張 征， 劉維平， 聶俊峰， 傅斌賀

(裝甲兵工程學(xué)院 機(jī)械工程系，北京 100072)

時(shí)間壓力對(duì)車載信息終端操作績(jī)效影響的實(shí)驗(yàn)研究

張 征， 劉維平， 聶俊峰， 傅斌賀

(裝甲兵工程學(xué)院 機(jī)械工程系，北京 100072)

為研究時(shí)間壓力與車載信息終端操作績(jī)效的關(guān)系，在激活理論的基礎(chǔ)上提出了研究假設(shè)，并采用組內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法，選取信息錄入作為基本任務(wù),探究5個(gè)時(shí)間壓力水平下乘員作業(yè)績(jī)效的變化規(guī)律.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：時(shí)間壓力對(duì)操作績(jī)效有顯著影響，中等時(shí)間壓力水平下的績(jī)效水平較高，趨勢(shì)基本符合實(shí)驗(yàn)假設(shè).研究結(jié)果可為乘員組訓(xùn)的時(shí)間壓力設(shè)定提供一定的參考.

時(shí)間壓力；車載信息終端；作業(yè)績(jī)效

隨著信息化建設(shè)的不斷深化，車載信息終端已經(jīng)成為現(xiàn)代裝甲裝備的標(biāo)配，乘員面臨的短時(shí)應(yīng)急情況逐漸增多，其工作任務(wù)趨于多元化,并且工作負(fù)荷增大.因此,如何在時(shí)間壓力下保持較高水平的作業(yè)績(jī)效是一個(gè)值得探究的問題.

時(shí)間壓力指的是操作人員在多大程度上感覺沒有充足的時(shí)間來(lái)完成任務(wù),可用時(shí)間負(fù)荷進(jìn)行描述，即可利用的限定時(shí)間與人感知所要花費(fèi)時(shí)間的比值[1-2].目前，國(guó)內(nèi)外已有文獻(xiàn)探討了時(shí)間壓力與人的行為之間的關(guān)系，Dill和Congelosi認(rèn)為時(shí)間壓力與人的生理反應(yīng)密切相關(guān)，真正的時(shí)間壓力會(huì)誘發(fā)脈搏的跳動(dòng)頻率及肩部運(yùn)動(dòng)的速度變化等生理反應(yīng)[3].Hockey和Hamilton在Svenson和Edland的研究基礎(chǔ)上提出當(dāng)時(shí)間限制強(qiáng)加在個(gè)體上時(shí)會(huì)引發(fā)人的情感反應(yīng)，它使得個(gè)體出現(xiàn)焦慮、緊張、痛苦等感受，從而影響任務(wù)的完成質(zhì)量[4].總的來(lái)看，時(shí)間壓力對(duì)人行為的影響既可以是生理方面的，也可以是心理方面的.

針對(duì)時(shí)間壓力對(duì)作業(yè)績(jī)效的影響研究主要集中在時(shí)間知覺模型和激活理論的應(yīng)用上[5-6].激活理論指出時(shí)間壓力與個(gè)體行為間的關(guān)系普遍呈現(xiàn)“倒U型”，即個(gè)體行為的最佳狀態(tài)出現(xiàn)在中等時(shí)間壓力的情況下；然而，Zakay和Wooler則表明時(shí)間壓力與績(jī)效的這種關(guān)系并不適合于所有的任務(wù)類型[7-8].綜上，相關(guān)研究并未對(duì)時(shí)間壓力與績(jī)效之間的關(guān)系給出統(tǒng)一的界定.

為此，文章采用工效學(xué)實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)一步研究時(shí)間壓力對(duì)裝甲車輛乘員作業(yè)績(jī)效的影響，力求降低時(shí)間壓力帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)，提高乘員信息處理過程中的可靠性.

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)驗(yàn)假設(shè)

基于時(shí)間壓力與作業(yè)績(jī)效關(guān)系的相關(guān)文獻(xiàn)分析，文章提出以下基本假設(shè)：乘員操作車載信息終端時(shí)，時(shí)間壓力對(duì)作業(yè)績(jī)效影響顯著，過高或過低的時(shí)間壓力水平下作業(yè)績(jī)效均無(wú)法達(dá)到峰值.

