.2.软件类研究工具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。2.2.2.软件类研究工具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2.2.3.量表类研究工具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。2.2.3.量表类研究工具

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。

实验室n实验室的优点与主题无关的变量可加以控制可重复进行可精确的收集资料。

n实验室