基于过程识别的认知性VDT监控作业绩效形成机理

为提高认知性VDT监控作业绩效，运用隐马尔可夫模型解析作业过程并分析绩效形成机理。构建认知性VDT监控作业HMM概念模型，运用E-prime设计实验任务，运行ErgoLAB实验平台采集被试绩效及眼动数据，训练HMM参数并进行可信性验证，使用Viterbi算法将观察序列解码为认知动素链，分析认知动素链特征与作业绩效之间的关系，探究绩效形成机理。结果表明，认知性VDT监控作业过程可以用认知动素链表征，作业者和任务的不同会导致认知动素链的差异；结构相同情况下，认知动素链越长作业绩效越差；长度相同情况下，认知动素链结构和动素类型的差异会影响作业绩效。     

面向复杂装配任务的脑力负荷综合评估方法

复杂装配作业脑力负荷过高会降低装配绩效和质量,甚至引发安全事故。因此,对装配任务脑力负荷进行准确测量与评估,确定作业人员的脑力负荷水平,是生产系统优化的重要依据。本文针对复杂装配任务的脑力负荷评估问题,设计了基于Lego积木模拟的装配任务实验,使用主观测量法、绩效测量法和生理测量法采集了27项指标数据,分析了各项数据对脑力负荷变化的敏感性,发现绩效测量指标、主观测量指标、注视次数、总注视时间、扫视次数、总扫视时间和平均瞳孔直径这7项指标是复杂装配任务脑力负荷的有效测量指标。基于有效测量指标,采用BP (back propagation)神经网络和贝叶斯线性判别两种建模方法,构建了装配任务脑力负荷综合评估模型。研究结果表明,使用因子分析将7维指标转化为二维综合指标作为主成分输入,使用归一化共轭梯度法为训练算法的BP神经网络模型是装配作业脑力负荷的最佳综合评估模型,其判别准确率达到84.80%。本文提出的脑力负荷测量与评估方法可为装配作业脑力负荷评定和优化提供参考依据。     

考虑脑力负荷的模拟手工装配作业实验研究

目的为了减少员工装配作业时由于任务切换导致绩效下降的影响,探究员工在4种任务切换情境下手工装配作业的绩效表现与脑力负荷变化。方法采用复杂性与相似性(2×2)因素的交替任务切换范式,通过乐高模型装配,开展任务重复与任务切换的模拟手工装配作业实验。分析被试的行为绩效指标(错误率、反应时间(RT)、平均装配时间)和任务切换前后脑电(EEG)指标的变化及其差异。结果不同类型任务切换不会导致被切换任务错误率上升;复杂不相似任务切换时,切换任务错误率显著高于简单任务切换,反应时间显著高于另外3种任务切换;复杂相似任务切换时,脑力负荷处于平稳状态,其他3种均导致员工脑力负荷增大。结论 4类指标赋予相同权重情况下,任务切换类型的优选方案依次为复杂相似型、简单不相似型、简单相似型、复杂不相似型。     

任务绩效在脑力负荷测量中的理论基础与应用

脑力负荷是工效学中的重要概念,脑力负荷测量在工效学中有着广泛的研究。任务绩效用于脑力负荷的测量有着科学的理论基础和实际的应用。本文首先重点介绍了耶基斯-多德森定律、“倒U形”模型以及剩余资源理论来阐述脑力负荷与任务需求、任务绩效的关系。基于上述理论基础,进一步介绍了任务绩效在脑力负荷测量中的应用方法并分析了其优势和缺陷,最后总结了任务绩效应更多地与其他脑力负荷指标相结合来综合测量脑力负荷,并用于进一步探索脑力负荷测量的建模方法。     

认知性警戒作业绩效与刺激率、记忆负荷的关系

研究采用2种刺激率和3种记忆负荷条件,以击中率作为绩效测量指标,要求12名被试在不同条件下对CRT显示的数字奇偶性做出判断,考察了认知性警戒作业绩效与刺激率、记忆负荷的关系.实验结果表明：①刺激率是影响认知性警戒作业绩效的一个重要因素,低刺激率条件下的作业绩效显著地优于高刺激率条件下的作业绩效;②认知性警戒任务绩效也与记忆负荷有关,随着记忆负荷的增加,警戒水平呈下降趋势;③在高刺激率和单/双记忆负荷条件下,认知性警戒下降趋势更明显.     

