浅谈人因工程实验室建设.docx

浅 谈 人 因 工 程 实 验 室 建 设凯1 ， 孙林岩2 ， 楼旭明1崔( 1 西安邮电学院 管理工程学院，陕西 西安 710061;2 西安交通大学 管理学院，陕西 西安 710049)摘 要: 人因工程是一门研究人、机和环境间相互作用的交叉学科，涉及的专业很多。近几年人因工程及相关专业在国内发展很快，许多高校开始纷纷建立实验室。但是目前国内高校在人因工程的实验室 建设方面缺乏经验。本文结合其专业特点、教学或科研用途，介绍了建设人因工程实验室的主要设备 / 软件配置，同时为高校建立该类实验室应注意的问题提出了对策建议。关键词: 人因工程专业; 实验室建设; 设备管理中图分类号: g 482文献标志码: a文章编号: 1006 7167( 2011) 08 0186 030a view on constructing human factors iaboratorycui kai1 ， sun lin-yan2 ， lou xu-ming1( 1 school of management engineering，xian university of posts telecommunications，xian 710061，china;2 school of management，xian jiaotong university，xian 710049，china)abstract: human factors is an interdisciplinary science concerning mainly about the interaction among human，machine，and environment during the past few years，researches about human factors were developing rapidly and many universities are constructing homologous labs but they are lack of experience according to the specialty characteristics，uses of teaching or research，this paper introduced the instruments and tools for constructing a human factors laboratory，and then proposed suggestions according to some key points during construction for universitieskey words: human factors; lab construction; instruments management具，对人的能力、行为、限制和特点等相关信息进行系统研究，并将之用于产品、操作程序及使用环境的设计 和制造中。它属于一门交叉性很强的学科，涉及管理 学、工程学、心理学、艺术学等经典理论与方法。目前许多大型企业 和 集 团 ( 如: 耐 克、丰 田 等) 都 有 专 门 的人因工程研发机构和团队。中国的人因工程系统的教学和科研始于 20 世纪80 年代以后，目前呈现快速发展势头。许多高校已经 开设这类专业、课程，并着手建立人因工程实验室。在 人因工程的教学和科研建设方面，国内较为领先的是西安交通大学、清华大学等高校。其中西安交通大学“人因工程”课程更是在 2009 年被评为国家级精品课 程( 网址: http: / / hf xjtu edu cn / ) ，为国内同仁提供了良好的借鉴。但是总体而言，国内高校在人因工程的实验室建 设方面还存在着许多问题，主要表现为专业定位不清晰、实验室整体规划缺乏系统性、实验设备配置不合 0引言人因工程 ( human factors) 是 管 理科学与工程学 科的重要学科分支，它是基于对人、机器、技术和相关 环境的深入 研 究，发 现 并 利 用 人 的 行 为 方 式、工 作 能 力、作业限制等特 点，通 过 对 于 工 具 ( 用 具) 、机 器 ( 设 施) 、系统、任务和环境进行合理设计，以 提 高 作 业 效 率、安全性、健康性、舒适性和美感等综合效果的一门 工程技术学科1。在研究内容上，人因工程着重于研究人类以及在 工作和日常生活中所用到的产品、设备、设施、程序与 环境之间 的 相 互 关 系。人 因 工 程通过各种仪器等工 收稿日期: 2010 10 20基金项目: 国家自然科学基金( 70433003)作者简介: 崔 凯( 1980 ) 男，山东临沂人，博士，讲师，主要从事: 人因工程、安全工程、认知工程。tel : e-mail: luy33 stu xjtu edu cn崔 凯，等: 浅谈人因工程实验室建设187第 8 期理、建设目标不明确、实验室缺乏可扩展性等方面。