第四章人的因素

1、第四章第四章 人的因素分析人的因素分析 視覺功能及其特性 聽覺功能及其特性 人對刺激的反應特征 人的心理機能 4.1 4.1 人在人機系統(tǒng)中作用人在人機系統(tǒng)中作用 從廣義角度來看，人機系統(tǒng)是一個 “人人機器機器環(huán)境環(huán)境”系統(tǒng)。 信息接收信息處理控制動作（信息輸出）人機界面機器運行環(huán)境界面人與外界直接發(fā)生聯系的三個子系統(tǒng):感覺系統(tǒng)感覺系統(tǒng)神經系統(tǒng)神經系統(tǒng)運動系統(tǒng)運動系統(tǒng) 時間：時間：1979年3月28日凌晨4時危害：危害：6天以后，堆心溫度才開始下降，蒸氣泡消失引起氫爆炸的威脅免除了。100噸鈾燃料雖然沒有熔化，但有60%的鈾棒受到損壞，反應堆最終陷于癱瘓。 事故發(fā)生后，全美震驚，核電站附近的居

2、民驚恐不安，約20萬人撤出這一地區(qū)。美國各大城市的群眾和正在修建核電站的地區(qū)的居民紛紛舉行集會示威，要求停建或關閉核電站。美國和西歐一些國家政府不得不重新檢查發(fā)展核動力計劃。事件：事件：美國賓夕法尼亞州的三里島核電站第2組反應堆的操作室里，紅燈閃亮，汽笛報警，渦輪機停轉，堆心壓力和溫度驟然升高， 2小時后，大量放射性物質溢出。 美國三里島核電站事件美國三里島核電站事件 1979年3月28日凌晨4點, 在美國賓夕法尼亞洲的三里島核電站, 一個臨時的障礙引起該核電站一號機組供水系統(tǒng)和發(fā)動機自動關閉。 在零點幾秒之后，系統(tǒng)中建立的預備保險系統(tǒng)開始正常工作, 提供新的供水系統(tǒng)。緊接著四個關鍵性的錯誤一

3、起發(fā)生： 第一個錯誤發(fā)生在故障發(fā)生之前。 預備供水系統(tǒng)的管道被維修工人關閉了。而這個維修工人從此就沒有上班. 結果是核反應中心由于得不到循環(huán)冷水的供應以排除它的熱量，溫度開始升高, 并把周圍的冷水變成蒸汽，壓力迅速升高。 預備保險系統(tǒng)繼續(xù)正常工作。圓形棒下降到反應堆使核反應程序放慢。壓力釋放閘打開以釋放在主冷卻系統(tǒng)中產生的蒸汽。 當壓力下降到低于警戒水平后，自動釋放閘收到了關閉的信號。在這時, 第二個錯誤發(fā)生了，由于閘門失靈, 這個閘門并沒有關閉。 在發(fā)動機關閉的一分鐘之內, 三里島核電站的操作人員正在試圖從無數的紅燈, 警報中猜測到底發(fā)生了什么事。 雖然根據他們過去受訓的經驗，他們對事故有一

4、個大概的了解, 但有一個信號使他們誤入歧途：壓力釋放顯示器顯示的是命令狀態(tài)，而不是實際狀態(tài)。操作人員以為壓力釋放閘是關閉的。這是第三個關鍵性的錯誤。 預備的自動保險系統(tǒng)繼續(xù)工作。一個緊急水泵自動打開，開始向系統(tǒng)提供系統(tǒng)急需的冷卻劑。 這時, 操作人員做出了一個決定使也許是一個小事故變成了大災難。由于屏幕顯示壓力已經很高, 釋放閘已經關閉, 操作人員決定自己而不是用機器來控制系統(tǒng)，他們把緊急水泵關閉。 這個決定是基于操作人員的推測系統(tǒng)中的冷卻劑太多了而不是太少了。 反應堆得不到急需的冷卻劑, 事故很快就到了不可收拾的地步。事故的調查表明： 第一，不是某一個失誤, 錯誤事件或機器失靈導致這場事故。

5、這場事故是由許多因素共同作用引起的； 第二，人的錯誤是存在于多個不同方面，如從操作人員錯誤地把緊急冷卻劑關閉到設計人員設計閘門的顯示信息等； 第三，也許是最重要的，大量的信息和復雜的顯示形式超過了操作人員內在的、有限的能力, 如注意力, 記憶力, 決策能力等。 因此三里島事件與其他事件一樣，雖然人的錯誤是事故的直接原因，操作人員本身并沒有什么過錯，而是系統(tǒng)的設計者應當受到責備，因為他們給了操作人員無法勝任的工作。由此可以看出，在設計人機系統(tǒng)時考慮人的因素的重要性。4.2 4.2 人的視覺特性人的視覺特性 二、人的視覺特性二、人的視覺特性一、人的視覺功能一、人的視覺功能 80%的信息是由視覺得到

