（安全技术及工程专业论文）电气操作运行人员的心理负荷研究.pdf

i 立銮堑厶堂亟翌垃监塞旦s ! 坠盟 a b s t r a ( 了r a b s t r a c t ：w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fa u t o m a t i o nt e c h n o l o g y ，g r e a tc h a n g e s h a v et a k e np l a c ei np e o p l e sw o r k p r e v i o u sh u m a no c c u p a t i o ni sg r a d u a l l yr e p l a c e db y t h ea u t o m a t e ds y s t e m ，t h es t a t u so fp e o p l ei nt h ee n t i r es y s t e ms h i f t sg r a d u a l l yf r o m o p e r a t o rt os u p e r v i s o r w h i l et h es y s t e mr e d u c e st h ep h y s i c a ld e m a n d s i ta l s or e q u i r e s h i g h e rb r a i na n dr e s p o n s i b i l i t y s u c h a se l e c t r i c i t ye n t e r p r i s e s ，t h ep e r f o r m a n c ea n d r e l i a b i l i t yo ft h em a c h i n e sa r eb e t t e rt h a np e o p l e t h em a i nw e a k n e s s e si nt h es y s t e m a r et h ep e r f o r m a n c eo fp e o p l e ，p e o p l eo n c ee x p o s e st h ew e a k n e s s e s ，t h ee n t i r es y s t e m w o u l db ei nd a n g e ro fc o l l a p s e a u t o m a t i o nh a sb e c o m eat r e n di nt o d a y ss c i e n t i f i ca n d t e c h n o l o g i c a ld e v e l o p m e n ta st h em a i nt h e m e ，i no r d e rt os a f e g u a r dt h es a f e t yo ft h e s y s t e m ，w eh a v et or e s e a r c ht h ew e a k n e s s e sa n dl i m i t so fp e o p l e t h e r e f o r e ，t h es t u d y o f m e n t a l w o r k l o a dl e v e lo nt h ep e r f o r m a n c ei sh e l pt oi m p r o v et h es y s t e m se f f i c i e n c y 1 m et h e s i ss t u d i e st h em e n t a lw o r k l o a do ft h ee l e c t r i co p e r a t i o ns t a f f t h ef u l lt e x t i sd i v i d e di n t of i v ep a r t s p a r to n ei si n t r o d u c t i o n ，i n c l u d i n gt h eb a c k g r o u n da n dt h e t a r g e to ft h et h e s i s p a r tt w oi n t r o d u c e st h eb a s i cc o n t e n to ft h em e n t a lw o r k l o a d p a r t t h r e et a l k sa b o u tt h em e a s u r em e t h o d so ft h em a n t a lw o r l d o a d p a r tf o u ri st h ec o r eo f t h ea r t i c l e , i tu s e st w ok i n d so fm e a s u r em e t h o d s , s u c ha st h em a i nt a s ke v a l u a t i o n ，t h e s u b j e c t i v ee v a l u a t i o n t om e a s u