CN113592311A - 用于复杂人机系统选择人因方法的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于复杂人机系统选择人因方法的方法，包括：基于对复杂人机系统的人因需求分析提出多个人因问题；分别对每个所述人因问题进行分析以获取多个人因问题元素；将所述多个人因问题元素按照预设规则进行分类以形成多个类别；针对每个类别分别计算重要程度并提出计划措施；对每个类别的所述重要程度及所述计划措施进行评价分析；基于所述评价分析的结果满足预设要求，采用第一预设方法选择出满足条件的人因方法。本发明能基于人因问题分析和人因方法适用性分析的方法选择出特定复杂人机系统在人因评估过程中使用的人因方法，从而能够对复杂人机系统的人因问题快速评估。

Description

用于复杂人机系统选择人因方法的方法

技术领域

本发明涉及人因技术领域，尤其涉及一种用于复杂人机系统选择人因方法的方法。

背景技术

复杂人机系统是由人和机器在开放、动态且结构复杂的环境中所构成并依赖于人机之间相互作用而完成一定功能的有机系统。复杂人机系统内部各人机子系统相互作用，且往往面临着动态的任务需求，因此针对复杂人机系统实施传统的人因评估较为困难。这些复杂的、动态的任务需求将给系统的分析、设计与评估带来诸多人因问题。在工程设计实践中，人因工程师往往难以确定合适的人因方法去解决特定的人因问题。

人因问题来源于人因工程学分析、设计及评估的需求。人因问题是一个非常现实，且影响力巨大的问题，往往会比初始预期更大程度地降低整体系统的绩效水平。这些问题与工作中的人的感知和行为活动密不可分，其可以反映出对人的绩效和系统的性能产生的潜在影响。人因问题是对此影响的一种设想、假设与描述，人因工程学干预旨在消除、缓解这些人因问题。常见的人因问题可分为六类，如人机交互问题、组织与管理问题、培训与发展问题、人员职责与任务流程问题、团队交流问题及故障恢复问题。人因方法是一类采用人因工程学理论对目标人机系统开展人为干预的措施，该措施将有效应对人因问题。

随着人因工程学在社会技术系统中逐渐成熟地应用，人因方法的种类也日益繁多。Stanton等人通过查阅人类工效学教科书、相关科学期刊以及现有的人因工程的应用案例，记录了包含11类超过300种人因方法和技术。其进一步将这些方法整理与归纳为107种适合系统设计和评估的人因方法清单。

人因方法的选择是基于经验与现场的，不同的研究人员通过经验得到的结果可能会完全不同。在定性的方法中，有学者提出方法的评估框架，其包含七个标准，并根据这七个标准来综合专家的意见。除此之外，也有学者采用定量的方法进行方法的选择相关研究，提出了方法的适用性相关的效用分析方程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于复杂人机系统选择人因方法的方法，用以解决现有技术中复杂人机系统实施传统人因评估较为困难的难题。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供了一种用于复杂人机系统选择人因方法的方法，包括：基于对复杂人机系统的人因需求分析提出多个人因问题；分别对每个所述人因问题进行分析以获取多个人因问题元素；将所述多个人因问题元素按照预设规则进行分类以形成多个类别；针对每个类别分别计算重要程度并提出计划措施；对每个类别的所述重要程度及所述计划措施进行评价分析；基于所述评价分析的结果满足预设要求，采用第一预设方法选择出满足条件的人因方法。

优选的，其中，所述采用第一预设方法选择出满足条件的人因方法包括：根据与满足预设要求的所述评价分析的结果相对应的所述类别提出人因设计要素；依据所述人因设计要素判断是否需要对人因设计进行适用性分析；基于需要对所述人因设计进行适用性分析，采用第二预设方法选择出满足条件的人因方法。

