《第10章-脑力工作负荷》人因工程教材.pptx
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1、第十章第十章 脑力工作负荷脑力工作负荷第一页,共三十页。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,操作者的能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。下面是几种具有代表性的定义。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。(1)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。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,即脑力负荷与
2、人在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。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,即脑力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。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。力工作时实际有多忙。第二页,共三十页。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
3、被使用程度本书中,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和就是人的信息处理的指标。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信息处理能力、工作任务对人能力。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关,因而脑力负荷也与这些因素有关。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。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分重工作内容、人的能力及人的业绩对脑力负荷的测量有着
4、十分重要的影响。要的影响。1工作内容。工作内容对脑力负荷有直接影响。在其他条件不变的情况工作内容。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力负荷就越高。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。第三页,共三十页。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在人的能力。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,能力越小的人差异,干同样的王作,能力越大的人脑力负荷越低,能力越小
5、的人脑力负荷越高。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、操作人的业绩绩效。脑力负荷的适当与否对系统的绩效、操作者的满意感以及平安和健康均有很大的影响。许多研究发现,工作绩效者的满意感以及平安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,图与脑力负荷强度存在明显的依赖关系,图10-2为工作绩效与脑力负荷为工作绩效与脑力负荷强度的关系模型。强度的关系模型。低低 脑力负荷脑力负荷 高高第四页,共三十页。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,即主观评价脑力负荷测量方法,按其特点和使用范
6、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。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 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。2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结 果可相互比较。4使用简单、省时。第五页,共三十页。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、
7、主观评价法二主观评价法分类二主观评价法分类 脑脑力力负负荷荷主主观观评评定定技技术术有有多多种种类类型型。最最常常见见的的有有古古柏柏一一哈哈柏柏(Cooper-Harper)评评价价法法、主主观观负负荷荷评评价价法法SWAT量量表表、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。第六页,共三十页。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 人人员员在在工工作作时时的的业
8、业绩绩指指标标来来判判断断这这项项工工作作给给操操作作人人员员带带来来的的脑脑力力负负荷荷。主主任任务务测测量量法法可可以以分分为为两两大大类类,一一类类是是单单指指标标测测量量法法,一一类类是是多多指指标测量法。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。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。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,在这些人们已进行过许多用单项业绩指标来测量脑力
9、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。研究中主要是用错误或时间延迟作为业绩指标。第七页,共三十页。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、主任务测量方法二多指标测量法二多指标测量法 用用多多个个业业绩绩指指标标来来测测量量脑脑力力负负荷荷是是希希望望通通过过多多个个指指标标的的比比较较和和结结合合减减小小测测量量的的误误差差,另另外外可可以以通通过过多多个个指指标标来来找找出出脑脑力力负负荷荷产产生生的的原原因因,这这样样也也可提高测量的精度。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,不可能提出一主任务测量法存