r et h es t a f f sm e n t a lw o r k l o a d 1 1 i ed a t aa n a l y z ei sa b o u t c o m p a r i n gt h ed i f f e r e n c eo fm e n t a l w o r k l o a di nt h ep e o p l ew h oh a v ed i f f e r e n t c h a r a c t e r i s t i c sa n db a c k g r o u n d a c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i sa n dt e s t i n go fm e n t a lw o r k l o a d ，t h et h e s i so f f e r st h e d a t af o rt h es t u d yo ft h es t a f f sm e n t a lw o r k l o a di nt h en e x tp h a s e ，a n dp r o v i d e st h e b a s e sf o rt h ei m p r o v i n go ft h es t a f f sw o r kp r o c e s s k e y w o r d s ：e l e c t r i c o p e r a t i o ns t a f f ；m e n t a lw o r k l o a d ；s u b j e c t i v ee v a l u a t i o n c i a s s n o ： 致谢 这篇论文在选题，文章构思、资料收集及写作的过程中，我都得到了导师的 大力帮助、指导和支持。在我两年半的研究生学习期日j ，导师在学业和生活上给 予了我认真的教诲和指导。导师严谨治学的精神和淡薄名利、严于律己，宽以待 人的高尚品德将使我受益终生。在此，谨向我的导师李森副教授致以最衷心的感 谢! 感谢我的室友贾曦、刘鑫、王力，正是你们的帮助和支持，使我顺利完成了 论文! 真心感谢我的父母和哥哥、嫂子，谢谢你们一直以来给我的信任和无微不 至的关怀!向所有帮助和支持过我的老师、亲人、同学和朋友表示深深的感谢! t 壅窑堑厶堂亟堂位趁塞 绪逢 1 1 选题意义和背景 1 绪论 电力企业技术、资金密集，设备复杂，具有高参数，大机组、机、电、炉集 中一体化生产的特点。很多工作需要进行高空作业，部分场地分布易燃气体，属 于高危企业，其生产状况又与国计民生紧密相关，需要极高的安全性、稳定性和 可靠性。安全生产是电力企业管理中永恒的主题，以往发生的事故告诉我们，在 人与物两大系列中，人的因素占据绝对地位，且人是有自由意识的，容易受环境 的干扰和影响，生理、心理状态存在的不稳定性，是影响安全生产的主导因素。 电力企业一贯遵循“安全第一”的宗旨，要把这个宗旨贯彻到底，落到实处就必 须紧紧抓住人的因素，进行事故隐患预防，安全教育和技能培训，通过科学的安 全管理，从生理、心理和操作上控制住不安全行为的产生，才可以对事故做到“可 控、能控、在控”。 二战后，自动化技术迅猛发展，这大大改变了人们的工作方式，以往的人力 职业逐渐被自动化系统代替，人在整个系统的地位逐渐从操纵者转向监督者，系 统对人的体力要求减低的同时，也对人的脑力和责任心提出了更高的要求。对于 诸如电力企业的自动化系统来说，机器的性能与可靠性大大超越了人，系统的弱 点主要表现在人的弱点上，一旦人的弱点暴露，整个系统就将面临崩溃的危险。 在自动化趋势已经成为科技发展主题的今天，为了维护系统的安全，必须研究人 的弱点与极限。因此，研究心理负荷水平对工作绩效的影响，控制系统对心理负 荷的要求，有助于提高系统的工作效率。 电力企业中电气操作运行人员心理负荷研究目的是从保人身、保电网、保设 备，防止事故发生为出发点，重点分析人的心理工作负荷在生产过程中所起的作 用以及胜任某个工作岗位应具备的安全系数，为人员管理提供决策依据。通过对 电气操作运行人员的心理负荷进行分析，了解他们的心理状况，使各级领导对安 全工作进行决策时能做到心中有数。从而挖掘出电力企业安全生产的薄弱环节及 更深层次的隐患，落实贯彻“安全第一、预防为主”的方针，积极开展超前预防 工作。鉴于人的心理因素具有波动性，电力企业应该实时掌握人员心理负荷状况， 并能及时采取有效措旌，使电气操作运行人员的心理负荷与工作相适应，确保实 现安全生产的“可控、能控、在控” e 塞銮丝厶竺亟堂位i 佥塞绪逾 对于电力企业，自动化投入率高，安全辅助系统比较完善，因此，在安全生 产方面对人的因素控制要放在重要位置上，所以研究人工作时的心理负荷，对提 高安全生产水平，具有很大的现实意义。 1 2 国内外研究现状 在国外，约翰森等人( j o h a n s e n ，1 9 7 8 ) 在一个木材厂对操作工人进行了心理 负荷的研究。自1 9 8 3 年开始，在美国国家航空和宇宙航行局( n a s a ) 的航空训 练总部( g e n e r a la v i a t i o nt r a i n e r ，简称g a t ) 进行了一系列的飞行实验，采用次 要任务法对飞行驾驶的心理负荷进行了分析。