优选的，其中，所述采用第二预设方法选择出满足条件的人因方法包括：根据所述人因设计要素选择相应的人因工程方法类别；调研所述人因工程方法类别中各个人因方法的特征，并基于所述特征提出人因方法综合评估体系；利用所述综合评估体系对各个人因方法进行模糊综合评价以选择出满足条件的的人因方法。

优选的，其中，所述人因方法的特征包括信度、效度、应用时间、训练时间、所需工具和所需人数。

优选的，其中，所述采用第一预设方法选择出满足条件的人因方法还包括：基于不需要对所述人因设计进行适用性分析，采用人因标准进行工程设计以生成满足条件的人因方法。

优选的，其中，所述人因设计要素包括：空间布局优化设计、系统功能优化设计、显示界面优化设计、人机交互设备优化设计、环境舒适性设计。

优选的，其中，还包括：基于所述评价分析的结果不满足所述预设要求，重复执行以上步骤直至所述评价分析的结果满足所述预设要求。

本发明至少具有以下特点及优点：

本发明能基于人因问题分析和人因方法适用性分析的方法选择出特定复杂人机系统在人因评估过程中使用的人因方法，从而能够对复杂人机系统的人因问题快速评估。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明用于复杂人机系统选择人因方法的方法的流程图；

图2为本发明用于复杂人机系统选择人因方法的方法的流程图；

图3为本发明用于复杂人机系统选择人因方法的方法的流程图；

图4为本发明用于复杂人机系统选择人因方法的方法的流程图；

图5为本发明用于复杂人机系统选择人因方法的方法的流程图；

图6为本发明人因方法综合评估体系示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下文所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种用于复杂人机系统选择人因方法的方法，请参见图1至图6，包括：

S1、基于对复杂人机系统的人因需求分析提出多个人因问题；

S2、分别对每个人因问题进行分析以获取多个人因问题元素；

S3、将多个人因问题元素按照预设规则进行分类以形成多个类别；

S4、针对每个类别分别计算重要程度并提出计划措施；

S5、对每个类别的重要程度及计划措施进行评价分析；

S6、基于评价分析的结果满足预设要求，采用第一预设方法选择出满足条件的人因方法。

在一些实施例中，请参见图2，该方法还包括：

S7、基于评价分析的结果不满足预设要求，重复执行以上步骤直至评价分析的结果满足预设要求。

在一些实施例中，请参见图3，采用第一预设方法选择出满足条件的人因方法包括：

S61、根据与满足预设要求的评价分析的结果相对应的类别提出人因设计要素；

其中，人因设计要素包括：空间布局优化设计、系统功能优化设计、显示界面优化设计、人机交互设备优化设计、环境舒适性设计。

S62、依据人因设计要素判断是否需要对人因设计进行适用性分析；

S63、基于需要对人因设计进行适用性分析，采用第二预设方法选择出满足条件的人因方法。

在一些实施例中，请参见图4，采用第二预设方法选择出满足条件的人因方法包括：

S631、根据人因设计要素选择相应的人因工程方法类别；

S632、调研人因工程方法类别中各个人因方法的特征，并基于特征提出人因方法综合评估体系；

其中，人因方法的特征包括信度、效度、应用时间、训练时间、所需工具和所需人数。

S633、利用综合评估体系对各个人因方法进行模糊综合评价以选择出满足条件的的人因方法。

在一些实施例中，请参见图5，采用第一预设方法选择出满足条件的人因方法还包括：

S64、基于不需要对人因设计进行适用性分析，采用人因标准进行工程设计以生成满足条件的人因方法。

本发明能基于人因问题分析和人因方法适用性分析的方法选择出特定复杂人机系统在人因评估过程中使用的人因方法，从而能够对复杂人机系统的人因问题快速评估。

下面通过一个具体实施例来对本发明做进一步的说明与解释：

1.提出人因问题

人因评估的出发点是人因需求分析，为保证复杂人机系统在系统绩效、安全性、舒适性等方面的目标，人因需求分析对人的能力、人在安全及舒适性方面的要求做出了概括。复杂人机系统的设计需要参考类似系统的设计案例，也可以基于系统设计目标进行原型设计。人因工程专家在这个过程中可以通过对设计案例及设计原则的调研，采用小组头脑风暴的方式尽可能多的获得系统设计相关的人因问题。