1.2 被試者

為保證被試者的同質(zhì)性，對(duì)45名自愿參與本實(shí)驗(yàn)的軍校學(xué)員進(jìn)行了選拔，具體選拔項(xiàng)目包括：年齡、卡特爾16種人格因素測(cè)驗(yàn)、808神經(jīng)類型測(cè)驗(yàn)和精神狀態(tài)測(cè)量，剔除了年齡過大、參試動(dòng)機(jī)不恰當(dāng)、精神狀態(tài)不佳、情緒易受擾動(dòng)和心理能力偏弱的志愿者，最終篩選30名學(xué)員作為被試對(duì)象，年齡在20-25歲之間(平均年齡為22.7歲，標(biāo)準(zhǔn)差1.8歲)、工程類專業(yè)、身體健康、均為右利手且無(wú)信息終端操作經(jīng)驗(yàn).

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與環(huán)境

實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備為車載信息終端作業(yè)模擬測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái).該平臺(tái)硬件界面由兩部分構(gòu)成：信息顯示區(qū)為可觸摸操作的液晶顯示屏(10.4寸標(biāo)屏，分辨率1280*720)，用于顯示信息及反饋被試者操作情況；操作控制區(qū)包含不同類型和功能的按鍵，是被試者完成信息錄入操作、與終端進(jìn)行人機(jī)信息交互的區(qū)域.圖1為實(shí)驗(yàn)設(shè)備界面的布局示意圖.

系統(tǒng)的軟件以計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，基于Labview編程語(yǔ)言自主研發(fā)，模擬戰(zhàn)場(chǎng)信息收集、處理、顯示及分發(fā)等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)從系統(tǒng)管理、實(shí)驗(yàn)測(cè)試到數(shù)據(jù)記錄與分析.

同時(shí)，為了消除振動(dòng)、噪聲、照明等環(huán)境因素的影響，實(shí)驗(yàn)在室內(nèi)進(jìn)行，光線充足，空間寬闊且無(wú)噪聲.

圖1 車載信息終端硬件界面示意圖

1.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

根據(jù)研究目的，在正式實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，通過訓(xùn)練使被試者熟悉終端，排除學(xué)習(xí)效應(yīng)的干擾，并為正式實(shí)驗(yàn)的條件設(shè)置提供依據(jù).正式實(shí)驗(yàn)采用單因素組內(nèi)設(shè)計(jì)，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)假設(shè)的正確性.

1.4.1 實(shí)驗(yàn)任務(wù)

實(shí)驗(yàn)任務(wù)應(yīng)具備“戰(zhàn)時(shí)常用”、“敏感性強(qiáng)”“差異顯著”3大特性.信息錄入任務(wù)作為車載信息終端的典型操作任務(wù)，對(duì)被試者的注意、反應(yīng)及記憶能力的要求較高，能全面反應(yīng)終端信息化作業(yè)特點(diǎn)，滿足實(shí)驗(yàn)需求，故將其作為實(shí)驗(yàn)任務(wù).此任務(wù)包括“錄入上報(bào)”、“選擇目標(biāo)屬性”、“選擇目標(biāo)性質(zhì)”、“輸入目標(biāo)數(shù)量”、“選擇目標(biāo)方位”、“輸入目標(biāo)速度”6個(gè)基本信息處理步驟.

1.4.2 實(shí)驗(yàn)條件

確定實(shí)驗(yàn)任務(wù)后，根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)基本條件進(jìn)行設(shè)定，見表1.

表1 實(shí)驗(yàn)的基本條件設(shè)置

實(shí)驗(yàn)時(shí)間壓力水平設(shè)定參考Zaky和Wooler的研究，根據(jù)后臺(tái)記錄的被試者預(yù)實(shí)驗(yàn)熟練階段的任務(wù)完成時(shí)間，計(jì)算出平均任務(wù)完成時(shí)間作為時(shí)間基準(zhǔn)值，將基準(zhǔn)時(shí)間分別乘以5個(gè)時(shí)間壓力系數(shù)得到絕對(duì)壓力水平，如表2所示.

表2 時(shí)間壓力水平設(shè)置

1.4.3 實(shí)驗(yàn)績(jī)效指標(biāo)

Kawado等[9]的研究表明錄入績(jī)效可從全面性、及時(shí)性與準(zhǔn)確性這3個(gè)方面衡量.實(shí)驗(yàn)選取錄入加工率、任務(wù)完成時(shí)間和失誤率作為作業(yè)績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)，具體表述如下.

1)錄入加工率

(1)

2)任務(wù)完成時(shí)間

(2)

式中：Tj為第j名被試者的平均任務(wù)完成時(shí)間；n為被試者總?cè)藬?shù).