库珀哈珀量表( c o o p e r - - h a r p e r s c a l e ，简称c h ) 和n a s a ( 加利福尼亚的美国国家航空和宇宙航行局，n a t i o n a l a e r o n a u t i c sa n ds p a c ea d m i n i s t r a t i o n ，简称n a s a ) 的作业负荷指数便为两种用来 测量真实情景中飞行驾驶的心理负荷水平的量表。豪泽和莱斯特( h a u s e r 和l e s t e r ， 1 9 8 4 ) 指出了两种较为通用的心理负荷测量法一- , b 理负荷的主观评定法和心率 测量。n a s a 的作业负荷指数( t a s kl o a di n d e x ) 是由n a s a 的哈特等人( h a r t 和h a u s e r ，1 9 8 7 ) 提出的。他们认为心理负荷是多维的，每个维度在心理负荷结 构中的加权值不同，其加权值随任务类型和情景的不同而有所差异。坎特威茨 ( k a n t o w i t z 。1 9 9 5 ) 对持有卡车营业执照的司机进行了心理负荷的实验研究。 在国内，对心理负荷的研究已经起步，但绝大多数也是局限于实验室和模拟 研究如董明清等在实验室中通过视觉追踪任务和听觉任务进行各种心理负荷评 价指标和方法的敏感性比较研究【1 羽，廖建桥等研究了时间长短对心理负荷的影响 1 6 1 、韩东旭等通过心算效能评价法研究脑波复杂度与心理负荷的关系1 7 】以及张智君 等对追踪作业的心理负荷研究等 8 1 。 此外，空军航空医学研究所的刘宝善、廖建桥，王玉红、曹步平等人为了评 定飞机飞行品质，建立“歼击机飞行员心理负荷评价模型”。通过在歼- a 和歼b 两 种不同飞机的地面飞行模拟器上，由飞过该两种飞机的飞行员进行测试，对评价 心理负荷的主观评价法、主任务评价法、次任务评价法、生理评价法和综合评价 法共7 个指标用显著性测验进行选择。结果表明5 个评价指标当选，根据该5 个 指标的权重建立了“歼击机飞行员心理负荷评价模型”1 9 - 1 1 】。 1 3 研究内容及目的 2 立銮垫厶士塑翌位淦塞绪论 本文主要是对电气操作运行人员的心理负荷情况进 ，测评，具体研究的内容 如下： 1 心理负荷的基本概念及各种测评方法； 2 通过对操作票、主观调查问卷的方法来测量电气操作运行人员心理负荷的 情况； 3 应用多种数据分析方法分析测量结果，分析不同条件下电气操作运行人员 心理负荷的差异程度。 本文的目的就是希望通过对当前电力企业电气操作运行人员的心理负荷进行 调查研究，分析个体特征对心理负荷产生的影响。提出如何使电气操作运行人员 心理负荷与工作相适应的建议，为以后安全生产水平的提高提供借鉴。 3 e 立銮堑厶芏亟 ：堂位淦塞 ：垒堡鱼煎啦二照拯鑫霆墓直苤理逢 2 心理负荷的一般概念及其有关理论 心理负荷是反映人机系统状况的一项重要指标，心理负荷合理与否不仅与人 机系统效率和操作可靠性有很大的关系，而且还会影响操作人员的身心健康和工 作满意度。例如，长期处于高负荷紧张状态的操作者容易出现肠胃功能紊乱、免 疫功能下降以及神经衰弱等症状，而低负荷操作者则住往过度压抑，以致应急能 力下降、差错率增加。四、五十年来，各个领域的研究者在心理负荷的现象、内 在机制、评估方法及对策等方面作了大量研究和探索，取得了较明显的成就。尤 其是，许多研究者致力于探寻一种能有效评估心理负荷状况的方法体系，这是工 程技术人员赖以了解、改善或重新设计人机系统工作负荷以提高运行效率的关键。 然而，总的来说，与欲求目标或实际需要相比，心理负荷的有关研究远未达到预 定目的造成这种情况的因素是多方面的，除了心理负荷现象比较复杂、研究情 境多交、无关变量难以控制以及实验技术有待改善等原因外，心理负荷概念理解 上的差异也是其中一个相当重要的因素。人们往住倾向于将研究纳入到特定的心 理负荷概念体系内，这样，对其研究结果或观点的理解也必然与其相应的认识体 系相联系，因此产生许多差异也就在所难免了。 对心理负荷概念或理论的认同，应是进行有关研究的基础、然而这方面的发展、 变动多年来持续不断，至今仍无停息迹象。综述各种资料可以发现，对心理负荷 概念的认识经历了一个从简单到复杂、从单一到多维的过程。而在目前来说我们 认为，d w j a h n s ( 1 9 7 3 ) 和t b s h e r i d a n ( 1 9 7 9 ) 对心理负荷的理解以及c d w i c k e l l s ( 1 9 8 4 ) 的心理负荷多维资源解释理论具有一定的代表性。 2 1 心理负荷概念 经过多年研究，人们对心理负荷有很多不同的理解，而到目前为止对心理负 荷并没有统一的定义。科学家们认为心理负荷是一个多维的概念，因此心理负荷 的概念也是多种多样的。下面是几种具有代表性的定义： 1 、1 9 7 6 年，北大西洋公约组织国家的一些科学家在美国麻省理工学院谢尔顿 教授的主持下召开了“监视行为和控制”的专题学术会议，讨论由于技术进步带 来的人在系统中的作用。在这次会议上，一些学者提出了在新的系统中测量人的 4 丝立銮堑厶：羔亟堂位途塞 尘堡鱼蕴鲍二照援盒厦墓直苤壁缝 心理负荷的重要性【1 2 】。