脑力工作负荷电子教案.ppt
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1、脑力工作负荷人因工程学第一节第一节 脑力负荷定义及其影响因素脑力负荷定义及其影响因素一、脑力负荷研究背景一、脑力负荷研究背景人机系统经历从手工作业到自动化系统发展过程人机系统经历从手工作业到自动化系统发展过程,现代制造系统使:现代制造系统使:-人工作业系统人工作业系统-人是动力源,并控制整个过程人是动力源,并控制整个过程-机械化系统机械化系统-人机共动人机共动,人操纵作业人操纵作业-半自动化系统半自动化系统-机动为主,人是控制者,操纵机具设备,对系统进机动为主,人是控制者,操纵机具设备,对系统进行某些调整或简单作业。行某些调整或简单作业。-自动化系统自动化系统-人的作业为监视和管理人的作业为监
2、视和管理体力劳动体力劳动 脑力劳动脑力劳动 操作型作业操作型作业 知识型作业知识型作业人因工程学 机械化系统机械化系统 冲床作业冲床作业 半自动化系统半自动化系统-高速火车驾驶高速火车驾驶 自动化系统自动化系统-电站控制室电站控制室 人机系统的发展人机系统的发展 人工系统人工系统-打铁作业打铁作业 人因工程学第一节第一节 脑力负荷定义及其影响因素脑力负荷定义及其影响因素一、脑力负荷研究背景一、脑力负荷研究背景问问 题题 什么是脑力负荷?什么是脑力负荷?如何测量脑力负荷?如何测量脑力负荷?劳动力结构:脑力劳动者在从业人口中所占的比例越来越大劳动力结构:脑力劳动者在从业人口中所占的比例越来越大如何
3、预测和测量人在系统中的表现及脑力负荷,评价脑力劳动如何预测和测量人在系统中的表现及脑力负荷,评价脑力劳动效率对人机系统效率的影响具有重要意义。效率对人机系统效率的影响具有重要意义。实际例子实际例子:世纪年代,脑力负荷是美国航空工业中管理阶层和世纪年代,脑力负荷是美国航空工业中管理阶层和劳工之间的一个重要议题。美国航空驾驶员协会认为劳工之间的一个重要议题。美国航空驾驶员协会认为DC-9DC-9型和波音型和波音737737在在工作的高峰期对两个驾驶员来说脑力负荷太高了,他们要求每架飞机上配工作的高峰期对两个驾驶员来说脑力负荷太高了,他们要求每架飞机上配三个驾驶员,而航空公司则坚称两个驾驶员就够了。
4、美国国家航空局开始三个驾驶员,而航空公司则坚称两个驾驶员就够了。美国国家航空局开始着手建立检验各种飞机的脑力负荷标准,美国空军也开始要求新飞机的设着手建立检验各种飞机的脑力负荷标准,美国空军也开始要求新飞机的设计要符合脑力负荷的标准。计要符合脑力负荷的标准。人因工程学第一节第一节 脑力负荷定义及其影响因素脑力负荷定义及其影响因素一、脑力负荷研究背景一、脑力负荷研究背景 1 1)19761976年,北大西洋公约组织国家的一些科学家在美国麻省理工学院年,北大西洋公约组织国家的一些科学家在美国麻省理工学院谢尔顿教授的主持下召开了谢尔顿教授的主持下召开了“监视行为和控制监视行为和控制”的专题会议,讨论
5、的专题会议,讨论技术进步对人在系统中作用的变化。提出了在新的系统中测量人的脑技术进步对人在系统中作用的变化。提出了在新的系统中测量人的脑力负荷的重要性。力负荷的重要性。2 2)19771977年,北约组织的一些著名学者又召开了年,北约组织的一些著名学者又召开了“脑力负荷的理论和测脑力负荷的理论和测量量”专题会议,系统讨论了脑力负荷的定义、理论及测量方法。专题会议,系统讨论了脑力负荷的定义、理论及测量方法。之后,之后,3030多年间关于脑力负荷的研究日益得到重视。多年间关于脑力负荷的研究日益得到重视。主要围绕的问题是:主要围绕的问题是:脑力负荷的测量和预测方法,脑力负荷测量方法脑力负荷的测量和预
6、测方法,脑力负荷测量方法的应用。的应用。人因工程学第一节第一节 脑力负荷定义及其影响因素脑力负荷定义及其影响因素到哪去查脑力负荷评价研究文献?到哪去查脑力负荷评价研究文献?n 中国学术期刊全文数据库中国学术期刊全文数据库 中国优秀硕博士论文全文数据库中国优秀硕博士论文全文数据库 Elsevier ScienceElsevier Science期刊期刊 Springer LinkSpringer Link全文数据库全文数据库 Wiley Interscience Wiley Interscience期刊数据库期刊数据库 ARLARL全文期刊与报纸数据库全文期刊与报纸数据库 美国计算机协会美国计算