基于事件相关电位的脑力疲劳评价方法研究

目的模拟飞行员长时间连续执行仪表监控任务过程,利用事件相关电位(Event-related Potential,ERP)技术对脑力疲劳的评价展开研究,通过探讨脑力疲劳对注意能力的影响特征,从而获取有效的脑力疲劳评价指标。方法 20名受试者分别执行90 min的仪表监控任务来诱发脑力疲劳,利用主观评价和行为绩效的手段验证脑力疲劳诱发模型的有效性,同时发现相比疲劳前,受试者对注意任务的操作绩效水平降低,注意力下降,在此基础上利用配对T检验的方法比较疲劳前后的ERP成分,从而获取有效的评价指标。结果CPT-A-P3、NoGo-P3以及错误相关负波(Error Related Negativity,ERN)的波幅较疲劳前明显降低(均有P0. 05),NoGo-P3、Go-P3以及NoGo-N2的潜伏期相比疲劳前明显延长(均有P 0. 05)。结果表明脑力疲劳导致注意资源分配减少,信息加工速度变慢,同时对反应抑制、冲突监测以及错误监控的功能造成了损伤。因此,P3,N2以及ERN在特定的认知模式下可作为潜在的脑力疲劳评价指标。结论本研究为评价和预测脑力疲劳提供了理论依据,对后期制定疲劳对抗措施具有重要的指导意义。     

航空工效中的脑力负荷测量技术

脑力负荷是航空工效中需要研究的重要课题，其测量方法也很多，章把脑力负荷测量方法分为三类：任务操作方法、生理测量方法和主观测量方法。把影响脑力负荷的因素归纳为人、任务和环境交互作用的结果，对脑力负荷、操作绩效和任务关系模型作了分析，对脑力负荷测量方法的选择标准和评判指标进行了总结。章重点对三类脑力负荷测量方法的优点和局限性进行了综合评述，认为对脑力负荷应综合利用各类测量方法的敏感性来测量。当前的一些多指标评判技术对脑力负荷的测量有一定的意义，但由于人机技术的发展，应该不断对现有的方法进行改造和开发新的测量方法。     

基于认知负荷理论的雷达信息视图交互设计策略研究

目的 以降低操作者认知负荷为目标从人机认知任务分配角度探讨雷达界面信息图的交互设计策略.方法 对基于雷达信息图的系统观察任务流程进行分析,基于新型人机协同、人机合作视角探讨系统人机功能分配的原则,采用认知负荷评测方法,通过用户绩效测量和NASA-TLX量表,采集分析任务完成的时间、正确率及认知负荷水平,比较不同的人机分工方案对操作者认知负荷的影响.结果 基于新的人机功能分配策略的设计方案中,用户完成时间、正确率均大于初始方案,完成任务的认知负荷小于初始设计方案.结论 复杂信息界面的信息呈现与交互设计,可以通过系统功能在人机之间的合理分配,充分发挥人机各自优势,降低操作者的认知负荷,提高观测准确率,提高系统绩效.     

目标位置和目标类型对VDT持续搜索作业绩效的影响研究

目的考察视觉显示终端(Visual Display Terminal,VDT)持续搜索作业影响因素中目标位置与目标类型(图片与文字)对作业绩效的影响方式。方法利用E-prime2.0设计实验模拟VDT持续搜索作业,甄选80名被试者在3×3均分的屏幕上随机进行3阶段×80个目标种类内容不同搜索作业,采集实验数据进行方差分析。结果 (1)对于反应时而言,①将信息置于左上角时反应时最短,右下角则最长;②刺激类型对反应时的影响不显著;③随着作业时长的增加,反应时会逐步降低,且不同刺激类型趋势相同,但以图片为目标变化较小;④不同刺激类型在不同位置的反应时表现趋势相同,但以文字为刺激类型反应时在不同位置变化幅度更大,图片相反。(2)对于正确率而言,①将信息置于左下角和左上角正确率高,正中和右上角则低;②不同刺激类型对正确率的影响显著,以文字为搜索目标进行作业正确率更高,而作业时长对正确率影响不显著。结论研究成果可为搜索作业界面及任务设计设计提供参考,以提高搜索业绩效。     

