《第10章-脑力工作负荷》人因工程教材.ppt

第十章第十章 脑力工作负荷脑力工作负荷 第一节第一节 脑力负荷定义及影响因素脑力负荷定义及影响因素 一、脑力负荷定义一、脑力负荷定义 脑力负荷是一个多维概念，它涉及到工作要求，时间压力，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。下面是几操作者的能力和努力程度，行为表现和其他许多因素。下面是几种具有代表性的定义。种具有代表性的定义。(1)脑力负荷是人在工作时的信息处理速度，即决策速度和脑力负荷是人在工作时的信息处理速度，即决策速度和决策的困难程度。决策的困难程度。(2)脑力负荷是人在工作时所占用的脑力资源的程度，即脑脑力负荷是人在工作时所占用的脑力资源的程度，即脑力负荷与人在工作时所剩余的能力是负相关的。力负荷与人在工作时所剩余的能力是负相关的。(3)脑力负荷是人在工作中感受到的工作压力的大小，即脑脑力负荷是人在工作中感受到的工作压力的大小，即脑力负荷与工作时感到的压力是相关的。力负荷与工作时感到的压力是相关的。(4)脑力负荷是人在工作中的繁忙程度，即操作人员在执行脑力负荷是人在工作中的繁忙程度，即操作人员在执行脑力工作时实际有多忙。脑力工作时实际有多忙。第一节第一节 脑力负荷定义及影响因素脑力负荷定义及影响因素 一、脑力负荷定义一、脑力负荷定义 本书中，将脑力负荷定义为反映工作时人的信息处理系统本书中，将脑力负荷定义为反映工作时人的信息处理系统被使用程度的指标。脑力负荷与人的闲置未用的信息处理能力之被使用程度的指标。脑力负荷与人的闲置未用的信息处理能力之和就是人的信息处理能力。人的闲置未用的信息处理系统与人的和就是人的信息处理能力。人的闲置未用的信息处理系统与人的信息处理能力、工作任务对人的要求、人工作时的努力程度等有信息处理能力、工作任务对人的要求、人工作时的努力程度等有关，因而脑力负荷也与这些因素有关。关，因而脑力负荷也与这些因素有关。二二、脑力负荷的影响因素脑力负荷的影响因素 工作内容、人的能力及人的业绩对脑力负荷的测量有着十工作内容、人的能力及人的业绩对脑力负荷的测量有着十分重要的影响。分重要的影响。（1）工作内容。工作内容对脑力负荷有直接影响。在其他条）工作内容。工作内容对脑力负荷有直接影响。在其他条件不变的情况下，工作内容越多，越复杂，操作人员所承受的脑件不变的情况下，工作内容越多，越复杂，操作人员所承受的脑力负荷就越高。力负荷就越高。第一节第一节 脑力负荷定义及影响因素脑力负荷定义及影响因素 二二、脑力负荷的影响因素脑力负荷的影响因素 （2）人的能力。在脑力劳动中，个体之间的脑力劳动能力存）人的能力。在脑力劳动中，个体之间的脑力劳动能力存在差异，干同样的王作，能力越大的人脑力负荷越低，能力越小在差异，干同样的王作，能力越大的人脑力负荷越低，能力越小的人脑力负荷越高。的人脑力负荷越高。（3）人的业绩（绩效）。脑力负荷的适当与否对系统的绩效、）人的业绩（绩效）。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。许多研究发现，操作者的满意感以及安全和健康均有很大的影响。许多研究发现，工作绩效与脑力负荷强度存在明显的依赖关系，图工作绩效与脑力负荷强度存在明显的依赖关系，图10-2为工作为工作绩效与脑力负荷强度的关系模型。绩效与脑力负荷强度的关系模型。低低 脑力负荷脑力负荷 高高 第二节第二节 脑力负荷的测量方法脑力负荷的测量方法 脑力负荷测量方法，按其特点和使用范围可分为四类，即主脑力负荷测量方法，按其特点和使用范围可分为四类，即主观评价法；主任务测量法；辅助任务测量法；生理测量法。观评价法；主任务测量法；辅助任务测量法；生理测量法。一、主观评价法一、主观评价法（一）主观评价法及其特点一）主观评价法及其特点 主观评价法是最流行也是最简单的脑力负荷评价方法。该方主观评价法是最流行也是最简单的脑力负荷评价方法。