认知性VDT持续监控作业绩效与脑力负荷的关系研究

目的认知性VDT持续监控作业已成为当今社会的主要劳动模式,研究作业过程中人的绩效与脑力负荷之间的关系,提高作业系统绩效。方法结合N-back任务范式和CPT任务范式,设计两因素控制模式,模拟认知性VDT持续监控作业,30名被试接受模拟作业。结果基于时间持续的"累积性脑力负荷"对作业绩效的影响大于基于信息处理量的"绝对脑力负荷"对作业绩效的影响。结论相对于作业任务的优化设计,作业制度的合理安排对认知性VDT持续监控作业绩效的提高更加有效。     

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。     

基于视觉生理反应指标的工业系统人机界面出错因子提取研究

为了降低用户在操作数字化仪控系统交互界面的认知负荷，降低用户在操作数字化仪控系统交互过程中的出错率，进行眼动追踪实验。实验以核电厂监控任务界面为样本，运用凝视与扫视生理反应指标，对数字化仪控系统交互界面的信息特征布局进行探究。基于对实验数据的结果分析得出，用户在数字化仪控系统交互界面视觉认知过程中，会产生信息疏漏、误读/误判等出错因子，并通过提取用户在操作过程中产生的出错因子，为数字化仪控界面的设计提供参考依据。基于设计认知过程中出错因子的交互界面设计对减少任务的出错率和提升交互界面的认知绩效具有一定的参考价值。     

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.     

不同认知难度影响因素下数据信息搜索的视觉生理反应规律

目的 数字化产线数据监控界面中的数据图表呈现方式对监测员认知绩效的影响十分关键.以数据形式、任务种类及颜色和呈现方式为变量,依次展开行为反应与眼动追踪实验.方法 以产线生产制造过程中的损失工时数据为实验材料设计实验,通过记录行为反应数据中的反应时间和正确率,以及眼动追踪数据中的凝视时间和瞳孔直径大小指标,分析并讨论在不同影响因素下具有认知难度差异的数据图表认读实验中,反应时间与正确率、凝视时间与瞳孔直径大小间的反应变化一致性规律.结果 数据形式、任务种类对行为反应指标,以及呈现方式、颜色对视觉反应指标均具有显著性影响.结论 随着数据图表不同影响因素下的认知难度差异变化,行为反应体现为正确率与反应时间呈一定程度负相关;视觉反应指标体现为凝视时间与瞳孔直径变化的一致性,并且瞳孔直径变化对颜色因素具有更高敏感度.该结论能在数据图表认知绩效的评价与设计优化中起到一定参考作用.     

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。     

老龄服务机器人色彩设计的视觉认知绩效研究

目的 在智能养老广泛应用的背景下,探索服务机器人设计色彩对老年人视觉认知绩效的影响。方法 选取24名老年被试者进行眼动实验,获取被试者观察8组实验图片时的眼动指标。首先,对总注视次数和第一次注视时间这两项眼动数据进行客观分析,采用单因素方差分析方法来验证数据的显著性;其次,对老年被试者与青年被试者数据进行t检验分析,研究不同年龄段用户对服务机器人色彩设计的视觉认知绩效是否存在差异;最后,利用相关性分析方法验证色弱是否会影响老年人的视觉认知绩效。结论 老年人对黑色比较敏感,对白色极容易忽略,冷暖色之间不存在显著差异;不同年龄段用户对颜色关注度存在差异;色弱会略微影响老年人的视觉认知绩效,但不会影响老年人对色彩的选择。     

空中管制作业仿真的认知负荷评估实验

目的 围绕空中管制作业的认知负荷进行研究,解决实验环境下如何模拟空中管制作业的难题。方法 本研究从空中管制作业的认知特征提取和建立空中管制作业的简化作业任务,以目标搜索和信息识别两个元任务设计一种基于空中管制作业模拟的认知负荷实验范式及其实验流程。结果 在所设计的实验范式中,任务绩效水平与主流主观评价量表NASA-TLX中的心智需求显著相关。结论 本文所描述的实验范式能够有效代表空中管制作业的认知过程,可用于认知负荷相关的研究,对未来相关领域的探索具备实用价值。     

认知方式对不规则几何图形识别绩效影响的眼动研究

实验以眼动仪为主要设备研究人格特征对不规则几何图形的识别绩效的影响，采用混合式3因子析因设计，认知方式为被试间设计，显示条件和显示方式为被试内设计。研究发现认知方式对不规则几何图形识别绩教的影响差异显著，场独立性被试的作业绩效高于场依存性被试。特别是在显示条件不良的情况下，这种差异更为显著。     