1 9 7 7 年，在北大西洋公约组织召丌的“心理负荷的理论和 测量”专题学术会议上，与会者把给出一个大家都能接受的关于心理负荷的定义 作为大会的基本目标之一，结果却发现给心理负荷一个简单的定义实在很难，最 后他们得出结论：心理负荷是一个多维的概念，它涉及工作要求、时间要求、劳动 者的能力及努力程度、行为表现和其它因素。 2 、r o u s e 等认为，心理负荷不仅与任务有关，也与个体有关，一样的工作任 务，工作者感到的心理负荷并不一样，个体能力、工作动机、工作策略、工作情 绪以及工作者的状态等都可影响该工作者的心理负荷大小1 1 3 1 。o d o n n e l l 和 e g g e m e i e r 将心理负荷定义为工作者用予执行特定任务时使用的那部分信息处理 能力，心理负荷的测量就是对这部分信息处理能力的测量【1 4 j 。还有研究者认为心 理负荷与工作者在工作中愿意付出的信息处理能力有关，因而是一个相对的概念 1 5 1 。y o u n g 与s t a n t o n 在总结大量文献的基础上，将心理负荷定义为人们为满足客 观和主观的业绩标准而付出的注意力资源大小，它与任务需求、外部支持和个体 的经历有关【”1 。 3 、国内的廖建桥等把心理负荷定义为衡量人的信息处理系统工作时被使用情 况的一个指标，并与人的闲置未用的信息处理能力成反比，人的闲置未用的信息 处理能力越大，心理负荷就越低；反之，人的闲置未用的信息处理能力越小，心 理负荷则越大心理负荷与人的闲置未用的信息处理能力之和就是我们的信息处 理能力。而人的闲置未用的信息处理能力与人现实的信息处理能力、工作任务对 人的要求、劳动者的工作能力以及他在工作时的努力程度等因素有关，因此心理 负荷也与这些因素有关。他们认为，心理负荷可以用两个因素概括表示：一个是时 间占有率，一个是信息处理强度。时间占有率是指在给定的时间内，人的信息处 理系统为了完成给定的任务不得不工作的时间，时间占有率越低，心理负荷越轻， 时间占有率越高，心理负荷越重；信息处理强度是指在单位时间内需要处理的信 息量或处理信息的复杂程度，信息处理强度越大、越复杂，心理负荷越重，反之 则心理负荷越轻1 6 1 刀。把心理负荷与人的闲置未用的信息处理能力相联系，若人 的闲置未用的信息处理能力无法测量，则心理负荷也无法测量。对心理负荷定义 的困难将直接反映到对心理负荷测量的方法上。 在本论文中，心理负荷是指单位时间内人承受的心理工作量，表现为认知、 思维、判断或情绪等负荷，主要出现在追踪、监控和决策等不需要明显体力负荷 的场合。与体力负荷类似，心理负荷合理与否不仅影响到人机系统的效率和作业 可靠性，而且还会降低作业人员的健康和工作满意感，因此，它也是反映人机系 统状况的重要指标但与体力负荷不同，心理负荷是一个十分复杂的概念，它受 许多变量的影响和制约，并表现出显著的个体和情景差异。至今人们对心理负荷 5 j 巫至迪厶：z ：堡! 士i 监塞 ! 垒理鱼盆曲二筮拯金星甚查苤里迨 概念的理解仍存在差异。有鉴于此，下面我们从描述几种典型的心理负荷观点来 探讨心理负荷的本质问题。 2 1 1 扬斯( d w j a h n s ) 的心理负荷模型 扬斯认为，作业者工作负荷由功能上相互关联的三个部分组成，即输入负荷， 作业者努力和作业绩效。输入负荷涉及作业者外部的因素，包括环境、设计，情景 和程序；作业者努力则涉及作业者内部的特点或变量，他们与输入负荷和作业绩 效要求均有关，可用如下关系式表示：作业者努力= “负荷，作业者内部状态，内 在绩效标准) ，作业者内部状态依赖于许多因素，如生理、心理特征，背景、个性 等较稳定的变量及经验、动机、注意等易波动的变量；内在绩效标准虽然由作业 者本人确定，但取决于操作者内部状态、任务要求和指导语等，并由此影响绩效。 扬斯进一步指出，输入负荷是一个预定的因素，而绩效和努力水平需在人机系统 评价中加以测量。工作负荷是一个包含输入负荷和作业者努力在内的比较复杂的 概念。 扬斯的观点可以总结成下图所示的关系。 图1 扬斯的心理负荷理论模型 d w j a h n s m e n t a lw o r k l o a dm o d e l 2 1 2 谢里登( t b s h e r i d a n ) 的心理负荷模型 6 e 塞銮堑厶：羔亟主垃途塞 ：垒堡鱼蓝啦二筮拯鑫基基查苤堡监 谢里登从“控制”的角度对心理负荷加以解释。他认为，工作负荷束源于六 个方面，即任务要求、绩效标准、对作业者的信息加工要求、对作业者的能耗要 求、对作业者的情绪压力和系统总绩效。其中，任务要求和绩效标准是预定的， 它们独立于作业者本人，系统总绩效与其余五个方面均有关，因此只有信息加工 要求、能耗要求和情绪压力才与工作负荷有关。谢里登进一步认为，能量负荷与 体力负荷的联系更密切，真正属于心理负荷范畴的仅为信息加工负荷和情绪负荷。 谢里登的心理负荷理论模型如下图所示。 图2 谢里登的心理负荷理论模型 t b s h e r i d a n m e n t a lw o r k l o a dm o d e l 2 1 3 威肯斯( c d w i c k e n s ) 的心理负荷理论 威肯斯以资源容量的观点来解释心理负荷问题。