崔 凱

（西安郵電學(xué)院 管理工程學(xué)院，陜西 西安710061）

0 引言

人因工程學(xué)是一門研究人-機(jī)-環(huán)境三者之間相互關(guān)系的學(xué)科，是近幾十年發(fā)展起來的一門邊緣性應(yīng)用學(xué)科。該學(xué)科在發(fā)展過程中有機(jī)地融合了生理學(xué)、心理學(xué)、醫(yī)學(xué)、衛(wèi)生學(xué)、人體測量學(xué)、勞動科學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、社會學(xué)和管理學(xué)等學(xué)科的知識和成果，形成自身的理論體系、研究方法，研究和應(yīng)用的范圍非常廣泛并具有綜合性。該學(xué)科的研究目的在于設(shè)計和改進(jìn)人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)，使系統(tǒng)獲得較高的效率和效益，同時保證人的安全、健康和舒適[1]。

人因工程學(xué)的核心思想是重視系統(tǒng)中人的因素及其作用，注重人的主觀能動性。因此，在各種作業(yè)過程中，任務(wù)的難度、復(fù)雜性等屬性、環(huán)境條件、系統(tǒng)的可操作性等因素最終都要歸結(jié)到人的主觀感受和評價上。在很多場合，客觀指標(biāo)評價并不一定能獨立、確切地得到評價結(jié)果，而需借助人的主觀感受作為輔助評價，如在評價作業(yè)環(huán)境過程中，溫度值雖然是一個重要的參考指標(biāo)，但是不同的人在相同的溫度所感受到的主觀舒適度會有差異，因此評價作業(yè)環(huán)境就不能單純使用溫度一個指標(biāo)，而必須考慮人的主觀感受。

人的主觀評價方法是人因工程學(xué)特有的重要研究方法，也是在該學(xué)科研究領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛、效果很好的一種方法。本文的目的是對主觀評價方法在人因工程學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行一個簡單的述評。

1 腦力負(fù)荷的主觀評價技術(shù)

腦力負(fù)荷是指人在執(zhí)行腦力任務(wù)中的負(fù)荷大小。常用的腦力負(fù)荷測量技術(shù)有四類[2]：主任務(wù)測量法、次任務(wù)測量法、生理心理指標(biāo)度量法以及主觀評價技術(shù)。其中最有效、使用最廣泛的一類技術(shù)就是主觀評價技術(shù)，它具有：無侵入性、使用簡單、信度效度較高、高的敏感性和被試接收程度等顯著優(yōu)點，國內(nèi)外大量研究都顯示出主觀評價技術(shù)在腦力負(fù)荷度量方面的優(yōu)越性[3-6]。

目前最流行的幾個主觀評價技術(shù)是：（1）庫柏-哈柏修正法（Modified Cooper-Harper method，MCH）[7]，是一個 1 維量表，要求被試按照所執(zhí)行的任務(wù)難度對其進(jìn)行評分，主觀評分共分10個等級，最后得到一個介于1～10之間的數(shù)字作為任務(wù)主觀難度得分，數(shù)字越大代表難度越高；（2）主觀負(fù)荷評估技術(shù)(subjective workload assessment technique,SWAT)[8]，是一個多維腦力負(fù)荷評價量表。由三個條目組成，即時間負(fù)荷(time load,T)努力負(fù)荷（effort load,E)、心理緊張負(fù)荷（psychological stress load,S)，每一條目均分為輕、中、重三個等級，上述三個條目共有3×3×3=27種組合，研究者根據(jù)這27種組合制成27張卡片，要求受試者在對一腦力負(fù)荷進(jìn)行評價之前，先對這27張卡片所代表的負(fù)荷，根據(jù)他們自己的感覺從小到大進(jìn)行排序，根據(jù)受試者的排序情況來確定三個條目對其總腦力負(fù)荷的貢獻(xiàn)大小(即重要性)。為此，根據(jù)每個條目的相對重要性，形成了六個理論上的排序組，如TES組代表受試者認(rèn)為時間負(fù)荷最重要，努力負(fù)荷次之，而心理緊張負(fù)荷重要性最小。其余各組意義類推。最后根據(jù)卡片在負(fù)荷排序表中的位置換算為0～100之間的數(shù)值，數(shù)值越大代表負(fù)荷越高。（3）NASA任務(wù)負(fù)荷指數(shù)量表(NASA task load index,NASA-TLX)[3]也是一個多維腦力負(fù)荷評價量表。該量表由六個條目組成，即腦力需求(Mental Demand,MD)、體力需求(Physical Demand,PD)、時間需求(Temporal Demand，TD)、努力程度(Effort,EF)、業(yè)績水平(Performance,PE)以及受挫程度(Frustration Level,FR)。使用時，首先要求被試根據(jù)任務(wù)情況分別對六個條目進(jìn)行打分（范圍1～100），負(fù)荷越高，分?jǐn)?shù)也就越高；然后給出這6個條目的重要性權(quán)重，最后把所有分?jǐn)?shù)進(jìn)行加權(quán)平均，得到總的腦力負(fù)荷主觀評價得分。