10、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无法进行比较。其二,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时,虽然工作负荷的增加会引起剩根据资源理论,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,但主任务绩效由于得到充足资源的供给而并不出现下降,在这种余资源的减少,但主任务绩效由于得到充足资源的供给而并不出现下降,在这种情况下主任务绩效对工作负荷的变化不敏感。情况下主任务绩效对工作负荷的变化不敏感。第八页,共三十页。第二节第二节 脑力负荷的测量方
11、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 应应用用辅辅助助任任务务测测量量法法时时,操操作作人人员员被被要要求求同同时时做做两两件件工工作作。操操作作人人员员把把主主要要精精力力放放在在主主任任务务上上。当当他他有有多多余余的的能能力力时时,尽尽量量做做辅辅助助任任务务。主主任任务务的的脑脑力力负负荷荷是是通通过过辅辅助助任任务务的的表表现现来来进进行行的的。主主任任务务脑脑力力负负荷荷越越大大,剩剩余余资资源源越越少少,操作者从事辅助任务的能力就越弱。操作者从事辅助任务的能力就越弱。用用辅辅助助任任务务法法测测量量脑脑力力负负荷
12、荷一一般般分分两两步步。第第一一步步为为测测量量单单独独做做辅辅助助任任务务时时的的业业绩绩指指标标;第第二二步步那那么么在在做做主主任任务务的的同同时时,在在不不影影响响主主任任务务的的情情况况下下尽尽量量做做辅助任务。辅助任务。第九页,共三十页。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 辅辅助助任任务务必必须须满满足足这这样样几几个个条条件件。第第一一,它它必必须须是是可可以以细细分分的的;第第二二,它它必必须须与与主主任任务务使使用用相相同同的的资资源源;第第三三,必必须须对对主主任任务务没没有有干干扰扰或
13、或干干扰扰很很小小。由由于于不不同同的的任任务务使使用用不不同同的的资资源源,因因而而使使得得可可使使用用的的辅辅助助任任务也有很大的不同,下面是常用的辅助任务。务也有很大的不同,下面是常用的辅助任务。1选择反响。选择反响。(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)简单反响。简单反响。第十页,共三十页。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、生理测量法一心率变异一心率变异 正正常常情情况况下下,人人的的心心率率是是不不规规那那么么的的。研研究究发发现现,当当人人承承受受脑脑力力负负荷荷时时采采用用每每分分
14、钟钟40个个信信号号和和70个个信信号号两两种种情情况况,两两种种情情况况的的心心率率平平均均值值没没有有很很大大的的提提高高,但但心心率率变变异异明明显显下下降降,而而且且随随着着负负荷荷强强度度所所处处理理的的信信号号数增加,心率变异越来越小,曲线趋于平直。数增加,心率变异越来越小,曲线趋于平直。第十一页,共三十页。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、生理测量法二大脑诱发电位二大脑诱发电位 大大脑脑诱诱发发电电位位的的变变化化对对脑脑力力活活动动的的某某些些成成分分(知知觉觉/认认知知负负荷荷)较较为为敏敏感感。其其中中,P300是是指指刺刺激激呈呈现现后后
15、约约300ms时时出出现现的的一一个个正正向向电电位位波波动尤为敏感。动尤为敏感。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些生理指标的变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这些变化;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;2.不同的工作占用不不同的工作占用不同的脑力资源,因而会产不同的生理反响。一项生理指标对某一类工作适用,对另一同的脑力资源,因而会产不同的生理反响。一项生理指标对某一类工作适用,对另一类工作那么不适用。类工作那么不适用。第十二页,共三十页。第三节第三节 脑力负荷预测
16、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,目前的方法有时间压力模型、波音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公司的方法、时间占有率模型以及Aldrich的脑力负荷预测方法。这里主要介绍的脑力负荷预测方法。这里主要介绍3种种方法。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。在这个机计算机模拟系统。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因素。该方法模拟系统中,人的负荷情况是影响人一机系
17、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将影响脑力负荷的各种因素的作用以“压力这个变量来表示。压力可受到压力这个变量来表示。压力可受到下面几个因素的影响:下面几个因素的影响:第十三页,共三十页。第三节第三节 脑力负荷预测方法脑力负荷预测方法一、一、Siegel和和Wolf的时间压力模型的时间压力模型 1操作人员的工作速度。操作人员的工作速度。(2)一起完成某项工作的合作者工作不正常时,会使自己产生压力;一起完成某项工作的合作者工作不正常时,会使自己产生压力;(3)首次执行某项工作失败后,不得不重复一次或几次,在重复做这项首次执行某项工作失败后,不得不重复一次或几次,在重复做
18、这项工作时,操作人员也会产生压力;工作时,操作人员也会产生压力;(4)操作人员不得不等着机器做出反响。操作人员不得不等着机器做出反响。第十四页,共三十页。第三节第三节 脑力负荷预测方法脑力负荷预测方法一、一、Siegel和和Wolf的时间压力模型的时间压力模型 在在开开发发这这个个计计算算机机模模型型时时,他他们们首首先先用用工工作作分分析析的的方方法法把把工工作作任任务务分分解解成成次次级级任任务务,给给出出各各个个次次级级任任务务之之间间的的相相互互顺顺序序及及影影响响关关系系,各各个个次次级级任任务务的的重重要要性性,执执行行各各项项任任务务所所需需要要的的时时间间(随随机机分分布布的的
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