他认为，人类具有一组容量 有限、性质相似且具有功用性的心理资源，这些心理资源是从事各种作业活动的 基础。随着作业要求的增大，圆满完成作业所需要的资源量也相应增加。当任务 难度增加或多个任务产生资源竞争而导致资源短缺时，系统的总绩效将下降。资 源容量与资源需求量的差异( 或称剩余资源) 是心理负荷产生的内在机制。也就 是说，剩余资源的数量决定了心理负荷的大小。威肯斯的理论比较科学地论述了 作业要求、资源供应、作业绩效和剩余资源( 心理负荷) 各变量之间的关系，如 图3 所示。 7 e 巫窑煎厶望：亟f ：堂位监塞 ：垒堡鱼萄的二魃扭盒丛墓查苤理途 源极限 作业需求 图3 心理负荷与作业需求、资源供应量之间的关系 r e l a t i o n s h i po f m e n t a lw o r k l o a d ，w o r kr e q u i r e m e n ta n dr e s o u r c e ss u p p l y 威肯斯认为，心理资源具有多维度的属性，这种多维度属性反映在三个方面： 输入通道、加工阶段、加工输出方式。输入通道分为视觉和听觉通道，加工阶段 分为知觉编码中枢加工和输出阶段，而加工输出方式分为空间加工手动输出和言 语加工声音输出。心理资源的多维度模型如图4 所示。 输 入 通 道 加工阶段 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 斗 知觉编码中枢加工输出 出 图4 多资源理论模式图 m u l t i p l er e s o u r c e st h e o r ym o d e l 从上面的描述可以看出，虽然不同学者对心理负荷概念的理解存在差异，但 对其本质和特征的看法却基本一致。也就是说，大多数人认为心理负荷是一个涉 及输入、输出和加工等过程的多维度、多层次结构的概念，主要反映人机系统对 人子系统的信息加工要求和情绪压力。本文认为，在认同上述观点的基础上，不 8 塞銮丝厶堂丝! 二j 兰垃监塞：垒堡鱼堑曲二丝邀室星甚盔苤堡监 同背景的研究者可暂时不拘泥于心理负荷的理论定义，而从各自不同的角度对心 理负荷下一个切合实际的操作定义以满足当时研究和应用的需要。例如，系统工 程师的操作定义可着重于有效的作业时间，生理学家则可以从作业者的应激和觉 醒水平上加以定义，而，t l , 理学家由于倾向于强调心理负荷的信息加工状况，因而 可从通道容量和剩余注意方面进行定义【埘。 2 2 心理负荷效应的研究 心理负荷效应是指心理负荷对人类心理活动及其行为反应的方方面面所产生 的影响。和心理负荷特点一样，心理负荷效应会直接影响系统的效率、安全性和 有效性，对心理负荷效应的分析能直接服务于优化系统设计，所以它也是心理负 荷研究的重要方面。 心理负荷效应中最为明显的便是心理负荷水平对人类工作绩效的影响。由于 科技的发展，自动化技术慢慢地进入人们的生活，生活中的系统大多为自动化系 统，这种自动化系统的一大特点便是以人为中心，机器的性能与可靠性大大超越 了人，人的弱点成为系统的主要弱点，自然，人的绩效低下一定会导致整个系统 的绩效低下。因此，研究心理负荷水平对工作绩效的影响，从系统设计角度，控 制系统对心理负荷的要求，有助于提高系统的工作效率。 张智君等人( 1 9 9 4 ) 的实验对此做了具体分析。他们的实验使用视觉手 控速度追踪作业研究追踪速度负荷与工作效率的关系。实验中要求被试用手控制 追踪杆操纵计算机屏幕上的一个蓝色瞄准子“+ ”以追踪屏幕上的一个红色目标 “o ”。目标以规定的速度移动，目标在屏幕上移动的位置取决于三个振幅不同的正 弦函数值的叠加。目标移动速度分别为a 、b 、c d 、e 、f 六档，a 最慢，f 最快。 要求被试尽力使瞄准子紧随目标。追踪作业绩效以“+ ”对“o ”的平均误差距离表 示，并在追踪误差距离超过规定界限时由计算机发出音响警告。结果表明平均误 差距离和音响警告次数都随追踪任务心理负荷的提高而增加，统计检验表示只有 a 、b 两种速度间的绩效没有显著差异，其他速度间的差异均达至l j p 很难测量或收集；最重要的一点是，在低或很高负荷时，主任务绩效对心 理负荷的变化不够敏感。这些问题在较大程度上影响了主任务绩效测量技术在心 理负荷测评中的应用。 3 3 次任务测量法 次任务是针对主任务( 即作业任务) 而言的，它是指除作业任务以外的、出 于某种考虑人为加入的额外作业。 当心理负荷较低时，由于有充足的心理资源供应，作业绩效一般较高，即使 任务难度有所提高，只要在一定的范围内，通过剩余资源的补充，这种绩效水平 也能维持下去，因此主任务绩效测量技术在低负荷情境中不够敏感。为了克服这 一缺陷，一些研究者设计出了次任务测量技术。次任务测量技术的基本思想是， 在主任务进行的同时，加入一个或多个额外的作业，由于后者对心理资源也有要 求，使作业者原有的剩余资源被占用，主任务绩效由此受到影响。也就是说，通 过次任务“吸收”剩余资源的方法来提高主任务作业绩效随心理负荷交化的敏感 性。一般将一个或多个次任务参与的作业情境分别称之为双任务或多任务作业测 量。 根据主、次作业优先权处理策略的差异，次任务测量技术分两种形式：一种 是优先保证主任务，即要使主任务绩效达到单任务作业时的水平，通过次任务绩 效的变化来反映主任务的心理负荷状况；另一种是优先保证次任务，即以主任务 绩效作为主任务心理负荷的测评指标。