基于Lego模拟的装配作业脑力负荷测量方法

运用Lego积木模拟装配作业,设计了低、中、高三种不同难度的实验任务,比较了三种脑力负荷主观评价量表的敏感性、效度和诊断性。方差分析结果显示,PAAS量表敏感性最高,WP量表次之,NASA-TLX量表最低。皮尔逊相关性分析显示,PAAS量表和WP量表的聚合效度和共时效度高于NASA-TLX量表。量表各维度负荷值柱状图显示,PAAS量表和WP量表诊断性显著好于NASA-TLX量表。综合各指标,可以得出PAAS量表和WP量表是目前装配作业较为理想的脑力负荷主观测量工具。     

驾驶绩效与视觉听觉干扰

本文结合调查问卷和模拟行车实验,研究了不同程度的视觉、听觉干扰对驾驶绩效和行车安全的影响,以及驾驶行为对脑力负荷的影响。运用统计检验方法对实验结果进行分析,结果表明:不同程度的视觉、听觉干扰对驾驶绩效和行车安全的影响有显著性差异;在复杂程度的干扰下,视觉较听觉对驾驶绩效的干扰程度更大;驾驶过程中的干扰行为对驾驶员脑力负荷有显著影响。     

基于近红外光学脑成像实验的轻型装配作业的中断效应研究

中断任务的复杂度和相似性对作业者操作绩效和脑认知负荷有不同程度影响。通过设计不同复杂度和不同相似性中断情景下的乐高模型模拟轻型装配实验，记录作业者操作绩效指标，并利用近红外光学脑成像设备监测其左右脑前额叶含氧血红蛋白浓度变化，分析中断类型对轻型装配作业者操作绩效和脑认知负荷的影响规律及其内在机理。结果表明，中断任务的复杂度不会导致作业者操作绩效和脑认知负荷出现显著差异，相似中断会导致作业者操作绩效下降，不相似中断会导致作业者脑认知负荷增加。研究发现了作业者应对中断时的注意力资源分配规律，并发展了动作技能型任务注意力焦点转换过程中的工作记忆理论，从而指导轻型装配企业合理制定标准作业时间和中断管理策略，降低作业者脑认知负荷，以实现可持续高效生产。     

基于脑力负荷的通航飞机座舱显示界面测评研究

在飞行过程中,飞行员需从座舱显示界面获取和处理很多视觉信息，大量的视觉信息会使飞行员脑力负荷过高，从而易导致飞行事故。为降低飞行员在飞行过程中的脑力负荷和提高飞行的安全性，需判断通航飞机座舱显示界面对飞行员脑力负荷的影响，并为通航飞机座舱显示界面优化设计提供依据。以塞斯纳172SP飞机为例，综合应用主观评价法、绩效评估法和生理测量法，对五边飞行过程中飞行员的脑力负荷进行评估。综合主观评分、飞行绩效、脑电（Electroencephalogram, EEG）指标、眼动指标的分析结果，得出了五边飞行不同飞行阶段的脑力负荷大小排序。采用眼动追踪技术对不同飞行阶段飞行员所关注的界面信息进行定位，确定飞机座舱显示界面上对脑力负荷影响较大的注视热区。结果显示飞行员在平飞阶段的脑力负荷较低，降落阶段的脑力负荷较高；显示界面侧滑指示器对脑力负荷的影响最大。综上可知结合脑力负荷测量和眼动指标可以有效地评价通航飞机座舱显示界面的性能。     

基于信息加工的理论与模型在脑力负荷生理测量中的应用

脑力负荷生理测量在工效学中有着广泛的研究和应用.脑力劳动中的信息加工过程会引发神经系统的活动,神经系统的活动可引起相应生理指标的改变,从而间接反映脑力负荷的变化.本文首先重点介绍了认知负荷理论和信息加工模型来阐述信息加工与脑力负荷的关系.基于信息加工模型,进一步介绍了选择性注意的信息加工方式和加工控制对脑力负荷的影响,...     