6、的。 形成視覺的三要素光、視覺對象、視覺器官（眼睛）。 1明暗視覺明暗視覺 白天正常照度下，人眼中的錐狀細胞錐狀細胞起作用，使人有色彩感覺，稱為明視覺明視覺過程。 當光線暗到一定程度時（晚上），人眼中的桿狀細胞桿狀細胞起作用，這時人眼不能分辨顏色，只有明暗條紋，稱為暗暗視覺視覺過程。 2. 色彩視覺色彩視覺 色彩視覺是明視覺過程，它產生于錐狀細胞的紅、綠和藍敏細胞，大腦根據三種光敏細胞的光通量的比例決定人眼 的色彩視覺。 3. 視覺的適應性視覺的適應性 當外界光線亮度發(fā)生變化時，人眼的感受性也隨之發(fā)生變化，這種感受性隨刺激發(fā)生順應性變化叫做視覺適應性。視覺適應性。暗適應暗適應：人從明亮環(huán)境突然

7、變化到黑暗環(huán)境時，視覺逐步適 應于黑暗環(huán)境的過程 。 暗適應一般經歷46min可基本適應，完全適應大 約需經過3050min。 暗適應過程中，瞳孔直徑2mm8mm，光通量增加16倍。錐錐狀細胞轉換為桿桿狀細胞起作用。如貓的眼睛。明適應明適應:當人從暗環(huán)境進入明環(huán)境時，人眼出現暫時看不清 視物的現象，稱為明適應明適應。 明適應中人眼出現暫時看不清是人眼的感受性下降引起的，大約30s可基本適應，經過60s可達到完全適應。明適應比暗適應能力強的多。應用：應用： 由于視覺的明暗適應性，因此要求工作地照度要均勻，避免陰影，否則，眼睛需要頻繁調節(jié)，增加眼睛的疲勞感。 例如：例如：夜晚駕車。 車間局部照明和

8、一般照明不能相差太懸殊。4 4對比效應對比效應 由于注意對象與其周圍背景的亮度或明度不同，產生的對比視錯覺的現象，稱為對比效應。一般有五種類型： （1 1）近旁對比效應）近旁對比效應 例如：例如：黑色背景上有一個灰點感覺灰點很亮。 白色背景上有一個灰點感覺灰點很暗。原因：原因：周圍亮環(huán)境使光敏細胞的視敏度下降，導致亮度感覺下降，感覺暗一些。 相反，暗環(huán)境使光敏細胞的視敏度上升，亮度感覺增加，感覺亮一些。（2 2）色調對比效應）色調對比效應 色調相同，靠近不同色調背景時，會感覺到色調偏移，造成視錯覺。 例如：例如：桔紅色紙片放在紅色紙旁邊觀看時，顯得更黃。 桔紅色紙片放在黃色紙旁邊觀看時，顯得更

9、紅。 略帶蘭色略帶黃色 （3）飽和度對比效應）飽和度對比效應 （4 4）面積對比效應）面積對比效應 （5）同化效應）同化效應 一種色調包圍另一種色調，當被包圍的色調面積非常小時，則被包圍的色調的主觀效果有向包圍色調偏移的視錯覺現象。5. 視覺疲勞與殘像視覺疲勞與殘像正殘像正殘像：眼睛較長時間注視明亮的發(fā)光體或反射光體時，閉 上眼或轉視到白墻上，開始時將出現與原物體的形 狀色彩相同的像，此像稱正殘像。正殘像。負殘像負殘像：正殘像只保留極短的時間，消失后隨之出現原形無 彩色暗影，此像稱為負殘像負殘像。殘像出現是視覺疲勞的表現。殘像出現是視覺疲勞的表現。 殘像出現是由于明視覺錐狀細胞視敏度或色覺細胞