其中，第一种次任务测量形式因对主任务 干扰少而广为应用。 次任务作业类型的合理选择是关系到次任务测量能否成功的关键。在设计次 任务时，应考虑：第一，避免次任务对主任务的不必要干扰；第二，次任务某些 特性或要素与主任务相同或类似。对第二点的解释是，资源理论认为需求资源类 型相同的作业之间会出现竞争，而不同资源种类的作业之间可相互协同。因此， 为有效“吸收”主作业的关键资源( 即决定作业绩效的资源) ，必须保证次任务资 源与此资源相同。 1 7 ：喹立奎堑厶：羔亟竺位! 金蛊 ：垒墨亟堑捌透直选 3 3 1 次任务测量法的分类 综合许多研究事例，较常用的次任务类型仃以下几种。 1 、节奏敲击作业 节奏敲击作业是让被试者按一定的节奏敲击手指，以手指敲击问距的变异为 衡量主任务工作负荷水平的指标。一般发现，主任务工作负荷越大，手指敲击间 距的变异也越大。 2 、记忆搜寻作业 用记忆作为次任务来测量心理负荷的研究特别多。这些研究大都使用短期记 忆任务。最常用的短期记忆任务是s t e r n b e r g 的短期记忆模式【2 ”。s t e i n b e r g 的短期 记忆模式是这样的：给被试者几个数字，告诉他这是他应记住的内容然后向被 试者显示一个数字，被试者判断这个数字是否属于应该记住的那几个数字中的一 个。如果是，就作出肯定的反应；如果不是，就作出否定的反应。s t e r n b e r g 的短 期记忆任务可以把对中枢信息处理的影响与对感觉通道或反应方式的影响区别开 来，因而在研究多资源理论和测量飞机驾驶员的心理负荷时也经常用到。值得注 意的是，记忆任务本身心理负荷较高，这可能会影响主任务的业绩或人对主任务 困难程度的判断。 3 、监视 监视任务一般要求被试者判断某一种信号是否已经出现，业绩指标是信号侦 探率。在单独做监视任务时，信号侦探率会等于1 ，或接近1 。当被试者在完成主 任务时，监视任务的信号侦探率就会下降，下降的幅度就是人的大脑被占用的情 况，即主任务的心理负荷监视任务被认为主要是感觉类型的任务，特别是视觉 感觉方面任务，故用它来测量需要视觉的主任务的心理负荷时效果要好些，对其 他类型的任务效果可能会差些。 4 、时间距离法 时间距离法分时间产生法和时间估计法两种。时间产生法是让被试者给出一 段特定长度的时间，而时间估计法则给被试者呈现一段时问，要求估计其实际大 小。该方法以给出时间的误差或估计时间的误差为反映主任务心理负荷的指标。 研究发现，当作业负荷较高时，被试者所估计的时间值往往短于实际值。而心理 负荷很低时，其时间估计值一般长于实际值。 5 、随机数作业 该作业让被试者以一定的时问间隔不断报出特定长度的随机数组，如5 2 3 ， 6 2 8 、3 3 1 等，以实际给出的数组的随机程度反映主任务的工作负荷许多研究表 1 8 i 立銮煎厶：羔亟堂位盈塞 ：垒墨亟垃剥近直选 明，随着主任务负荷的增加，被试所报出的随机数的随机程度显著下降。 3 3 2 次任务测量法存在的问题 次任务测量技术已在不同场合显示出其显著的心理负荷测评效能。但是，该 技术也存在一些缺点。其中，最大的不足是次任务对主任务的干扰。次任务的加 入不可避免会对主任务产生影响，双任务情境中的主任务作业肯定有别于单任务， 这样，次任务心理负荷测评结果有可能出现真实性的问题。更为重要的，次任务 的引入使得作业者的剩余能力降至为零，这种情况下一般无法及时应付突发事件， 从而有可能造成作业事故。因此，次任务测量技术在比较危险的作业环境中是禁 止使用的。 当操作人员被要求同时做两项任务时，除非主任务的要求很低或操作人员对 次任务的注意力很低，否则次任务总是要干扰主任务的。事实上，在已做过的大 量的次任务试验中，很少有对主任务不产生干扰的。这种干扰的潜在危害使这种 方法很少被用到实验室以外的场合。因为在现实系统中，对主任务的干扰往往是 不可接受的。 3 4 主观评定法 主观评定由于具有较高的效度和使用简便等特点而在心理负荷测评中得到了 广泛应用。使用时一般采用量表评定的方式。目前正在使用的心理负荷测评量表 很多，它们通常根据特殊需要设计，因此各自的应用情境均有一定的限制。 库珀一哈珀的飞机操纵特性评定量表可算是最早使用的心理负荷评定量表， 该量表由于是特定于飞行情境开发的，对其他情境的适应性较差。近十年广泛使 用的量表有里德( g j r e i d ) 等人开发的主观工作负荷评定法( s w a t ) 和哈特 ( s g h a r t ) 等人开发的美国航空航天局作业负荷指数( n a s a - t l x ) 量表， 这两个量表具有多维度评定的特点，比较符合理论导向，也有较高的测评效度。 下面分别对上述三个量表作简要介绍。 3 4 1 飞机操纵特性评定量表 该量表采用“决策树”的评定方式，分四步进行：第一步，评定系统的可控 性，作出“是”或“否”的回答；第二步，如果系统具有可控性，则需评定系统 所规定的要求能否达到，作出“是”或“否”的回答；第三步，如果系统的要求 能达到，则还需评定是否需要作出某些调整，作出“是”或“否”的回答；第四 步，根据上述三个阶段的回答进一步细评【2 2 j 。