该方法要求系统操作者陈述特定操作过程中的脑力负荷体验，或根据脑法要求系统操作者陈述特定操作过程中的脑力负荷体验，或根据脑力负荷体验对操作活动进行难度顺序的排列。它具有以下特点：力负荷体验对操作活动进行难度顺序的排列。它具有以下特点：（1）主观评价是脑力负荷评价中唯一的直接评价方法。）主观评价是脑力负荷评价中唯一的直接评价方法。（2）主观评价一般在事后进行，不会对主操作产生干扰）主观评价一般在事后进行，不会对主操作产生干扰。（3）主观评价一般使用统一的评定维度，不同情境的负荷评价）主观评价一般使用统一的评定维度，不同情境的负荷评价结结 果可相互比较。果可相互比较。（4）使用简单、省时。）使用简单、省时。第二节第二节 脑力负荷的测量方法脑力负荷的测量方法 一、主观评价法一、主观评价法（二二）主观评价法分类主观评价法分类 脑力负荷主观评定技术有多种类型脑力负荷主观评定技术有多种类型。最常见的有古柏一哈柏最常见的有古柏一哈柏(Cooper-Harper)评价法评价法、主观负荷评价法主观负荷评价法（SWAT量表量表）、NASATLX量表等量表等。（三）主观评价法的缺陷（三）主观评价法的缺陷 （1）评价结果有偏差。）评价结果有偏差。（2）评价结果容易混淆。）评价结果容易混淆。（3）方法应用存在局限性。）方法应用存在局限性。（4）方法敏感性存在特异性。）方法敏感性存在特异性。第二节第二节 脑力负荷的测量方法脑力负荷的测量方法 二、主任务测量方法二、主任务测量方法 人员在工作时的业绩指标来判断这项工作给操作人员带来的脑人员在工作时的业绩指标来判断这项工作给操作人员带来的脑力负荷力负荷。主任务测量法可以分为两大类主任务测量法可以分为两大类，一类是单指标测量法一类是单指标测量法，一一类是多指标测量法类是多指标测量法。（一）单指标测量法（一）单指标测量法 单指标测量法就是用一个业绩指标来推断脑力负荷。在使用单单指标测量法就是用一个业绩指标来推断脑力负荷。在使用单指标测量法时，指标选择的好坏对脑力负荷的测量成功与否有着决指标测量法时，指标选择的好坏对脑力负荷的测量成功与否有着决定性的作用。定性的作用。人们已进行过许多用单项业绩指标来测量脑力负荷的研究，在人们已进行过许多用单项业绩指标来测量脑力负荷的研究，在这些研究中主要是用错误或时间延迟作为业绩指标。这些研究中主要是用错误或时间延迟作为业绩指标。第二节第二节 脑力负荷的测量方法脑力负荷的测量方法 二、主任务测量方法二、主任务测量方法（二二）多指标测量法多指标测量法 用多个业绩指标来测量脑力负荷是希望通过多个指标的比较和用多个业绩指标来测量脑力负荷是希望通过多个指标的比较和结合减小测量的误差结合减小测量的误差，另外可以通过多个指标来找出脑力负荷产生另外可以通过多个指标来找出脑力负荷产生的原因的原因，这样也可提高测量的精度这样也可提高测量的精度。主任务测量法存在两个问题。其一，各种操作性质各不相同，不主任务测量法存在两个问题。其一，各种操作性质各不相同，不可能提出一种广泛适用的绩效参数，因此各操作之间的脑力负荷状况可能提出一种广泛适用的绩效参数，因此各操作之间的脑力负荷状况无法进行比较。其二，根据资源理论，当操作要求资源小于操作能力无法进行比较。其二，根据资源理论，当操作要求资源小于操作能力时，虽然工作负荷的增加会引起剩余资源的减少，但主任务绩效由于时，虽然工作负荷的增加会引起剩余资源的减少，但主任务绩效由于得到充足资源的供应而并不出现下降，在这种情况下主任务绩效对工得到充足资源的供应而并不出现下降，在这种情况下主任务绩效对工作负荷的变化不敏感。作负荷的变化不敏感。第二节第二节 脑力负荷的测量方法脑力负荷的测量方法 三、辅助任务测量法三、辅助任务测量法 (一一)辅助任务测量法的原理辅助任务测量法的原理 应用辅助任务测量法时应用辅助任务测量法时，操作人员被要求同时做两件工作操作人员被要求同时做两件工作。操操作人员把主要精力放在主任务上作人员把主要精力放在主任务上。当他有多余的能力时当他有多余的能力时，尽量做辅尽量做辅助任务助任务。