二次警戒度於自动化人员监控作业的绩.pdf

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告 二次警戒度於自動化人員監控作業的績效評估與提升之研 究 I 二次警戒度於自動化人員監控作業的績效評估與提升之研 究 I 計畫類別 個別型計畫 計畫編號 N S C 9 1 2 2 1 3 E 2 3 8 0 0 5 執行期間 9 1 年 0 8 月 0 1 日至 9 2 年 0 7 月 3 1 日 執行單位 萬能技術學院工業管理系 計畫主持人 劉正禮 報告類型 精簡報告 處理方式 本計畫可公開查詢 中 華 民 國 9 2 年 1 0 月 1 3 日 PDFCMD Trial Version tw 1 行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告 二次警戒度於自動化人員監控作業的績效評估正提升之研究 A Study of Performance Evaluating and Improving on the Second Vigilance in Automation Monitoring Task I A Study of Performance Evaluating and Improving on the Second Vigilance in Automation Monitoring Task I 計畫編號 NSC 91 2213 E 238 005 執行期限 91 年 8 月 1 日至 92 年 7 月 31 日 主持人 劉正禮 萬能技術學院 工業管理系 摘要 摘要 從訊號偵測概念分析警戒度的問題 已被討論多年 其對於自動化系統的 監控作業績效 證實有一定的影響程 度 事實上除對異常訊號辨識之首次 警戒度外 尚應探討其後續追蹤應變 能力 即所謂二次警戒度 本研究的 目的 旨在探討如何有效評估二次警 戒度 目前有多項參數型及非參數型 的指標應用於其中 如d 與 然而 從過去的研究發現 雖然上述的指標 被廣泛的使用 不可誨言 其特性都 是以反應閾 YES 或 NO 的結果 作 分 析 而 忽 略 了 從 訊 號 知 覺 Perception 到決策動作 Decision making B H與 B D等 4 5 6 然而從過去的研究發現 雖然上述的指標被廣泛的使用 不可 誨言 其特性都是以反應閾 YES 或 NO 的結果作分析 而忽略了從 訊號知覺 Perception 到決策動作 Decision making 1 9 因子 B 各水準 間有顯著差異 F 51 40 F0 99 3 9 因子C與因子D間有顯著交互作用 F 8 75 F0 975 1 9 3 針對前述結果 以圖六分析顯示 在二次警戒度之情境複雜度中 不 論在有無警報情況下警戒複雜度 愈高警戒績效愈低 其意涵過高覺 醒度 extremely high arousal levels 的作業情境 即使配合警報系統 二次警戒度的績效亦是非常差 4 因子 C 與因子 D 間交互作用 以圖 七分析顯示 當一次警戒度與二次 警戒度發生間隔時間較短 若警報 訊息非及時發生 在有雜訊之干擾 下 警報訊息不但不能發揮應有之 效果 可能還會與雜訊混淆 產生 錯誤判斷而影響整體警戒度績 效 但若警報訊息配合狀況及時反 應 在一次警戒度未下降之前 則 可獲致較高的績效 5 次要作業之負荷影響二次警戒度 之能力 當受測者盡力維持警戒度 時 次要作業之反應時間相對增 長 但因注意力分散 警戒度績效 亦有下降之趨勢 圖 4 飼水監控模擬系統 圖 5 去礦物化減溫儲水模擬系統 PDFCMD Trial Version tw 7 表 2 L16 直交矩陣實驗配置與實驗結果 First vigilance Second vigilance No A 2 3 B 7 8 15 C 1 D 10 A C 3 6 B C 9 14 C D 11 Signals detection level Noise rejection level Perform ance Signals detection level Noise rejection level Perform ance 1 1 1 11 1 1 1 116 957 9785 64 975 96 88 5 2 1 4 12 1 1 2 226 857 8667 74 855 85 67 1 3 1 2 11 1 2 1 216 947 9481 94 945 95 82 6 4 1 3 12 1 2 2 126 897 8972 84 905 89 73 8 5 2 2 12 2 2 1 227 027 9088 05 035 91 88 0 6 2 3 11 2 2 2 116 987 9287 34 995 94 90 9 7 2 1 12 2 1 1 127 027 9592 25 035 96 92 3 8 2 4 11 2 1 2 216 947 9079 54 935 90 78 1 9 1 4 21 2 1 2 126 837 8867 24 895 89 72 8 10 1 2 22 2 1 1 216 927 8674 24 965 89 81 7 11 1 3 21 2 2 2 226 877 8971 04 925 91 77 3 12 1 1 22 2 2 1 116 957 9684 94 965 94 85 2 13 2 4 22 1 2 2 217 067 8581 55 075 84 80 1 14 2 1 21 1 2 1 127 007 9897 44 995 98 94 8 15 2 2 22 1 1 2 117 027 9188 85 025 92 89 6 16 2 3 21 1 1 1 226 987 9287 34 985 94 88 9 5 結論與建議 5 結論與建議 1 依傳統二值邏輯理論 Yes 或 No 所發展之警戒度評估模型 如在敏感度 的量測方面 參數型常用指標d 在反 應偏差的量測方面 參數型常用指標 在下述情況下 確有其評估的困難 性 1 