2 體力負(fù)荷的主觀評價技術(shù)

體力負(fù)荷是指人體單位時間內(nèi)承受的體力工作量的大小。目前體力負(fù)荷的測定方法一般包括三種[1]：生理變化測定方法、生化變化測定方法和主觀感覺測定方法，其中主觀感覺測定是測定體力負(fù)荷最方便也是較常用的方法。

自認(rèn)勞累分級（ratings of perceived exertion，RPE）量表是使用極為廣泛的一個測定體力負(fù)荷的方法。由Borg設(shè)計[9]，被試根據(jù)自己對體力任務(wù)負(fù)荷大小的主觀感受填寫從6到20的評分，評分越高代表主觀努力程度大。該方法對測定體力勞動的強(qiáng)度具有很好的效果，并得到了廣泛應(yīng)用[10]。

3 疲勞的主觀測定方法

研究表明，人的疲勞可以從三個方面表現(xiàn)出來：身體的生理變化，如心率、血壓的變化；作業(yè)能力下降，如對特定信號的判斷錯誤增加；疲勞的自我體驗。因此，疲勞的測定方法也包括四類：生化法、生理心理測定法、工作績效測定和主觀評價方法。

目前比較成功的疲勞的主觀測定方法是日本產(chǎn)業(yè)衛(wèi)生學(xué)會提出的疲勞自覺癥狀調(diào)查量表[11]。該量表將疲勞癥狀分為身體、精神和神經(jīng)感覺三項，每一項分為10種，其中身體癥狀包括：頭重、頭痛、全身不適、打呵欠、腿軟、身體某處不適、出冷汗、口干、呼吸困難、肩痛；精神癥狀包括：頭腦不清、思想不集中、不愛說話、焦躁、精神渙散、對事物冷淡、常忘事、易出錯、對事不放心、困倦；神經(jīng)感覺癥狀包括：眼睛疲倦、眼睛發(fā)干和發(fā)滯、動作不靈活和失誤、站立不穩(wěn)、味覺變化、眩暈、眼皮或肌肉發(fā)抖、耳鳴和聽力下降、手腳打顫、動作不準(zhǔn)確，被試根據(jù)自身感受選擇這些癥狀，然后專家填寫后的量表判斷其疲勞程度。

4 人對環(huán)境刺激的主觀感覺評價

從人因工程學(xué)的角度，環(huán)境包括聲音、光、溫度、濕度、空氣狀況等。人對這些環(huán)境刺激的主觀感覺評價是指導(dǎo)作業(yè)環(huán)境設(shè)計的重要參考。

心理物理學(xué)對人的主觀心理量和客觀刺激的物理量之間的關(guān)系進(jìn)行了很多經(jīng)典研究，其中最著名的是“費希納定律”[12]，它預(yù)測了心理量和物理量之間的對數(shù)關(guān)系。該定律的數(shù)學(xué)表達(dá)公式為：

上式中，Ψ是心理感覺的量值，Φ是物理刺激的單位數(shù)量，K為固定系數(shù)；該公式可解釋為：人的主觀感覺強(qiáng)度的變化和刺激強(qiáng)度的對數(shù)變化成正比。人們已經(jīng)將這個公式及方法應(yīng)用到對各種環(huán)境刺激的評價之中，對于不同的感覺通道和刺激方式，K值不同。

4.1 聲音

聲音的物理度量指標(biāo)包括頻率、波長、聲壓級，人對聲音的主觀感覺主要有聲音的響度和計權(quán)聲級。

聲音的響度是人耳對聲音強(qiáng)度的主觀感受，與聲音的頻率和聲強(qiáng)有關(guān)，單位是宋（sone）。頻率越高，聲壓級越高，人感受到的響度越高。