基于视觉认知特性的作战显控界面信息结构布局研究

目的 智能化作战趋势相应地会对在作战显控系统界面的信息量和信息呈现内容提出要求。针对未来态势环境下显控界面信息结构更为复杂,且融入更多信息的显控系统界面需要不断迭代的问题,从显控界面的信息结构分类展开实验研究,设计不同的信息结构布局类型,从而进行认知绩效的视觉搜索测评实验。方法 通过文献分析,从认知特性与界面信息架构布局、飞行员的认知行为等方面出发,对相关成果进行综述梳理。运用眼动追踪实验,设计针对不同任务的视觉搜索实验,从而对不同信息布局形式的认知绩效进行评估测量。结果 实验结果表明,在“作战”与“导航”任务场景中“纵向任务栏型”布局形式整体更优于“横向主图型”任务布局。在“作战”任务中,纵向三分类型布局形式的绩效水平更优;在“导航”任务中,纵向二分类型布局形式的绩效水平更优。结论 针对复杂显控作战界面的信息呈现,可以通过设定与作战任务相匹配的不同结构布局来优化信息模块的合理分配方式,对后续在作战显控界面的信息模块布局设计优化起到一定参考作用。     

面向多人协同作业的团队认知模型研究

协同作业中团队成员之间的合作互动是团队合作的核心过程。团队认知建模研究旨在从认知工效学方面探索成员之间的信息加工处理机制,拟建立一种符合团队沟通交流和决策执行拟人特性的认知模型。结合认知架构(ACT-R)理论和团队认知特性,提出一种面向多人协同作业的认知模型,并应用于分析协同拆卸/装配任务的认知因素和行为过程,为优化协同操作流程和团队绩效评估提供理论支持。     

工业系统监控作业中的人因失误研究综述

目的 对工业系统监控作业中的人因失误相关研究进行梳理和分析,以了解其研究现状及发展趋势。方法 通过文献研究法,梳理并界定人因失误的概念,归纳出人因失误的性质与特征。通过对监控作业的演变研究,总结出目前工业系统数字化监控作业的人因特征。从核电、航空、轨道交通、电力系统等行业出发,分析监控作业人员的认知行为模型,探究人因失误产生机制,梳理人因失误辨识方法,分析其在工业系统监控作业中的适用性,识别监控作业中人因失误的影响因素。结论 随着数字化监控界面的发展及作业情境的变化,监控作业人员的认知过程和行为响应方式都发生了改变,需要不断丰富人因失误理论,探究人因失误机理,为工业系统监控作业中人因失误管控提供理论依据。     

药品分发机器人作业安全人因可靠性分析及预测

在医院药品智能分发机器人作业过程中，操作人员的失误可能导致作业任务失败。为了研究作业过程的人因可靠性，采用认知可靠性和失误分析方法来预测人因失误率，运用层次分析法对通用绩效条件进行量化评估，并对操作人员作业任务采用层次任务分析法进行分析，最后通过公式计算得出整体人因失误率。结果表明，改进后的方法能够较精准预测人因失误率，识别人员作业过程失误率较高的操作，进而有效避免人因失误的发生，对其他行业人因可靠性分析及预测也有一定参考价值。     

工业数据图表呈现方式与凝视/瞳孔等视觉生理认知绩效的关联效应

工业生产制造领域中的数据图表呈现方式对监测员的认知绩效具有重要的影响。本文以产线效率数据为研究对象，以数据图表呈现方式中的设计元素为变量，展开数值对比任务和目标数据搜索任务的眼动实验。通过对呈现方式设计元素进行量化编码，运用偏最小二乘回归法对设计元素与眼动指标进行回归分析。实验结果得到：数值对比任务下，数据提示方式对眼动指标影响最大，且采用黄色背景高亮提示方式最佳；实验任务下，不同设计元素的不同水平上的眼动绩效指标（凝视时间、瞳孔直径以及兴趣区凝视点）占比的趋势变化具有一致性，表现为凝视时间与瞳孔直径变化趋势正相关，与兴趣区凝视点占比负相关；兴趣区凝视点占比变化趋势在布局相关的设计元素水平上，与凝视时间和瞳孔直径具有差异性。该结论能为产线数据图表呈现方式的评价与设计优化提供一定的参考。     