N-back任务诱导梯度脑力负荷状态对失匹配负波振幅的影响

目的观察不同脑力负荷状态下失匹配负波振幅变化情况。方法对28名被试采用5个难度等级的数字N-back任务建立梯度脑力负荷状态模型,并同步采集脑电信号,采用非任务相关听觉刺激oddball范式引出失匹配负波并测量平均振幅。任务结束后使用任务负荷量表NASA-TLX评价被试主观脑力负荷状态,并分析Fz电极处MMN振幅随脑力负荷状态变化情况。结果因采集脑电信号质量不佳剔除4名被试数据,分析24名被试数据,结果显示随着N-back任务难度增加,被试完成任务的正确率逐渐下降、反应时逐渐升高(P0.05),NASA-TLX得分逐渐升高(P0.05)。成功提取各任务中被试MMN波形,测量其振幅随任务难度等级增加而降低(P0.05)。结论使用数字N-back任务成功建立梯度脑力负荷状态模型,在此模型中,脑力负荷水平越高,测得MMN振幅越低。     

虚拟现实中多通道信息呈现方式的认知负荷定量研究

目的 针对虚拟现实体验系统中的不同信息呈现方式,对使用者交互效率影响难以确定及量化的问题,进行定量研究。方法 通过搭建虚拟现实场景,以信息呈现通道的类别与数量作为变量,展开跟踪–检测响应双任务实验;通过记录任务行为数据中的跟踪误差和响应时间,以及生理数据中的瞳孔直径大小,分析并讨论在不同通道刺激影响因素下的实验中,任务绩效及眼动生理反应变化规律;同时结合主观负荷评价数据,建立了基于BP神经网络的多通道认知负荷模型,以认知负荷作为交互效率的综合评价指标,量化任务执行效率。结果 信息呈现的通道类别及其数量对任务效率均有显著的影响。结论 信息呈现通道数量与任务绩效及生理反应呈一定程度的正相关;多个任务使用相同通道呈现信息会损害所有任务的绩效,增加认知负荷。模型输出的负荷值与主观认知负荷评估值吻合较好,相对误差为8.2%,验证了其有效性。     

智能家居人机交互绩效的实验分析——界面智能程度及任务认知模式的影响

以具有电脑使用经验的工科大学生为参与者,使用基于pc的智能家居用户界面原型,研究界面智能程度及任务认知模式对人机交互绩效的影响.研究结果表明界面智能程度和任务认知模式之间存在一个相对清晰的匹配关系:低等智能程度匹配技能型任务;中等智能程度匹配知识型任务;高等智能程度匹配规则型任务.界面智能程度和任务认知模式的匹配可以提高人机交互的绩效,降低执行时间和减少错误次数.     

VDT作业中光照强度与背景颜色对人因可靠性的综合影响

目的在考虑任务熟悉性的前提下,研究光照强度和背景颜色对VDT作业中人因可靠性的综合影响。方法设计VDT作业模拟实验,选取180名健康大学生分别在不同变量水平下进行测量,对人因可靠性中的反应时和正确率指标展开方差分析。结果反应时对照度和颜色的变化不敏感,但正确率指标下照度和颜色的主效应和交互效应均显著,且任务熟悉性可削弱其影响。结论 VDT背景呈绿色时,建议双眼周围的水平照度不超过200lx。而在红色背景中,照度不宜低于300lx,且此时忌用绿色和灰色。     

座椅扶手支撑对VDT作业人员鼠标操作的影响研究

为了探讨座椅扶手支撑对VDT作业人员鼠标操作的影响关系,采用可以调节扶手支撑的Dxracer FE0办公座椅,选取30名VDT作业人员作为被试,使用Aim booster软件进行鼠标操作测试,采集有无扶手支撑两种状态下的测试数据。结果表明,有扶手支撑时的鼠标点击精确度及击中目标次数较无扶手支撑时的更高;有扶手支撑时的鼠标点击平均反应时间较无支撑时的更高;性别对鼠标点击绩效存在影响。据此提出针对不同鼠标操作任务类型的座椅扶手设置等相关建议。     

VDT搜索作业绩效影响因素及其测量方法研究进展

随着当代社会信息加速膨胀,人们通过VDT在日常生活乃至军事、医学等高危行业进行视觉搜索越来越普遍,使得人的作业绩效及其影响因素成为人因学、心理学等领域的研究热点。本文在系统整理国内外文献的基础上,梳理了搜索绩效常用的评价指标和测量方法,从任务特征、个体特性、作业环境三个方面对影响搜索绩效的相关因素进行了归纳和分析,并指出了现有研究的特点和不足,同时对未来的相关研究进行了展望。