7、机协会ACMACM数据库数据库n检索关键词检索关键词 “脑力负荷脑力负荷”,“Mental WorkloadMental Workload”;脑力劳动,;脑力劳动,“Mental WorkMental Work”人因工程学国内外主要期刊和相关学者国内外主要期刊和相关学者人类工效学人类工效学系统工程学报系统工程学报工业工程与管理工业工程与管理工业工程工业工程心理学报心理学报研究与发展管理研究与发展管理中国航空航天医学杂志中国航空航天医学杂志航天医学与医学工程航天医学与医学工程航空军医航空军医中华劳动卫生职业病杂志中华劳动卫生职业病杂志中国心理卫生杂志中国心理卫生杂志中国临床心理学杂志中国临床心理
8、学杂志,各大学学报。各大学学报。国内刊物:国内刊物:人因工程学国内外主要期刊和相关学者国内外主要期刊和相关学者 国内学者:国内学者:廖建桥(华中科技大学管理学院)廖建桥(华中科技大学管理学院)刘宝善(空军航空医学研究所)刘宝善(空军航空医学研究所)董明清董明清 (第四军医大学航空心理学)(第四军医大学航空心理学)袁修干和柳忠起(北京航空航天大学)袁修干和柳忠起(北京航空航天大学)朱祖祥和张智君(杭州大学心理系)朱祖祥和张智君(杭州大学心理系)王东光(中国民航飞行学院航行系)王东光(中国民航飞行学院航行系)文治洪(第四军医大学航空航天医学系)文治洪(第四军医大学航空航天医学系)韩东旭(航空医学工
9、程研究所)韩东旭(航空医学工程研究所)人因工程学脑力负荷评价研究相关期刊脑力负荷评价研究相关期刊 国外刊物:国外刊物:AppliedErgonomics、InternationalJournalofIndustrialErgonomics、TheoreticalIssuesinErgonomicsScience、HumanFactors、InternationalJournalofHuman-ComputerStudies、Aviation,SpaceandEnvironmentalMedicine、InternationalJournalofPsychophysiology、Internat
10、ionalJournalofNeuroscience、IEEEtransactionsonsystems,manandcybernetics等等人因工程学脑力负荷评价研究相关期刊脑力负荷评价研究相关期刊 国外学者:国外学者:MorayN,T.B.Sheridan,ReidGB,JuergenSauer,ODonnellRD,YoungMSandStantonNA,GuillermoM(墨西哥大学墨西哥大学),HwaS.Jung,B.S.Moon,ShinjiMiyake,KilseopRyu等等人因工程学二、脑力负荷定义(二、脑力负荷定义(MentalWorkload)脑力劳动:运用知识、以脑
11、力消耗为主工作称为脑力脑力劳动:运用知识、以脑力消耗为主工作称为脑力劳动。劳动。脑力负荷;心理负荷;精神负荷;脑力负担。脑力负荷;心理负荷;精神负荷;脑力负担。(1 1)最初定义)最初定义 形容人在单位时间人所承受的脑力活动工作量,形容人在单位时间人所承受的脑力活动工作量,形容人在工作中的心理压力,或信息处理能力。形容人在工作中的心理压力,或信息处理能力。第一节第一节 脑力负荷定义及其影响因素脑力负荷定义及其影响因素人因工程学第一节第一节 脑力负荷定义及其影响因素脑力负荷定义及其影响因素 (2 2)19771977年北约组织会议上学年北约组织会议上学者从不同角度的定义者从不同角度的定义 1)1
12、)脑力负荷是人在工作时的脑力负荷是人在工作时的信息处信息处理速度理速度,即决策速度和决策的困,即决策速度和决策的困 难程度。(工作要求)难程度。(工作要求)2)2)脑力负荷是人在工作时脑力负荷是人在工作时所占用的所占用的脑力资源的程度脑力资源的程度,即脑力负荷,即脑力负荷 与人在工作时所剩余的能力是负相关与人在工作时所剩余的能力是负相关的。(资源占用)的。(资源占用)人的信息处理系统的结构图人的信息处理系统的结构图人因工程学第一节第一节 脑力负荷定义及其影响因素脑力负荷定义及其影响因素 3)3)脑力负荷是人在工作中脑力负荷是人在工作中感受到的工作压力的大小感受到的工作压力的大小,即脑力负荷,即
13、脑力负荷 与工作时感到的压力是相关的。(感受压力)与工作时感到的压力是相关的。(感受压力)4)4)脑力负荷是人脑力负荷是人在工作中的繁忙程度在工作中的繁忙程度,即操作人员在执行脑力工,即操作人员在执行脑力工 作时实际有多忙。作时实际有多忙。(行为表现)(行为表现)最后结论为:最后结论为:脑力负荷是一个多维概念,它涉及到工作要求,时间压脑力负荷是一个多维概念,它涉及到工作要求,时间压力,操作者的能力和努力程度,行为表现和其他许多因素。力,操作者的能力和努力程度,行为表现和其他许多因素。人因工程学第一节第一节 脑力负荷定义及其影响因素脑力负荷定义及其影响因素(3 3)脑力负荷定义归纳(教材中的定义