主任务的脑力负荷是通过辅助任务的表现来进行的主任务的脑力负荷是通过辅助任务的表现来进行的。主任主任务脑力负荷越大务脑力负荷越大，剩余资源越少剩余资源越少，操作者从事辅助任务的能力就越操作者从事辅助任务的能力就越弱弱。用辅助任务法测量脑力负荷一般分两步用辅助任务法测量脑力负荷一般分两步。第一步为测量单独做第一步为测量单独做辅助任务时的业绩指标；第二步则在做主任务的同时辅助任务时的业绩指标；第二步则在做主任务的同时，在不影响主在不影响主任务的情况下尽量做辅助任务任务的情况下尽量做辅助任务。第二节第二节 脑力负荷的测量方法脑力负荷的测量方法 三、辅助任务测量法三、辅助任务测量法 (二二)辅助任务的种类辅助任务的种类 辅助任务必须满足这样几个条件辅助任务必须满足这样几个条件。第一第一，它必须是可以细分的；它必须是可以细分的；第二第二，它必须与主任务使用相同的资源；第三它必须与主任务使用相同的资源；第三，必须对主任务没有必须对主任务没有干扰或干扰很小干扰或干扰很小。由于不同的任务使用不同的资源由于不同的任务使用不同的资源，因而使得可使因而使得可使用的辅助任务也有很大的不同用的辅助任务也有很大的不同，下面是常用的辅助任务下面是常用的辅助任务。（1）选择反应选择反应。(2)追踪追踪。(3)监视监视。(4)记忆记忆。(5)脑力计算脑力计算。(6)复述复述。(7)简单反应简单反应。第二节第二节 脑力负荷的测量方法脑力负荷的测量方法 四、生理测量法四、生理测量法（一一）心率变异心率变异 正常情况下正常情况下，人的心率是不规则的人的心率是不规则的。研究发现研究发现，当人承受脑力负当人承受脑力负荷时荷时（采用每分钟采用每分钟40个信号和个信号和70个信号两种情况个信号两种情况），两种情况的心两种情况的心率平均值没有很大的提高率平均值没有很大的提高，但心率变异明显下降但心率变异明显下降，而且随着负荷强而且随着负荷强度度（所处理的信号数所处理的信号数）增加增加，心率变异越来越小心率变异越来越小，曲线趋于平直曲线趋于平直。第二节第二节 脑力负荷的测量方法脑力负荷的测量方法 四、生理测量法四、生理测量法（二二）大脑诱发电位大脑诱发电位 大脑诱发电位的变化对脑力活动的某些成分大脑诱发电位的变化对脑力活动的某些成分(知觉知觉/认知负荷认知负荷)较为较为敏感敏感。其中其中，P300（是指刺激呈现后约是指刺激呈现后约300ms时出现的一个正向时出现的一个正向电位波动电位波动）尤为敏感尤为敏感。生理测量法的局限：生理测量法的局限：1.生理测量法假定脑力负荷的变化会引起某生理测量法假定脑力负荷的变化会引起某些生理指标的变化，但是其他许多与脑力负荷无关的因素也可能引起些生理指标的变化，但是其他许多与脑力负荷无关的因素也可能引起这些变化；这些变化；2.不同的工作占用不同的脑力资源，因而会产不同的生理不同的工作占用不同的脑力资源，因而会产不同的生理反应。一项生理指标对某一类工作适用，对另一类工作则不适用。反应。一项生理指标对某一类工作适用，对另一类工作则不适用。第三节第三节 脑力负荷预测方法脑力负荷预测方法 对脑力负荷的预测方法主要采取分析方法，目前的方法有时间对脑力负荷的预测方法主要采取分析方法，目前的方法有时间压力模型、波音公司的方法、时间占有率模型以及压力模型、波音公司的方法、时间占有率模型以及Aldrich的脑力负的脑力负荷预测方法。这里主要介绍荷预测方法。这里主要介绍3种方法。种方法。一一、Siegel和和Wolf的时间压力模型的时间压力模型 Siegel和和Wolf开发了一个以人为中心的人开发了一个以人为中心的人机计算机模拟系统。机计算机模拟系统。在这个模拟系统中，人的负荷情况是影响人一机系统效益的最主要的在这个模拟系统中，人的负荷情况是影响人一机系统效益的最主要的因素。该方法将影响脑力负荷的各种因素的作用以因素。该方法将影响脑力负荷的各种因素的作用以“压力压力”这个变量这个变量来表示。压力可受到下面几个因素