10、視敏度下降，適應時間增長所引起的。6. 視覺情性與閃爍感覺視覺情性與閃爍感覺 視覺惰性是指當一定強度的光突然作用于人眼的視網膜時，不能在瞬間形成穩(wěn)定的主觀亮度感覺，而存在一個暫短的過渡過程。 主觀亮度感覺由小到大，再由大變小，趨于穩(wěn)定，因此某一瞬間亮度感覺比實際正常值的亮度感覺大得多。視覺閃爍感覺視覺閃爍感覺是指低頻斷續(xù)光刺激，使人眼產生一明一暗的光感覺，達到更加醒目的目的。例如例如：指示燈指示燈就是利用了視覺惰性，光感既不能瞬間形成，又不能瞬間消失，要達到醒目的作用。 警燈為什么一明一暗閃爍？實際問題：實際問題：7.7.視野視野 指頭部和眼球不轉動時，人眼所能觀察的空間范圍。 視野以視角表示

11、。300700水平視野300400200垂直視野應用：應用：設計儀表盤時，要注意考慮水平布置水平布置，認讀率高。8. 視錯覺視錯覺 是指觀察注意對象所得到的印象與實際注意對象之間出現差異的現象。 視錯覺由人的生理心理特征決定。 如，長短錯覺，橫豎錯覺、方位錯覺、對比錯覺。Miiller-Lyer錯覺及其變式橫豎錯覺Poggendorf錯覺Ebbinghaus錯覺(a)Wundt錯覺 (b)Hering錯覺Wundt與Hering錯覺及其變式9. 視覺運動規(guī)律視覺運動規(guī)律 人機系統(tǒng)設計時，要善于合理地利用人的視覺運動規(guī)律，以提高作業(yè)效率，減輕操作者的視覺疲勞，避免誤操作。 人眼的水平運動比垂直運

12、動快。 視線習慣：視線習慣：從左到右、從上到下看、順時針方向看。 眼睛沿上下方向運動比按水平方向運動容易疲勞。 對水平方向的尺寸和比例的估計比垂直方向的尺寸和比例的估計要準確的多。 對直線輪廓比曲線輪廓更易接受。4.3 4.3 聽覺功能及其特性聽覺功能及其特性 聽覺是僅次于視覺的重要感知途徑，聽覺有獨特的感知方式，可以彌補視覺通道的不足。 聽覺具有如下的特性：聽覺具有如下的特性： 1 1接收信息無方向性接收信息無方向性 聽覺器官可以接收來自三維空間任何方向的聲信號。 應用應用：倒車蜂鳴器、警笛（聲音信號）。 2.2.強度辨別閾限強度辨別閾限 受過良好訓練的被試者，在良好的聲環(huán)境條件下，聽覺器官

13、能夠覺察到0.5dB的強度變化。 在人機系統(tǒng)設計運用強度變化傳遞信息時，必須考慮沒有接受過訓練的作業(yè)者。 例如：例如：機器異常聲音判斷；故障診斷。 3.3.頻率辨別閾限頻率辨別閾限 人耳對聲音頻率變化的感覺符合指數遞減規(guī)律，頻率越高，頻率的變化越不容易辨別。 4.4.方位辨別能力方位辨別能力 聽覺器官具有方向辨別能力，主要根據聲信號到達兩耳的強度差和時間差判別聲源方向。 對高頻聲信號是根據強度差判斷，對低頻聲信號則根據時間差來判斷。5.5.距離知覺距離知覺 在自由聲場中，距點聲源的距離，每增減一倍，聲壓級隨之約減增6dB，所以聲覺器官可以通過聲強的變化判斷聲源的距離。 實際中主要依據主觀經驗。

14、如判斷火車距離。 6 6掩蔽效應掩蔽效應 掩蔽效應指由于干擾聲的存在，致使聲信號清晰度閾限升高的現象。 例如：例如： 當兩個聲音同時出現時，聽覺這擇強度大的一個。 當兩聲音的響度相同、而頻率不同時，聽覺容易選擇低頻聲（低頻聲作用突出）。4.4 4.4 人對刺激的反應特征人對刺激的反應特征 外界刺激外界刺激感受器感受器神經系統(tǒng)神經系統(tǒng)大腦加工大腦加工神經神經運動器官運動器官物體物體物體物體反應時間反應時間一一. .簡單反應時間及其影響因素簡單反應時間及其影響因素2 2、影響簡單反應時間的因素：、影響簡單反應時間的因素：（1）感覺器官因素 不同感覺器官，其反應時間不同。表4.2所示（P149）。1