14、)脑力负荷定义归纳(教材中的定义)脑力负荷脑力负荷+人的闲置未用的信息处理能力人的闲置未用的信息处理能力=人的信息处理能力人的信息处理能力脑力负荷:反映工作时人的信息处理系统被使用程度的指标脑力负荷:反映工作时人的信息处理系统被使用程度的指标 人的信息处理能力人的信息处理能力 (人的能力水平)(人的能力水平)工作任务对人的要求(工作要求)工作任务对人的要求(工作要求)人工作时的努力程度(努力程度)人工作时的努力程度(努力程度)人的闲置未用的信息处理系统与下列因素有关:人的闲置未用的信息处理系统与下列因素有关:因而脑力负荷也与这些因素有关。因而脑力负荷也与这些因素有关。人因工程学第一节第一节 脑
15、力负荷定义及其影响因素脑力负荷定义及其影响因素三、人的业绩与脑力负荷的关系。三、人的业绩与脑力负荷的关系。体力作业中泰勒的铁铲实验体力作业中泰勒的铁铲实验?低低 脑力负荷脑力负荷 高高 工作绩效与工作绩效与 脑力负荷强度的关系模型。脑力负荷强度的关系模型。n(TRTR工作在客观要求工作在客观要求 的时间的时间nTA-TA-操作者实际提供的操作者实际提供的时间)时间)反映操作要求强度反映操作要求强度脑力负荷的适当与否对系统的绩效、操作者的满意感以及安全和健脑力负荷的适当与否对系统的绩效、操作者的满意感以及安全和健康均有很大的影响。康均有很大的影响。人因工程学第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的
16、测量(评价评价)方法方法主观评价法主观评价法主任务测量法主任务测量法辅助任务测量法辅助任务测量法生理测量法生理测量法人人体体随随承承担担脑脑力力负负荷荷大大小小变变化化会会有有哪哪些些反反应应:自自我我体体验验、生生理理指指标标、业业绩绩变变化化、完完成成辅辅助助任任务务的的能能力力。人因工程学第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法(一)主观评价法(一)主观评价法是最流行也是最简单的脑力负是最流行也是最简单的脑力负荷评价方法。该方法要求系统荷评价方法。该方法要求系统操作者陈述特定操作过程中的操作者陈述特定操作过程中的脑力负荷体验;脑力负荷体验;或根据脑力负荷体验对操作活
17、或根据脑力负荷体验对操作活动进行难度顺序的排列。动进行难度顺序的排列。人因工程学第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法(二)主观评价法及其特点(二)主观评价法及其特点(1 1)是脑力负荷评价中唯一的直接评价方法。)是脑力负荷评价中唯一的直接评价方法。(2 2)一般在事后进行,不会对主操作作产生干扰)一般在事后进行,不会对主操作作产生干扰 。(3 3)使用统一的评定维度,不同情境的负荷评价结果可相互比较。)使用统一的评定维度,不同情境的负荷评价结果可相互比较。(4 4)使用简单、省时。)使用简单、省时。数据收集与分析容易。数据收集与分析容易。人因工程学第二节第二节 脑力负
18、荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法(三)主观评价法分类(三)主观评价法分类常见方法:常见方法:古柏一哈柏古柏一哈柏 (Cooper-Harper)(Cooper-Harper)评价法评价法 主观负荷评价法(主观负荷评价法(SWATSWAT量表)量表)NASANASATLXTLX量表等量表等人因工程学第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法n古柏一哈柏古柏一哈柏 (Cooper-Harper)(Cooper-Harper)评价法,评价法,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评价飞机驾驶难易程度的一种方法,用于飞机操
19、纵特性的评定。用于评价飞机驾驶难易程度的一种方法,用于飞机操纵特性的评定。(2 2)建立依据)建立依据基于飞行员工作负荷与操纵质量直接相关的假设。基于飞行员工作负荷与操纵质量直接相关的假设。(3 3)具体方法)具体方法把飞机驾驶的难易程度分为把飞机驾驶的难易程度分为1010个等级,飞机驾驶员在驾驶飞机之后,个等级,飞机驾驶员在驾驶飞机之后,根据自己的感觉,对照各种困难程度的定义,给出自己对这种飞机根据自己的感觉,对照各种困难程度的定义,给出自己对这种飞机的评价。的评价。人因工程学第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法飞机的特性飞机的特性对驾驶员的要求对驾驶员的要求评价等