基于界面指定任务的用户视觉认知差异研究

目的 使界面设计更好地符合用户群体认知行为习惯。方法 在指定任务序列下,提出跨年龄层视觉认知差异比较的一般模型。选取非遗贵州蜡染图案个性化定制系统界面为实验样本,使用EyeSo Ec60遥测式眼动跟踪设备获取眼动指标,并利用单因素方差分析,检验数据显著性,结合界面感兴趣区转移频次矩阵进行对比分析。结论 不同年龄层用户在指定任务序列下的眼动数据、AOI区域关注度以及Likert量表结果都存在显著差异,通过对实验数据的处理与分析,反馈用户认知差异性,为界面设计与开发提供参考和借鉴。     

考虑VDT作业时间压力和背景颜色因素的人因可靠性研究

目的研究时间压力和界面背景颜色对VDT作业中人因可靠性的影响。方法采用两因素混合设计实验。结果时间压力单因素对VDT作业的人因可靠性有显著影响;而在以红色、绿色、蓝色三基色为背景色的情况下:如果任务没有时间压力则对人因可靠性的影响不显著;但如果任务有时间压力,则绿色背景下的人因可靠性显著高于红色,而蓝色背景与绿色和红色背景的差异不显著。结论在较高时间压力下,建议使用绿色为背景颜色,应尽量避免以红色背景作为界面颜色。     

考虑用户认知的电子商务网站导航设计研究

通过实验方法研究了电子商务网站导航设计对用户认知以及绩效的影响。在文献研究以及对现有电子商务网站调查的基础上,由焦点小组讨论获取了三个关键的导航设计要素(深度、宽度和位置)以及每个设计要素的两个水平。采用正交设计的方法设计了四个网站原型,利用眼动追踪的方法测量了用户在上述网站原型上完成任务时的认知和绩效。在此基础上,采用多元方差分析方法分析了导航的不同设计要素对用户认知及绩效的影响。结果表明:导航深度对认知和绩效有显著影响,一层的导航需要较少的认知努力和更好的绩效;导航宽度对绩效有显著影响,七个项目的导航导致更高的绩效;导航的位置对于用户的认知和绩效都没有显著影响。     

苗绣纹样搜索中草图和文本检索的认知负荷对比研究

目的 为了探究一种更高效的苗绣纹样检索方式,通过对手绘草图检索及文本检索过程中的认知负荷来进行对比研究。方法 首先通过构建认知负荷信息检索过程模型,对5个认知阶段的平均认知负荷及所需时间进行实验对比;其次通过眼动指标(持续注视时间、眼球扫视振幅、眼球直径)及NASA-TLX评估对两种检索过程的认知负荷进行分析;最后基于眼动追踪得到可视化眼动数据(热点图、注视轨迹)验证是否符合检索任务需求。结论 基于手绘草图的图形检索方式更适合于苗绣纹样检索,通过主、客观融合对比实验验证了草图检索的高效性,同时也验证了眼动追踪和NASA_TLX具有相关性,能更有效地进行认知负荷测量。     

智能助手多任务使用：信息模态和多任务类型的影响

研究智能助手多任务使用场景下多任务类型和信息模态对任务绩效和用户主观感受的影响。本研究采用两因子组内设计的人因学实验，测试了30名参试者在智能助手提供视觉-听觉双模态、视觉单模态、听觉单模态3种情况下，完成并行多任务和顺序多任务的任务绩效、感知易用性、感知有用性、使用意愿和认知负荷，采用重复测量方差分析处理所得数据。结果表明：并行多任务的完成时间显著小于顺序多任务；在任务完成时间和主观感受方面，视觉-听觉双模态显著优于视觉单模态和听觉单模态；多任务类型和信息模态的交互作用并不显著。实验为智能助手信息呈现方式和任务组织方式的设计提供了理论依据和实践指导。     

基于行为认知分析的消防疏散图设计研究

目的 通过分析用户疏散过程与使用消防疏散图过程的行为与认知,探讨消防疏散图产品定位和视觉设计策略。方法 通过行为观察、访谈、实验方法分析用户疏散行为与认知过程,梳理用户认知要点和需求;通过行为观察、访谈方法,结合认知理论,分析用户使用消防疏散图行为与认知过程;采用眼动仪实验和主观评价获取数据,并进行相关性分析,分析用户使用消防疏散图认知过程的关键视觉影响因子。结论 梳理了用户消防疏散的行为过程、所需信息和信息区域;梳理了消防疏散图中影响用户认知的视觉影响因子;通过眼动仪实验获取了用户使用疏散图的认知效率数据,并分析了视觉影响因子与认知效率的相关性。在以上研究基础上提出消防疏散图的原则与策略。