2.分析人因问题元素

对于人因问题“操作员是否能看到需要看到的显示屏？”，设计师只关注问题的答案，即能看到或看不到。但是人因专家(即HF专家，其中Human Factors简称为HF)会关注设计师关注不到的问题细节，也就是考虑到问题的具体方面。这些具体方面被称为HF问题元素(HF Issue Components，HFICs)。

HFICs是一个句子或短语，可以是子问题。常采用的形式有：“如果...怎么样？”、“其可以…吗？”、“怎样实现…？”、“我认为/希望…”。例如，针对上述问题，其可能的HFICs是“操作员能否看到显示器的全部位置？”这个元素说明，在原问题中操作员看到显示器的具体方面。“能否改变操作员观看显示器的角度？”、“能否控制两者之间的距离？”这两个元素说明，解决该问题的具体的方面。“显示器的亮度、对比度、分辨率等能否满足要求？”这个元素说明了问题的另一个具体方面，即除了位置因素，显示器的显示效果是否会对操作员监视显示器的行为造成影响。

在辨识人因问题元素的步骤中需要注意的是，不要将人因问题元素与解决措施混为一谈。解决措施是解决该问题的尝试措施，它描述了一系列可以改善人因问题影响的测量、分析与评估手段。这显然不是人因问题元素的一部分。提出人因问题元素的目的是HF专家为了发现人因问题的具体方面，辨识这些具体方面是为了从更多的角度解决这一问题。毕竟，问题的解决方式总是多元的。人因问题也可以被包含、分解甚至替换，提出人因问题元素的过程正是考虑到人因问题的这一特点。

3.将HFICs分类

HFICs的提出依赖于HF专家的经验与想象力，这也是人因分析、人因设计所需要的。我们可以将HFICs看成是一类经验数据，针对不同的HF问题及不同的评估背景，HFICs是显著不同的。但是，HFICs的类别可能是相同的。对HFICs添加标签或类别的目的是抽象出这些问题元素的内涵及影响。另一个目的是减少HFICs的冗余程度，HF专家可以依据人因问题的分析背景将其归纳为若干“主题”。例如，针对上述HFICs被归纳为“是否可以改变位置”及“是否能够增强显示细节”两个主题。或者也可以表述为“位置能够影响观看效果吗？”及“显示效果会影响操作员观看吗？”

经过HFICs的提出，及HFICs类别的主题归纳，HF专家可以完善的分析特定人因问题的各个方面。这为问题的最终解决提供了必要的分析资料。

4.问题元素的可能影响

并不是所有的HFICs都可以得到解决，我们需要进一步分析其影响。这可以使HF专家抓住问题的主要方面。这些影响之间可能存在着因果或相关关系。我们很难通过HFICs发现这种关系，但可以通过描述这些HFICs造成的影响来分析HFICs的重要程度。HFICs造成的影响通常是绩效方面的。但是，随着人因工程学在社会技术系统中逐渐成熟地应用，我们也推荐HF专家关注HFICs对系统用户造成的安全、健康、舒适的影响，这将有助于增强系统的可靠性，降低误工率进而增进人类的福祉。

5.计划措施

HF专家需要根据HFICs，及其产生的影响提出可能的人因工程举措(即计划措施)。这里的举措不是严格的人因方法，但该改善措施明确指定了人因方法的选择目标或范围。改善措施是人因干预的结果，也是人因方法的实施目标。改善措施有助于解决、预防或缓解HFICs的影响。

通过计划措施提出设计要素是合理的。例如，针对上述问题，计划措施可以是“改变操作员与显示器的空间位置”，这就需要针对操作员的工作场所进行空间布局优化设计。如果计划采取的措施是“改善显示内容结构，增强信息操作员对信息的感知”，这就需要针对显示器及其显示的信息内容进行显示界面优化设计。