3)錄入失誤率

(3)

式中：eij為第j名被試者執(zhí)行信息錄入第i步操作的錯(cuò)誤次數(shù)；nij為第j名被試者第i步操作的總執(zhí)行次數(shù).

1.5 實(shí)驗(yàn)流程

1)對(duì)被試者進(jìn)行集中實(shí)驗(yàn)講解，明確實(shí)驗(yàn)程序和要求.

2)安排一組練習(xí)任務(wù)，時(shí)間為3分鐘，完成后組織休息2分鐘(練習(xí)任務(wù)不記錄結(jié)果).

3)設(shè)定實(shí)驗(yàn)條件和因素水平，為消除疲勞對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，采用交替方式進(jìn)行.

4)系統(tǒng)自動(dòng)記錄作業(yè)績(jī)效數(shù)據(jù)，若被試者沒有在設(shè)定的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)，則程序會(huì)自動(dòng)停止.

5)每完成一個(gè)時(shí)間水平的實(shí)驗(yàn)后填寫Ariely編制的時(shí)間壓力檢測(cè)量表和美國(guó)航空航天局(NASA)開發(fā)的NASA-TLX(Task Load Index，任務(wù)負(fù)荷指數(shù)量表)評(píng)價(jià)量表分別評(píng)價(jià)時(shí)間壓力操縱性和被試者的腦力負(fù)荷.

6)休息2分鐘后，更換因素水平，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟.

2 結(jié)果分析

2.1 操作績(jī)效數(shù)據(jù)分析

Ariely檢測(cè)表的時(shí)間壓力操縱性檢驗(yàn)結(jié)果表明，被試者在5個(gè)壓力水平下感受到時(shí)間壓力存在顯著差異(P=0.002)，因此,設(shè)定的時(shí)間壓力施加成功，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有效.對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)果如下.

1)錄入加工率

5種時(shí)間壓力狀態(tài)下,被試者的信息錄入加工率的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3所示.

表3 不同時(shí)間壓力下錄入加工率的描述統(tǒng)計(jì)量

表3結(jié)果表明：隨時(shí)間壓力的增加，錄入加工率呈下降趨勢(shì)，即乘員實(shí)際完成的任務(wù)數(shù)量逐漸減少.方差分析結(jié)果(F=62.729，P=0.000<0.05)表明,時(shí)間壓力對(duì)被試者的錄入加工率有顯著影響.

2)任務(wù)完成時(shí)間

表4為5種時(shí)間壓力狀態(tài)下的任務(wù)完成時(shí)間的平均值和K-S檢驗(yàn)結(jié)果.

表4 任務(wù)完成時(shí)間及K-S正態(tài)檢驗(yàn)概率值

可以看出，不同時(shí)間壓力下的被試者信息錄入任務(wù)完成時(shí)間服從正態(tài)分布，并且隨著時(shí)間壓力增加，T呈現(xiàn)減小趨勢(shì).為進(jìn)一步分析時(shí)間壓力狀態(tài)對(duì)信息錄入任務(wù)完成時(shí)間的主效應(yīng)是否顯著，采用單因素方差分析.結(jié)果(P=0.002<0.05)表明時(shí)間壓力對(duì)任務(wù)完成時(shí)間有顯著影響.

3)錄入失誤率

錄入失誤率的估算邊際均值圖和正態(tài)檢驗(yàn)結(jié)果分別如圖2及表5所示.

圖2 失誤率估算邊際均值圖

表5 錄入失誤率的K-S正態(tài)檢驗(yàn)值

可以看出，隨著時(shí)間壓力系數(shù)的增加，錄入失誤率基本呈現(xiàn)下降趨勢(shì)且不同時(shí)間壓力下的錄入失誤率數(shù)據(jù)不服從正態(tài)分布.對(duì)數(shù)據(jù)采取Kruskal-Wallis秩和檢驗(yàn)，以考察各時(shí)間壓力水平所對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)秩的均值是否存在顯著差異，結(jié)果(P=0.030<0.05)表明時(shí)間壓力水平對(duì)失誤率存在顯著影響.

2.2 NASA-TLX主觀評(píng)價(jià)

5種時(shí)間壓力水平下,被試者NASA-TLX的平均值如表6所示.

表6 不同時(shí)間壓力下NASA-TLX的均值

由表6可知被試者的腦力負(fù)荷隨時(shí)間壓力的增加而逐漸增大，這說明被試者需要更多的腦力資源來(lái)完成任務(wù).