一個警戒作業環境 不是強調非此 即彼的二值邏輯的判斷概念 而具有 時變性的特性 亦即在不同時點之監 控決策 應有連續多值的差異績效 2 無法於短時間獲致大量評估資料 甚 或事件發生頻度較低 無法有效計算 機率值時 如 命中的機率 P Hit 及誤警的機率 P False Alarm 將信號偵測理論之信號偵測能力 Hit 與雜訊誤警率 False Alarm 應用模 0 20 40 60 80 100 1234 警戒複雜度 績效 無警報 有警報 Perform ance 85 80 D1 D2 C1 C2 圖 6 警戒複雜度與警報間影響性 圖 7 因子 C 與因子 D 之交互作用 PDFCMD Trial Version tw 8 糊邏輯函數建構之模糊集合 並依模糊 推論引擎所建構之警戒度績效評估模 式 確可有效解決此方面之問題 2 經本研究分析之結果 若監控作業中 一次警戒度與二次警戒度有高度之相關 性 則適時建構下述特性的警報裝置 以避免二次警戒度之下降 似有其必要 性 1 一次警戒度績效值偏低時 提早發出 二次警戒度警報訊息 2 發生高覺醒度之作業情境時 自動引 導次要作業訊息至其他作業點 6 計畫成果自評 6 計畫成果自評 本研究內容與原計畫完全相符 並達成以 下之預期目標 1 完成核能電廠蒸氣產生器飼水控制閥 主要監控模擬系統 2 完成核能電廠蒸氣產生器飼水控制迴 路次要監控模擬系統 3 田口實驗設計因子與實驗程序構建 4 建構二次警戒度績效評估模型 5 建立監控作業之二次警戒度行為特性 而在研究成果之學術與應用價值 分述如 下 1 確立監控者由一次警戒度進入二次警 戒度之反應行為模式 並分析容許反應 時間 系統可靠度 生理因子 環境因 子對二次警戒度之影響性 依此可協助 人因工程學者對於人類監控決策行為 有進一步認知 2 建立監控者二次警戒度有效評估模 式 可提供適合監控作業之人員選取與 評價 3 將品質工程的概念有效應用於人機介 面設計 以獲致重要之參考因子與設計 方向 4 二次警戒度警報系統的設計 可作為提 升警戒度績效的重要設計方向 而不僅 是環境 訊息的改善 更能主動提供有 效的警報預測訊息 減少決策錯誤 有 效避免自動化所造成人為失誤的嚴重 後果 本階段研究成果將有兩篇論文在 Human Computer Interaction International 2003 and the affiliated Conferences 發表 參考文獻參考文獻 1 Cherifi E B Riera and P Millot Integration of information theory and fuzzy sets theory for complex systems supervision application to a steam generator process Proceeding of the Seventh IFAC Symposium on Man Machine Systems 191 196 1998 2 Childs J M Signal complexity response complexity and signal specification Human Factors 18 149 160 1976 3 Driankov D H Hellendoorn and M Reinfrank An Introduction to Fuzzy Control Springer New York 1996 4 Grier J B Nonparametric indexes for sensitivity and bias computing formulas Psychological Bulletin 75 424 429 1971 5 Hodos W A nonparametric index of response bias for use in detection and recognition experiments Psychological Bulletin 74 351 354 1970 6 Kenneth R B K Lloyd P T James Handbook of perception and human performance v2 Wiley New York 1986 7 Kim Y H S C Ahn and W H Kwon Computational Complexity of General Fuzzy Logic Control and Its Simplification for a Loop Controller Fuzzy Sets and Systems 111 pp 215 217 2000 8 Lee J D and N Moray Trust self confidence and operators adaptation to automation International Journal of Human Computer Studies 40 153 184 1994 PDFCMD Trial Version tw 9 9 Lees F P and B Sayers The behavior of process monitors under emergency conditions In T Sheridan 車輛行控中心 大型自動化生產系統監控中心 等 2 警戒度警報系統之開發與設計 附件二 PDFCMD Trial Version tw 11 技術特點 技術特點 1 本研究應用模糊邏輯建構動態警戒度評估績效值 2 該績效值可連結模糊控制程序 模糊推論引擎 而有效產生警 報訊號 推廣及運用的價 值 推廣及運用的價 值 4 確立監控者由一次警戒度進入二次警戒度之反應行為模式 並 分析容許反應時間 系統可靠度 生理因子 環境因子對二次 警戒度之影響性 依此可協助人因工程學者對於人類監控決策 行為有進一步認知 5 建立監控者二次警戒度有效評估模式 可提供適合監控作業之 人員選取與評價 6 將品質工程的概念有效應用於人