但是要选择并实施人因方法，还需要对问题元素的可能影响和计划措施开展进一步的分析。问题元素及采取的计划措施不可能全部存在，人因专家需要对可能的影响的重要性及计划措施的可行性进行评价。如果可能产生的影响很重要且计划措施具有可行性，则可以据此提出人因设计要素。否则将重新提出人因问题，再次进行分析。

6.人因设计要素

人因设计要素反映了采用人因工程学方法进行设计的主题，这些设计主题将为下一步人因方法类别的提出给出明确范围。人因分析和评估方法具有特定的分析和评估目标，该目标与设计主题是相关的。但是，设计的主题并非都对应了人因方法的类别。

人因设计要素主要包括空间布局优化设计、系统功能优化设计、显示界面优化设计、人机交互设备优化设计、环境舒适性设计等。其主题大致可分为人机系统设计、人机适配性设计、环境舒适性设计。人机系统设计的目的是在确保人的安全与舒适的前提下提高系统的综合绩效。人机适配性设计主要分析机器和设备对于人的使用要求的几何适配性。环境舒适性设计主要分析人在人机系统所处的环境中的光照、噪音、热量、气味、触感等方面的舒适性。人机适配性和环境舒适性的设计目的是确保人的安全与舒适，同时也能有效提升系统的综合绩效。

人机适配性和环境舒适性设计一般有可供参考的人因设计标准(仅列举部分人因标准)，如人体测量标准ISO 14738、人的体力与姿势限制标准ISO 11226、视觉显示标准ISO9241、热环境标准ISO 7243、听觉标准ISO 7731等等。这些标准中明确指出了影响人类工作安全及舒适性的人体、环境因素，所以对于人机适配性和环境舒适性设计无需采取人因工程学方法对这些因素进行评估。设计师可以直接使用相应人因标准进行工程设计。但是对于人机系统设计还需要实施一系列人因工程方法以分析、设计及评估相应的人因学因素。

7.人因工程方法类别

Stanton总结了11类人因工程方法，具体请参见下表，人因工程师可以根据提出的人因设计要素，选择相应的人因工程方法类别。因为每个方法类别都代表了特定的人因评估目标，每个方法类别包含了若干个具体的人因方法。

每个人因设计要素可以对应一个或多个人因工程方法。如针对系统功能优化的设计要素，可以采用任务分析方法对系统的关键任务进行分析，在此基础上结合情景意识评估技术确保操作员能够有效的与系统进行交互。实际上单一的人因方法难以解决大多情况下的人因问题，因此需要将人因方法组合使用，以解决复杂的人因问题。

8.调研人因方法特征

只有同时明确问题与方法，才能够选择合适的方法。人因方法特征是选择人因方法时必须考虑的因素。通过对人因工程方法及具体工程案例的大量调研，我们分析了人因方法的适用范围、成本、信效度、时间压力等因素。适用范围实际上是人因方法的评估目标，其与人因方法的类别一致。我们提出了基于人因方法特征的人因方法综合评估体系，具体请参见图6。人因方法特征为：信度、效度、应用时间及训练时间、所需工具和所需人数。信度是指采取同样的方法对同一对象重复进行测量时，其所得结果相一致的程度。效度是指测量工具或手段能够准确测出所需测量的事物的程度。应用时间是实施人因方法所需要的时间。训练时间是掌握人因方法所需要的时间。所需工具是指实施人因方法所需要的工具的成本。所需人数是指实施人因方法时需要的被试人数及其他参与人员的人数，其代表了实施人因方法所需要的人力成本。

9.模糊综合评价

由于人因方法的评价具有一定的模糊性，本模型将其设定为5个等级：

V＝(很高,高,中等,低,很低) (1)