评定决策序列及量表分数配备情况 如图6 所示 图6 系统决策图 s y s t e md e c i s i o n - m a k i n gc h a r t 3 4 2 主观工作负荷评定法 s w a t 评定法的基本思想是将心理负荷看成是由时间负荷、心理努力负荷和心 理应激负荷三个维度组成的立体结构。其具体测评过程分两个阶段进行。第一阶 段是量表发展阶段，它将心理负荷的三个维度各划分成三个水平，共组成3 x 3 x 3 = 2 7 种情况，要求被试根据各种情况的描述( 表3 ) ，找出一种实际事例与之对应， 然后应用心理物理法对2 7 种实际事例的心理负荷进行两两比较，排出各种情况的 心理负荷大小序列及对应的负荷分数。第二阶段为量表评定阶段，这一阶段要求 被试根据表3 的描述确定实际被测情境的心理负荷维度结构，再参照第一阶段获 得的结果即可得到其负荷测评值【矧。 韭丛窑堑厶堂亟：羔垃途塞：垒堡亟盈型透左洼 表3s w a t 评定法的心理负荷维度，划分及其描述 m e n t a lw o r k l o a dd i m e n s i o n a l i t yd i v i s i o na n dd e s c r i p t i o nf o rs w a ta s s e s s 泌 时间心理努力 心理应激 l经常有空闲时间，很少有意识地进很少出现慌乱、危 活动很少重叠或行心理努力，活动险、挫折或焦虑， 完全不重叠几乎是自动的，很容易适应 少或不需要注意 2 偶尔有空闲时间，有一定的意识努由于慌乱、挫折和 活动经常重叠力，活动由于不肯焦虑产生了中等 定、难以预测或不程度的应激，增加 熟悉而变得十分了负荷，需要有显 复杂，要求相当程著的补偿以保持 度的注意绩效 3几乎没有空闲时需要广泛的心理由于慌乱、挫折和 间，活动的重叠频努力，活动相当复焦虑产生了相当 繁出现杂，要求频繁地注高的应激，要求自 意我控制和决策 3 4 3 美国航空航天局作业负荷指数 n a s a - t l x 将心理负荷区分为六个维度，分别为心理要求、生理要求、时问 要求，作业成绩、努力和挫折水平其使用分三个过程进行：第一，结合实际对 每个维度在形成心理负荷中的相对重要性进行评定，评定采用心理物理学的两两 比较法，共有6 x 5 + 2 - - - - 1 5 种组合，统计处理后可获得各维度的重要性权数；第二， 根据对六个维度的具体描述( 下表) 实际评定心理负荷状况，评定采用1 2 厘米量 表方式，即在长1 2 厘米的线段两端分别标以“低”“高”或“差”“好”之类的双 极形容词，被试在线段上相应位置处做上特定标记以反映体验到的负荷状况；第 三，将六项负荷的评定值与重要性权数相乘，求得心理负荷得加权和，该值即为 实际心理负荷的主观评定综合结果j 。 具体测评时，除可借鉴上述量表外，还可结合需要自行设计量表。这方面有 许多成功的例子在追踪作业心理负荷测评的一项研究中，以初选的八个项目为 基础进行测评，然后对获得的数据作主成分分析，最终筛选出四个公共因素，分 别为任务复杂性、任务压力、心理努力与疲劳、紧张水平。将这四个因素作为心 必! z 堑厶堂亟= i 兰位途塞 ! 垒堡鱼蕴! ! ! 1 4 迁左选 理负荷评定的主观维度加以应用，结果获得了十分显著的测评敏感性和效度。 主观评定技术存在的主要问题是它只在中、低等负荷水平时敏感。研究发现， 当心理负荷由低向高变化时，在一定范围内主观评定值随之上升，但当心理负荷 强度高于某一限度后，主观评定却出现明显下降。对于这种现象，不少研究者认 为是被试降低作业绩效标准所致，即当作业负荷超过被试的心理界限后，被试会 有意无意地放弃原先设定的绩效要求，作业绩效随之恶化，同时伴随心理紧张的 大量释放，负荷体验下降。所以，对研究中获得的主观评定结果，应结合实际情 形加以分析。 3 4 4 疲劳症状自评量表 从事心理负荷研究的主要是人类工效学家。人类工效学是一门介于心理学、 生理学、系统工程、工业工程之间的新兴边缘学科。作业疲劳测量是人类工效学 和劳动卫生学领域劳动负荷评价中不可缺的重要内容。 由日本产业卫生学会研制的疲劳症状自评量表是2 0 世纪7 0 年代以来， 为日本乃至许多国家广为采用的、较有影响的问卷之【2 5 1 。 2 0 0 2 年版的调查表确定将2 5 个症状项目分为5 大项目群别，每个项目群别各 含5 个症状项目。具体内容上，每个项目群别所包含的内容如表4 所示： 据在日本的试用，信度系数c r o n b a c ha 达到0 7 6 3 0 9 1 1 ；各因子的第一 主成分贡献率，除个别因子为5 5 外，其余都在6 6 以上；各项目的主成分负荷 量都在0 6 7 以上；复测相关系数为0 6 4 7 0 7 6 9 ：g f i 和a g f l 分别达到0 7 8 5 和 0 7 4 1 。由此可见，它具有较高的信度和效度它的现场应用，无论对于健康风险 评价或改善效果的评定，均可提供有价值的信息。 表4 疲劳症状自评量表 t a b l eo f f a t i g u es y m p t o ms e l f - a s s e s s 项目群别症状项目症状因子 群体i困倦感困、想躺下、打哈欠、缺乏干劲， 浑身发懒 群体i i 不安定感感觉不安、心情郁闷、心神不定、 焦躁、思想很难集中 群体不舒服感头痛、头发沉、心情不好、精神恍 惚、感到头晕 s 塞羔堑厶望亟堂垃监塞! 