提供基础支 持。该类设备的特点是: 使 用 简 单、造 价低、可以用于大规模教学。本文给出了一个参考性教学型人因工程实验室的 设备配置，主要包括基础实验 / 作业环境测量设备、人体基础生理参数测量设备、人体基础认知参数测量设备等门类。如表 2 所示。表 2 教学型人因工程实验室的设备配置1涉及人因工程实验室的专业作为 一 门 交 叉 学 科，人因工程涉及的专业很 多2-6，如表 1 所示。这些专业，都有设置“人因工程”课程的必要，同时可根据自己的学科特点和具体需求， 有针对性的建设人因工程类实验室。表 1 人因工程涉及的主要专业设备门类用途简介主要设备基 础 实 验 /作 业 环 境 测 量设备作业环 境 直 接 影 响 人 机 环境系统的效 率 和 操作者 的 身 心 健 康 与 安 全，是 人 因 工 程 的 重 要 研究方 面。本 套 设 备 主 要度量各类环境因素。温湿度计、照度计、噪声计、风速仪、振动计、三维振动计一级学科二级学科涉及专业管理科学与工程军事 后 勤 学 与 军 事装备学管理科学与工程军事 后 勤 学 军 事 装备学工业工程交通保障、装备保障训练军用车辆可靠性、维修性研究军用车辆 设计与 性 能 研 究 军 用 动 力 机 械 性能研究航天环境医学、航天心理学航天 重力生理学人 体 基 础 生理 参 数 测 量 设备人体的 基 础 生 理 尺 寸 和功能，包 括 人 的 重 心 位人体形态测量尺、关节角度测量仪、综合视力测量仪、听 力基础医学航 空、航 天 与 航海医学置，身体 各 部 分 的 尺 寸， 计、动作稳定实验仪、手 指 灵生物医学工程核科学与技术生物医学工程核技 术 及 应 用 辐 射 防 护 及 环 境 保护计 算 机 软 件 与 理论生物医学工程核技术 及 应 用 辐 射 防 护 及 环 境 保护关节 的 运 动 范 围、力 量特 性、听 力、视 力 等 要 素。这些 数 据 是 体 力 作 业、工 作 分 析 和 设 计 的 基础。活性 测 试 仪、脚 踏 频 率 计、双臂协 调 器、双 臂 灵 活 性 测 试 仪、便携心率遥测仪、握力 计、 拉力 计、血 压 计、身 体 平 衡 性 测试仪软件可用性工程、人机交互计 算 机 科 学 与技术人 体 基 础 认知 参 数 测 量 设备人体 的 基 础 认 知 参 数， 反应时及注意分配测定仪、警包括 人 的 反 应 速 度、记忆、警 戒、注 意 力、速 度 觉 等。 这 些 数 据 是 设 计、生产 计 划、计 算 机 程戒仪、迷宫、似动仪、动觉方 位辨别 仪、听 觉 实 验 仪、计 时 计 数器、心 理 测 验 系 统、电 控 动 景盘、学习迁移测试仪、瞬 时人机与环境工程航空 宇 航 科 学 与技术交通运输工程人机与 环 境 系 统 工 程 生 命 保 障技术载运工 具 运 用 工 程 道 路 信 息 工 程及控 制 航 空 信 息 工 程 及 控 制 交通信息的采集、识别与传输技 术军用车辆可靠性、维修性研究 安全技术及工程载运 工 具 运 用 工程交 通 信 息 工 程 及控制序等 过 程 的 重 要 依 据。 记忆 实 验 仪、记 忆 广 度 测 试相关仪器包括数十种。仪、空间记忆广度测 试 仪、深度知觉 仪、时 间 知 觉 测 试 仪、 空间知觉测试仪、速度知觉测 试仪、痛 阈 测 试 仪、皮 肤 电 测 试仪、注意力集中测 试 仪、敲 击速度测定仪矿业工程机械工程安全技术及工程机械 设 计 及 理 论车辆工程工业设计、工业工程机械工程及自动化汽车设计与制造生物学生理学人体生理学艺术学心理学设计艺术学基础 心 理 学 发 展 与教 育 心 理 学 应 用心理学工业设计、艺术设计认知心理学、实验心理学生理心 理学、老年心理学工业心理学2 2科研型人因工程实验室的设备 / 软件配置基于不同的科研方向，科研型人因工程实验室的设备 / 软件配置也各有侧重。这类实验室的设备和软件往往具备高值、高精度、专用型强等特点，实验室的 整体配置也具有较强的系统性。在科研活动中，实验者往往需要联合使用多种设备，来完成前沿性研究。本文基于人因工程涉及的主流专业以及目前国内 外的一些成功实验室的建设经验和成果，列出几类常 见科研型人因工程实验室的设备 / 软件配置方案，如表3 所示。说明: 由于学科的交叉性，有些专业被同时划分到不同学科2人因工程实验室的设备配置在我国，高校基于其任务侧重，可大致分为两种:教学型与科研型。因此，基于这两种任务目标，人因工程实验室的建设任务( 主要内容为设备 / 软件配置) 也 因此定位为满足教学与科研两种需求。2 1教学型人因工程实验室的设备配置教学型人因工程实验室的建设目标主要是结合教人因工程实验室建设的对策建议目前，由于起步晚、基础薄弱，同时又由于人因工 程学科的跨学科性，国内在建设人因工程类实验室方 面还存在很多不足。为此，作者提出自己的一点浅薄 之见，以期为国内人因工程的发展略尽绵薄之力。