計權(quán)聲級是考慮了人耳對不同頻率的聲音的不同感受特性，通過對不同頻率聲音加權(quán)計算而得到的聲壓級，單位為分貝（dB）。

4.2 振動

一個質(zhì)點或者物體沿著直線或弧線相對于基準(zhǔn)位置作來回運動稱為振動。振動的基本物理量包括振幅、頻率、速度和加速度。振動環(huán)境對人體有影響，雖然就本文參考文獻(xiàn)所及，還沒有一個特別普及的考察人對振動的主觀感受的成熟工具，但是研究已經(jīng)得到了一些基本的結(jié)論，比如：坐姿的人，對1～2赫茲的振動感覺舒適，對4～8赫茲的振動感覺不適；30～300赫茲的振動則會引起局部和全身振動疾病[1]。

4.3 光

光的度量物理量包括光通量、發(fā)光強(qiáng)度、亮度和照度等。不同的人在不同的工作要求下對光的主觀感受也不同。光環(huán)境影響人的工作效率、主觀舒適度和情緒。我國已經(jīng)于2004年12月開始實行《工業(yè)企業(yè)照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2004[13]，該文件為各種工作環(huán)境中的照明條件設(shè)計設(shè)定了標(biāo)準(zhǔn)。

但是目前對光環(huán)境的主觀綜合評價方法尚未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，一個比較常用的工具是光環(huán)境指數(shù)綜合評價法[1]。該方法考慮了光環(huán)境對人的多種影響因素，通過問卷考察被試的主觀感受。評價因素包括10項：（光環(huán)境的）第一印象、照明水平、眩光感覺、亮度分布、光影、顏色顯現(xiàn)、光色、表明裝修與色彩、室內(nèi)結(jié)構(gòu)與陳設(shè)、同室外的視覺聯(lián)系；每項因素都有好、一般、不好、很不好四個備選項，最后綜合各個因素，得到人對光環(huán)境的主觀綜合感受。

4.4 微氣候環(huán)境

微氣候是指工作環(huán)境的局部氣候條件，主要包括空氣溫度、空氣濕度、氣流溫度以及熱輻射條件等指標(biāo)。這幾個指標(biāo)各有其物理測量方法。人體對微氣候環(huán)境的主觀感覺是對環(huán)境狀況進(jìn)行評價的重要指標(biāo)。

目前已有的對微氣候環(huán)境進(jìn)行主觀評價的方法[1]有：（1）不舒適指數(shù)（Discomfort index,DI）法，該方法綜合考慮溫度和濕度對人體舒適程度的影響；（2）有效溫度（感覺溫度）法，有效溫度是指根據(jù)人體具有同等溫?zé)岣杏X的最低氣流速度和氣溫的等效溫標(biāo)。該方法綜合考慮溫度、濕度、氣流速度和熱輻射對人體主觀感受的影響；（3）三球溫度指數(shù)（Wet Bulb Globe Temperature Index,WBGT）法，該方法考慮干球濕度、相對濕度、平均輻射溫度和風(fēng)速，是綜合評價人體接觸作業(yè)環(huán)境熱負(fù)荷的一個基本參量。

5 人對機(jī)器系統(tǒng)的主觀感覺評價

機(jī)器系統(tǒng)是人機(jī)系統(tǒng)中的客體，屬于人機(jī)系統(tǒng)的子系統(tǒng)，包括人所操縱的各種機(jī)器設(shè)備、工具以及與人的交互界面等。在人機(jī)系統(tǒng)中，機(jī)器的可用性和效率具有極為重要的作用，機(jī)器子系統(tǒng)的性能直接影響整個人機(jī)系統(tǒng)的性能高低。對人機(jī)系統(tǒng)的評價主要包括定性和定量方法，在評價中綜合考慮多個因素。

人機(jī)系統(tǒng)的種類繁多，不同作業(yè)中的要求、復(fù)雜性以及關(guān)鍵要素等都不一樣，因此所用的評價方法也各有千秋。一般來說，從人的角度對機(jī)器系統(tǒng)進(jìn)行評價，要考慮其工作性能、宜人性、安全性、整體性以及可維護(hù)性。

一個通用性很強(qiáng)的主觀評價方法是系統(tǒng)分析方法[14]。它在評價過程中體現(xiàn)系統(tǒng)思想，主要步驟是：（1）確定系統(tǒng)目標(biāo)和子目標(biāo)；（2）評價各個子目標(biāo)權(quán)重；（3）對各個子目標(biāo)進(jìn)行打分并加權(quán)，得到最終評價。該方法可針對不同的工作和系統(tǒng)要求，靈活調(diào)整子目標(biāo)和權(quán)重。