垒型亟堑捌墟左选 表4续袁 群体酸疼感胳膊发酸、股 疼、手和手指疼、腿 脚发酸、肩膀酸痛 群体v 模糊感眼睛有些睁不 开、眼睛疲劳、眼睛 疼、眼睛干，看东西 模糊 疲劳症状自评量表使用方法如下： 1 每个症状项目的应答采用计分方式。即，将各项目症状的轻重程度：“无”、 “轻”、“中”、“重”、“极重”，分别计为1 ，2 、3 、4 、5 分。各因子群分别是其所含 项目计分之和。总分为5 个因子分之和，积分越高表示疲劳程度越大采用5 级 计分制后，能进一步把握各症状的轻重程度。既可掌握群体检查时平均得分的变 化，也可在实验研究等情况下，对个人症状得分的变化进行分析。 2 整理资料时，需按规定把应答结果按五个因子进行分类汇总和测算。通过 分析各因子诉说率、得分的高低和变动情况，掌握劳动负荷的特征，并为确定预 防措施提供参考在进行群体调查时，则需计算各因子诉说率、得分的均数，并 可据此绘制出线图。 3 分析调查结果时，首先要关注各项目和因子得分的伴时性变化。同时也要 留心有哪些项目和因子的得分偏高。通过不断的调查资料积累，进一步掌握该作 业负担的类别和动态变化。 3 4 5 主观评价法的评价 a 、主观评价法的优点 1 ，使用方便。使用主观评价法几乎不需要什么仪器设备。 2 数据分析容易。对用主观评价法得到的数据进行分析也比较容易。由于计 算机的广泛应用，节省了处理数据的时间。 3 主观评价法容易被操作人员了解，操作人员不需要什么培训。 4 对人的工作没有什么干扰。一般来说，主观评价法是在操作人员完成工作 之后进行的，因此不会对工作有什么干扰。 注意用主观评价法时，应在工作结束后尽快的时间内进行，因为人们工作时 的大量信息是贮存在人的短期记忆中，时问一长，这些信息就会丢失，人对工作 任务的评价也会失去准确性。 b 、主观评价法的缺点 1 主观评价法是操作人员对某项工作的感觉。这种感觉不一定就是心理负荷。 在执行许多任务时，大脑中进行的活动是感觉不到的，我们所感觉到的东西只是 我们意识到的东西，而人的信息处理系统中的许多活动是我们意识不到的。这样 主观评价法 ：导到的心理负荷注定是有偏差的，工作中人的意识不到的东西越多， 这种偏差就越大。 2 主观评价法取决于操作人员的合作。一般来说，主观评价法主要是应用于 实验室或军事系统中，操作人员与研究人员的关系一般比较好。在实验室外，这 种合作关系就没有保证，因而将会产生较严重的问题。特别是这种方法用来确定 劳动的工作量或报酬标准几乎是不可能的，人人都会认为自己的心理负荷过高。 3 主观评价法的差异一般是很大的。同样的人对同样的工作在不同的时间会 给出不同的评价，这是一个典型的主观问题。一些定义和准则可以用来减少主观 差异，但是这个问题是不会消失的。例如在用s w a t 时，有时操作人员之间的误 差的均方差竟达平均值的7 0 8 0 。 虽然主观评价法有上述明显的缺点，但是到目前为止，相对于其他测量心理 负荷的方法，它是最可靠的一种方法。当操作人员完成了某一项任务后，他会给 出对这项任务的评价，一般来讲，只要操作人员愿意配合，这种评价是比较可靠 的，设计人员和研究人员可以直接得到非常有用的信息。例如一个飞行员试飞了 一架新飞机后，如果他认为这个飞机很难飞，这直接说明哪里有问题，那么设计 人员会尊重他的意见，进行必要的改进。相反，用其他方法测量出来的心理负荷， 设计人员未必相信。 3 5 生理测量法 生理测量是心理负荷测评的一种较客观的技术。但与体力负荷不同，生理测 量在心理负荷测评中普遍存在敏感性的问题。根据学者们的研究结果，在常用生 理指标中，除有限几个外，在实用中大多不够敏感。有些具有测评意义的指标也 存在情境特异性问题。即使如此，生理测量的作用仍不能忽视。至今已进行的研 究表明，心率、脑电图和眼动测量等在心理负荷测评中具有重要的应用价值。 3 5 1 生理测量法的分类 韭基窑些厶：羔亟堂塑建塞：垒矍亟盆捌进应选 1 、心l 睦活动与心理负荷 研究中，一般采用心电监护仪记录心电图，将信号放大后分析心电活动变化， 其中以心率( h e a r tr a t e ) 及心率变异性( h e a r tr a t ev a r i a b i l i t y ) 与心理负荷的关系研究 较多。w i l s o n 研究了飞行训练中工作负荷与多种生理指标的关系，发现心率和心 率变异性在不同的飞行阶段变化非常显著，心理负荷加重时心率加快，而心率变 异性则减少m j 。v e l t m a nj a 对模拟和实际飞行情况下飞行员的生理反应指标进行 比较分析，结果表明不论模拟还是实际飞行条件下，随心理负荷的增加心率增加 而心率变异性降低 2 7 1 。m a k o w i e cd a b r o w s k a 等采用2 4 小时监测法连续记录机体在 不同心理负荷水平状态下心血管反应的生理变化，结果显示：不同心理负荷水平 下，心率和心率变异性明显不同，并以心率变异性的敏感性更好，故他们认为心 率变异性是心理负荷的生理反应指标之_ 1 2 s 。 但也有研究表明，心率变异性在心理负荷研究中并不比心率更敏感。如董明 清等的研