使用三角线性隶属度函数，其公式如下：

将所有因子的值(标准化后)带入隶属度函数中，求得各参数对五个等级I，II，III，IV，V隶属度，由此得到模糊评价矩阵

式中，Y为评价因子的隶属度；n为一级评价指标的个数，m为每个一级指标下的二级指标的个数，k为待评价的方法的个数。

人因方法评估体系中每一层的权重需要根据方法的应用场景进行设置。信效度、时间压力、成本的权重可设置为A_n＝(a₁,a₂,a₃)，底层的权重为A_n-m＝(a_n-1,a_n-2)。其中，m为每个一级指标下的二级指标的个数。

将调研得到的各个方法的标准化值代入隶属度函数，则可以确定各一级指标分别对Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，IV，V的综合评价结果。假设求得的模糊评价矩阵为R_n，可得每个一级指标的评价向量B_n。其中，

为模糊算子。

由上述各单因素评价结果可得总的评价矩阵R：

由于已知U＝(u₁,u₂,u₃)的评价权重向量为A_n＝(a₁,a₂,a₃)，则综合的评价结果为：

最终的综合评价向量中，得分最高的方法为推荐的人因方法。

方法是解决问题的一种特定手段，选择方法需要对问题及方法有足够的了解。对问题进行充分详细的分析可以保证方法选择的准确性，并且对方法的选择要依据专家对方法的适用性的判断。判断需要涉及到许多与方法特征相关的指标因素，然而难以对每个指标和因素的评价值进行量化，所以可采用模糊语言给出不同程度的评价值，最后将评估指标和因素的评价值综合。模糊综合评价模型可以采用相对客观的分析方法，考虑人因方法的各个特征，进而对人-系统整合方法进行综合评价与选择。

以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种用于复杂人机系统选择人因方法的方法，其特征在于，包括：

基于对复杂人机系统的人因需求分析提出多个人因问题；

分别对每个所述人因问题进行分析以获取多个人因问题元素；

将所述多个人因问题元素按照预设规则进行分类以形成多个类别；

针对每个类别分别计算重要程度并提出计划措施；

对每个类别的所述重要程度及所述计划措施进行评价分析；

基于所述评价分析的结果满足预设要求，采用第一预设方法选择出满足条件的人因方法。

2.根据权利要求1所述的用于复杂人机系统选择人因方法的方法，其特征在于，所述采用第一预设方法选择出满足条件的人因方法包括：

根据与满足预设要求的所述评价分析的结果相对应的所述类别提出人因设计要素；

依据所述人因设计要素判断是否需要对人因设计进行适用性分析；

基于需要对所述人因设计进行适用性分析，采用第二预设方法选择出满足条件的人因方法。

3.根据权利要求2所述的用于复杂人机系统选择人因方法的方法，其特征在于，所述采用第二预设方法选择出满足条件的人因方法包括：

根据所述人因设计要素选择相应的人因工程方法类别；

调研所述人因工程方法类别中各个人因方法的特征，并基于所述特征提出人因方法综合评估体系；

利用所述综合评估体系对各个人因方法进行模糊综合评价以选择出满足条件的的人因方法。

4.根据权利要求3所述的用于复杂人机系统选择人因方法的方法，其特征在于，所述人因方法的特征包括信度、效度、应用时间、训练时间、所需工具和所需人数。

5.根据权利要求2所述的用于复杂人机系统选择人因方法的方法，其特征在于，所述采用第一预设方法选择出满足条件的人因方法还包括：

基于不需要对所述人因设计进行适用性分析，采用人因标准进行工程设计以生成满足条件的人因方法。

6.根据权利要求5所述的用于复杂人机系统选择人因方法的方法，其特征在于，所述人因设计要素包括：空间布局优化设计、系统功能优化设计、显示界面优化设计、人机交互设备优化设计、环境舒适性设计。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于复杂人机系统选择人因方法的方法，其特征在于，还包括：

基于所述评价分析的结果不满足所述预设要求，重复执行以上步骤直至所述评价分析的结果满足所述预设要求。

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