人機(jī)交互界面是連接機(jī)器和人的重要環(huán)節(jié)，人機(jī)交互界面的評價是人機(jī)系統(tǒng)評價的重要應(yīng)用方面，而且這一部分的相關(guān)研究和成果也很豐富。這一部分的典型研究包括：顯示器、指針、信號燈、標(biāo)志符號、警報器、控制器、顯示－控制界面的組合等。在這些界面的設(shè)計和評價中，綜合考慮人的生理、心理特征、習(xí)慣、使用人群以及與其他界面的協(xié)調(diào)性等因素。

人對機(jī)器系統(tǒng)的評價是主觀方法在人因工程學(xué)領(lǐng)域使用最廣泛、作用最大、效果最好的一個分支，幾乎任何人機(jī)系統(tǒng)，大到航天飛機(jī)的發(fā)射系統(tǒng)，小到個人操作手機(jī)這樣的系統(tǒng)，都可以用這種方法來評價其效率和性能，而且目前很多世界知名企業(yè)，如Nokia手機(jī)、豐田汽車等，有專門的人因工程團(tuán)隊來設(shè)計和評價其產(chǎn)品性能，其中一個重要方面就是“以用戶為中心的可用性設(shè)計與評價”。

6 主觀方法在人因工程相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用

人因工程的相關(guān)領(lǐng)域涉及心理學(xué)、生理學(xué)、醫(yī)學(xué)等，在這些領(lǐng)域的研究中也有很多主觀評價方法可以借鑒。

6.1 情緒

現(xiàn)代研究者普遍認(rèn)為情緒是一種多維度的心理連續(xù)量。情緒一般都使用主觀評價的方法來度量，其中比較著名的是依扎德的維量等級量表（Dimensional Rating Scale,DRS）[12]和Plutchik的情緒－心境測查量表（Emotion-Mood Measurement Scale）[15]，前者將情緒劃分為愉快維、緊張維、沖動維和確信維四個維度，使用時讓被試對每個維度進(jìn)行打分，最后得到情緒的主觀綜合評價；后者則使用一個形容詞表格來度量人的情緒。

6.2 人格

人格是心理學(xué)研究的重要領(lǐng)域，很多研究成果也被應(yīng)用到工效學(xué)之中。主觀問卷方法是測量人格最有效的工具之一。最典型的主觀人格問卷有：明尼蘇達(dá)多相人格問卷、卡特爾16種人格因素問卷、艾克森人格問卷等[16]。

6.3 職業(yè)問卷

與職業(yè)有關(guān)的主觀問卷包括吉爾福德-齊默爾曼能力傾向量表、區(qū)分能力傾向測驗（DAT）、霍蘭德職業(yè)心理測驗、斯特朗—坎貝爾興趣問卷、庫德職業(yè)興趣調(diào)查表等[17]。

6.4 智力測量

對智力測量的主觀問卷研究由來已久，最著名的包括斯坦?！饶沃橇α勘?、韋氏成人智力量表等[16]。

人因工程相關(guān)領(lǐng)域的主觀評價方法還有很多，篇幅所限，在此不再一一贅述。

7 討論和展望

主觀評價方法在人因工程學(xué)及其相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用很廣泛，但是主觀評價方法不是人因方法學(xué)的全部，人因工程的研究依靠主觀和客觀方法的配合。主觀方法雖然具有無侵入性、使用簡單等突出優(yōu)點，但是由于人的主觀性容易導(dǎo)致測量結(jié)果受到無法度量或無法排除的因素影響，比如人在不同的心情條件下做同一份問卷，其結(jié)果可能會大相徑庭。這是主觀評價方法不可回避的缺陷。與此同時，使用一些客觀指標(biāo)則可能有效地排除這類方法隱含的缺陷。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，很多新的儀器和方法被應(yīng)用到人因工程領(lǐng)域，比如，使用腦成像技術(shù)來研究腦力活動的過程和機(jī)理。主觀評價方法在人因工程的應(yīng)用呈現(xiàn)出以下趨勢：（1）新的評價方法產(chǎn)生，考慮了更多、更全面的因素及過程；（2）主觀指標(biāo)和客觀指標(biāo)的整合，如Miyake[18]綜合使用包含心率變動率、手指電位和拇指排漢水平在內(nèi)的生理指標(biāo)和包含智力需求、時間需求以及努力程度的主觀指標(biāo)，形成一個總指標(biāo)來度量腦力負(fù)荷?？傊?，主觀評價方法是人因工程方法學(xué)的重要組成部分，具有良好的發(fā)展和應(yīng)用前景。

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