15、 1、簡單反應時間、簡單反應時間 給被測試者一種刺激，要求被測試者以盡快的速度回答預知的、且突然出現的刺激的反應時間。 簡單反應時間是一種最基本的反應過程?！肮怆娛舅賰x光電示速儀”測試測試簡單反應時間簡單反應時間： “看到指示燈按開關”的時間，多次平均就可以得到簡單反應時間。 （2）運動器官因素 運動器官不同，簡單反應時間不同，見表4.3。（3）刺激強度因素 信號刺激強度增加，簡單反應時間減少，且呈負指數規(guī)律變化。（4）感覺器官的部位 例如例如：對于眼睛，當刺激作用于眼球中央窩時，反應時間最短。（5）刺激變化因素 以光刺激為例，消失比出現可縮短反應時間13.5%；光強度增加比減少的反應時間長，

16、而且變化幅度越大，反應時間越短；對光點運動速度的變化，正加速度比負加速度反應時間快15。 二運動物體反應時間二運動物體反應時間 1 1、定義：、定義： 被測試者對運動物體對運動物體達到某指定地點時的反應時間。 2. . 對運動物體的反應時間比簡單反應時間短對運動物體的反應時間比簡單反應時間短. . （1）與對運動物體的預測和預觀察時間的長短有關。 一般預觀察時間 300ms時才有效。 （2）視野開闊有利于對運動物體的反應時間。 三選擇反應時間及其影響因素三選擇反應時間及其影響因素 1.1.定義：定義：選擇反應時間是指在多種刺激條件下，要求被試者根據不同刺激作出不同回答的反應。 2. 2. 影響

17、影響選擇反應時間的選擇反應時間的因素：因素： （1）選擇反應時間隨選擇刺激信號的數目增加而延長。 （2）刺激信號之間的差異越大，選擇反應時間越短。 （3）選擇信號的識別難度越大，反應時間越長。 應用：應用：盡量簡單，不要經過換算（依靠儀表自動處理來實現）。 四四. . 反應時間的其它影響因素反應時間的其它影響因素 1. 年齡、性別。 一般男性比女性快，1418歲是反應時間的最佳期。 2. 動機因素對反應時間影響很大。 大腦高度集中興奮，可以明顯縮短反應時間。 3. 訓練可以提高反應速度，穩(wěn)定反應時間。 條件反射（培訓）。 五五. 提高人的反應速度，縮短反應時間的措施提高人的反應速度，縮短反應時

18、間的措施： 1. 合理選擇感覺通道。 例如例如：看聽相結合倒車器。 2. 確定刺激信號的特點。 例如例如：光、聲并用警車。 3. 合理設計顯示裝置和控制裝置，使人容易辨別信號，方便操作。 例如例如：機床上的數顯裝置。 4. 職業(yè)選擇和適應性訓練。 例如例如：外資企業(yè)特別注意針對企業(yè)的訓練（培訓）。 4.5 人的心理機能人的心理機能 從事同一項工作的人，由于心理因素（精神狀態(tài)）不同，工作效率有明顯差異。人的精神狀態(tài)好的時候，工作效率高；精神狀態(tài)不好的時候，效率低，并且會出現差錯和事故。人的心理因素大致可分為5個方面：1. 1. 性格性格 性格是指一個人在生活過程中所形成的對現實比較穩(wěn)定的態(tài)度和與

19、之相適應的習慣行為方式。 例如：例如：認真、馬虎、負責、敷衍，細心、粗心、熱情、冷漠、誠實、虛偽、勇敢、膽怯等就是人的性格的具體表現。 性格是人個性中最重要、最顯著的心理特征。它是一個人區(qū)別于他人的主要差異標志。 性格特征：性格特征：（）對現實態(tài)度的特征。 表現為對社會、對工作、對他人、對自己的態(tài)度。如正直、誠實、積極、勤勞、謙虛等，與其相反的為圓滑、虛偽、消極、懶惰、驕傲等。（）意志特征。 獨立性、自制性、堅持性、果斷性等，與其相反的為易受暗示性、沖動性、動搖性、優(yōu)柔寡斷等。（）情緒特征。 熱情、樂觀、幽默等，與其相反的為冷漠、悲觀、憂郁等。（）理智特征。 深思熟慮、善于分析與善于綜合等，與其相反的為輕率、武斷、主觀自以為是等。 (1)一般能力包括觀察力、記憶力、注意力、思維能力、感覺能力和想像力等。它適用于廣泛的活動范圍，一般能力和認識活動密切聯系就形成了通常所說的智力。 (2)特殊能力是指在特殊活動范圍內發(fā)生作用的能力， 例如：例如：操作能力、節(jié)奏感、對空間比例的識別力、對顏色的鑒別力等。 一般能力和特殊能