3 討 論

車載信息終端操作是包含認(rèn)知活動(dòng)的典型信息處理過程，要求乘員在定額時(shí)間內(nèi)根據(jù)接受的刺激做出一系列相應(yīng)判斷和行動(dòng).有以上數(shù)據(jù)分析結(jié)果可知，時(shí)間壓力對(duì)被試者的信息錄入的錄入加工率、任務(wù)完成時(shí)間和失誤率均存在顯著影響.

低時(shí)間壓力下被試者平均任務(wù)完成時(shí)間較長(zhǎng)，但其錄入加工率高且操作失誤率低.結(jié)合孔繁森[10]等人的研究及實(shí)驗(yàn)主觀評(píng)價(jià)表可知，在時(shí)間壓力水平比較低的情況下，被試者的腦力負(fù)荷較小，注意力難以集中，產(chǎn)生拖延心理；同時(shí)由于時(shí)間限制較松，被試者容易忽略時(shí)間要求而專心保證操作的正確率.

時(shí)間壓力處于中等水平時(shí)，被試者感到時(shí)間的緊迫性加大，因而注意力比較集中，時(shí)間要求的提高成功調(diào)動(dòng)了被試者的積極性，使其更加專注于實(shí)驗(yàn)，因此其操作速度增加，使得錄入加工率仍能保持較高的水平且失誤率變化不大.

時(shí)間壓力處于較高水平時(shí)，被試者的腦力負(fù)荷明顯加大，腦力、體力的需求增加，執(zhí)行任務(wù)時(shí)需要付出更大的努力.此外，由于這種情景下的實(shí)驗(yàn)時(shí)間設(shè)定較嚴(yán)格，被試者很難完成全部的信息錄入任務(wù)，因而錄入加工率普遍較低，并且為了縮短任務(wù)完成時(shí)間，易采用信息處理的加速策略，犧牲了操作準(zhǔn)確性.

因此，綜合錄入加工率、任務(wù)完成時(shí)間及錄入失誤率3大指標(biāo)和主觀評(píng)價(jià)結(jié)果可知：過高或過低的時(shí)間壓力下被試者均無(wú)法達(dá)到最佳的作業(yè)狀態(tài)，而中等時(shí)間壓力水平卻能很好的調(diào)動(dòng)其記憶、注意力和反應(yīng)能力，使績(jī)效保持在較好的水平.這一結(jié)論與Payne以及Svenson等人的研究是一致的[11-12].

4 結(jié) 論

文章對(duì)時(shí)間壓力與終端操作績(jī)效的關(guān)系進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，得到以下結(jié)論.

1)時(shí)間壓力對(duì)3大績(jī)效指標(biāo)均存在顯著影響，且績(jī)效的總體趨勢(shì)基本符合激活理論.

2)組訓(xùn)時(shí)要合理設(shè)定時(shí)間壓力，盡量將可用操作時(shí)間設(shè)定為中等時(shí)間壓力水平，以保證訓(xùn)練效果.

3)鑒于實(shí)際作業(yè)有較高的視覺、聽覺、認(rèn)知和精神運(yùn)動(dòng)的需求，在下一步的研究中，應(yīng)著力加大基本信息作業(yè)能力的考察和訓(xùn)練力度，通過這幾個(gè)方面的訓(xùn)練來(lái)解決時(shí)間壓力下因注意力不集中、遺忘、拖延導(dǎo)致的作業(yè)績(jī)效低下的問題.

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Experimental Study about Effects of Time Pressure on Operating Performance in using Vehicle Information Terminal

ZHANG Zheng1， LIU Wei-ping， NIE Jun-feng， FU Bin-he

(Department of Mechanical Engineering，Academy of Armored Forces Engineering，Beijing 100072，China)

In order to explore the relationship between the time pressure and the operation performance of using a vehicle information terminal, some research hypotheses were put forward based on the activation theory and the method of an in-group experimental design was used. After selecting the information input as a basic task, the change rules in operating performance of the users were explored on five levels of the time pressure. The experimental results showed that the time pressure had a significant influence on the user’s operating performance, and that a higher level in performance occurred at a medium level of the time pressure. The trend of the change was in accord with the experimental hypothesis. The research results could provide a reference for the crew training to set the levels of the time pressure.

time pressure；vehicle information terminal；operation performance

1009-4687(2015)04-0010-05

2015-9-22

張 征(1993-),女,碩士.

TJ811

A