3科书以及课堂讲授的人因工 程 基 础 的、经 典 的 知 识，如: 作业环境、人体基本参数、作业能力等内容，帮助学 生牢固掌握此类知识以及人因工程的基本、常用研究 方法，培养其良好的动手能力，同时可为师生后续科研188实验 室 研 究 与 探 索第 30 卷表 3常见科研型人因工程实验室的设备 / 软件配置实验室名称专业科研用途主要设备 / 软件体 力 作 业 研 究、 主要研究人体在不同 作 业 环 境、作 业 活 动、生 温湿度计、照度计、振动计、人体形态测量 尺、身 体 成 分 仪、运动血压监测仪、便 携生 物 医 学 类 实验室理状态( 如疾 病 ) 下 的 能 力、体力状态以及各 式血氧仪、运动心肺功能测试系统、便携心 率 遥 测 仪、三维运动捕捉及分析系统、类生理指 标。用于提升人作 业 的 效 率、舒 适度、健康等neurodyne 多道生物电记录分析系统、动作稳定 实 验 仪、手指灵活性测试仪、脚 踏频率计、双 臂 协 调 器、双臂灵活性测试 仪、手部及腰臀部力量反馈系 统、 humancad 人体运动仿真软件、mvta 作业观测分析软件、x-analyzer 生物电信号 分析系统 综合视力测量仪、听力计、反应时及注意分配测定仪、警戒仪、似动仪、瞬时记忆实认 知 作 业、心 理学研究实验室主要研究人体的 各 类 生 理-心 理 指 标、认 知 能力和特点等。用于研 究 认 知 负 荷、心 理 特 点， 验仪、记忆广度测试仪、空间记忆广度测试仪、时间知觉测试仪、空间知觉测试仪、提升脑力工作的效率等注意力集中测试仪、职业能力测试系统、眼动仪、neurodyne 多道生物电分析系统、e-prime 心理学软件、neugraph 认知分析与编程软件、neugames 认知分析软件基于人体的生理、心理 能 力 和 特 点，对 产 品 和 人体形态测量尺、关节角度测量仪、综合视力测量仪、听力计、心理测验系统、职业作业环境、工具等进行 设 计，提升产品的可用 能力 测 试 系 统、眼 动 仪、noldus observer 行 为 分 析 软 件、e-prime 心 理 学 软 件、可 用 性 研 究、设计类实验室性、美观等指标humancad 人体运动仿真软件、neurodyne 多道生物电分析系统。大 型 虚 拟 现 实系统 振动计、人体形态测量尺、综合视力测量仪、听力计、运动心肺功能测试系统、便携交通、车 辆、驾 驶类研究实验室基于人体的生理、心理 能 力 和 特 点，对 各 类 交通工具的人机界面进 行 设 计，提 升 操 作 绩 效， 心率遥测仪、动作稳定实验仪、手指灵活性测试仪、脚踏频率计、双臂协调器、双臂灵活性测试仪、反应时及注意分配测定仪、警戒仪、似动仪、动觉方位辨别仪、听觉实验仪、深度速度知觉仪、空间知觉测试仪、速度知觉测试仪、注意力集中测试仪、 眼动仪、mvta 作业观测分析软件、ergomaster 人体仿真软件、neurodyne 多道生物 电分析系统、大型虚拟现实系统对 人 机 环 境 进 行 安 全 测 评，设 计 良 好 的 人 机 温湿度计、噪声计、振动计、人体形态测量 尺、身体素质评价仪、身 体 成 分 仪、关 节 安全界面，提升人机系统的整体可靠性，减 少 角度测量仪、综合视力测量仪、听力计、运动心肺功能测试系统、便携心率遥测仪、 习惯性违章、以及因生 理、心理原因导致的不 手部及腰臀部力量反馈 系 统、humancad 人体运动仿真软件、mvta 作 业 观 测 分减少作业疲劳、职业损伤、作业风险安 全、环 境 研 究类实验室安全行为析软件、x-analyzer 生物电信号分析系统( 1) 首先要明确实验室的专业定位，以满足自己的专业教学、科 研 需 求 为 目 标。不 同 的 学 校、专 业 之 间，其教学、科研的目标都不一样，因此在建设实验室 时，要对自己的建设目标有个 清 晰 规 划，做 到 有 的 放 矢，避免造成资金和精力的浪费7。的教师和实验员来利用仪器设备进行教学和科研。只有这样，才能发挥实验室的价值。参考文献( references) :12孙林岩 人因工程m，北京: 高等教育出版社，2008冯 阳 与时俱进的 人 类 工 效 学j 南 京工业大学学报 ( 社 会多 向 国 内 外 的学校借鉴经 验8。西 安 交 通( 2)科学版) ，2004，3( 4): 71-76大学、清华大学等几所名校，人因工程实验室建设，走在全国前列，它们的实验仪器设备较多而且先进，同时 又有较丰富的相关科研经验，因此向这类兄弟院校学习、交流，可以达到事半功倍的效果。有条件的学校， 可派人到密歇根、普度、康奈尔等国外名校参观学习。( 3) 实验室建设应注意系统性和可 扩 展 性9-10。在建设过程中，各个仪器设备之间应有良好的兼容性， 可以同时或者依次用来完成一套完整的教学 / 科研实验任务。同时，硬件设备和软件应该能够实现方便的升级、扩充，以满足实验室后续发展的需要。( 4) 实验 室应实现有