20、级评价等级优秀:人们所希望的优秀:人们所希望的脑力负荷不是在驾驶中应考虑的脑力负荷不是在驾驶中应考虑的1很好,有可忽略的缺点很好,有可忽略的缺点脑力负荷不是在驾驶中应考虑的脑力负荷不是在驾驶中应考虑的2不错,只有轻度的不足不错,只有轻度的不足为驾驶飞机需驾驶员需少量帑力为驾驶飞机需驾驶员需少量帑力3小但令人不愉快的不足小但令人不愉快的不足需要驾驶员一定的努力需要驾驶员一定的努力4 4中度的、客观的不足中度的、客观的不足为了为了达到要求达到要求需要相当的努力需要相当的努力5 5非常明显但可忍的不足非常明显但可忍的不足为达到合格的驾驶需非常大努力为达到合格的驾驶需非常大努力6严重的缺陷严重的缺陷要
21、达到合格的驾驶,需要驾驶员最大的努力,要达到合格的驾驶,需要驾驶员最大的努力,飞机是否可控不是问题飞机是否可控不是问题7严重的缺陷严重的缺陷为控制飞机就需要相当大的努力为控制飞机就需要相当大的努力8严重的缺陷严重的缺陷为了控制飞机为了控制飞机需要非常大的努力需要非常大的努力9 9严重的缺陷严重的缺陷如不改进,飞机驾驶时可能失控如不改进,飞机驾驶时可能失控10表表10-1 Cooper-Harper10-1 Cooper-Harper法的分级方法法的分级方法人因工程学第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法 在在6060年代后期,美国空军用年代后期,美国空军用CooperC
22、ooperHarperHarper方法评价新式飞机操方法评价新式飞机操作的难易程度取得了很大的成功。作的难易程度取得了很大的成功。由于飞机操作的难易程度与脑力负荷极为相关,后来,人们由于飞机操作的难易程度与脑力负荷极为相关,后来,人们对对CooperCooperHarperHarper方法进行了改进,把评价表中的方法进行了改进,把评价表中的飞机驾驶困难程度改飞机驾驶困难程度改为为工作的困难程度工作的困难程度,使之适合评价,使之适合评价一般任务的一般任务的脑力负荷脑力负荷。人因工程学第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法“库柏库柏-哈柏哈柏”方法应用举例方法应用举例 研究
23、目的研究目的-验证量表可用性,对飞机性能进行评价验证量表可用性,对飞机性能进行评价一、研究对象一、研究对象 驾驶过歼驾驶过歼A A和歼和歼B B两种飞机的飞行员两种飞机的飞行员144144名。年龄名。年龄2424岁岁-46-46岁;岁;飞行时间飞行时间:歼歼A 100 h-2500 hA 100 h-2500 h;歼;歼B 100 h-1100 hB 100 h-1100 h。飞行技术均属优、良等级飞行技术均属优、良等级;身体、心理状况健康身体、心理状况健康,飞行合格。飞行合格。二、方法二、方法 1 1、划分、划分1010个等级个等级 2 2、为统一评价标准,以双、为统一评价标准,以双1801
24、80大航线仪表飞行课目为评价标准。大航线仪表飞行课目为评价标准。三、问卷调查及数据处理三、问卷调查及数据处理 144144名受试者对歼名受试者对歼A A和歼和歼B B飞机驾驶难度评价等级分布结果飞机驾驶难度评价等级分布结果 人因工程学第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法 结论:结论:A A飞机的驾驶性能明显差于歼飞机的驾驶性能明显差于歼B B飞机飞机人因工程学第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法结论:结论:(1 1)歼)歼A A飞机的驾驶性能为五级飞机的驾驶性能为五级 -六级六级,趋向六级趋向六级,即飞机的驾驶性能即飞机的驾驶性能存在重度存在
25、重度的不足的不足,为了达到飞行大纲的要求为了达到飞行大纲的要求,飞行时需要付出飞行时需要付出非常大的努力非常大的努力 (2 2)歼)歼B B飞机的驾驶性能为五级飞机的驾驶性能为五级 -六级趋向五级六级趋向五级,即飞机的驾驶性能存在即飞机的驾驶性能存在中等中等度的不足度的不足,为了达到飞行大纲的要求为了达到飞行大纲的要求,飞行时需要付出飞行时需要付出相当大的努力相当大的努力。人因工程学第二节第二节 脑力负荷的测量脑力负荷的测量(评价评价)方法方法(2 2)主观负荷评价法()主观负荷评价法(Subjective Workload AssessmentSubjective Workload Asse
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