工程心理學

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工程心理學是二十世紀四十年代後期開始發展起來的一門新學科。工程心理學是以人-機-環境系統為對象,研究系統中人的行為,以及人與機器和環境相互作用的工業心理學分支。

簡介

  工程心理學是以人-機-環境系統為對象,研究系統中人的行為,以及人與機器和環境相互作用的工業心理學分支。它的目的是使工程技術設計與人的身心特點相匹配,從而提高系統效率、保障人機安全、並使人在系統中能夠有效而舒適地工作。

心理學圖

  人-機-環境系統是多學科研究的問題,從事這方面工作的有心理學家生理學家、人體測量學家、醫生、工程師等。在不同的國家或來自不同學科的專家往往使用不同的名稱。中國、美國和蘇聯等的心理學界多稱「工程心理學」,美國還使用「人類工程學」、「人的因素工程學」等名稱;西歐各國則普遍稱「工效學」。中國國家標準局于1982年命名為「人類工效學」。來自不同學科的專家在研究內容上各有側重:工程心理學家強調研究系統中人的行為和身心功能特點,為系統設計提供有關人的數據;而工效學家或人的因素工程學家則側重於研究把有關人的數據應用於系統設計。   來自不同學科的專家在研究內容上也各有側重:工程心理學家強調研究系統中人的行為和身心功能特點,為系統設計提供有關人的數據;而工效學家或人類工程學家們則側重於研究把有關人的數據應用於系統設計。

發展簡史

  使人適應機器的要求,是20世紀40年代以前人機關係研究的基本特點。工程師設計機器時,往往只著眼于機械力學性能的改進,很少考慮使用者的要求;心理學家的工作也局限於為現成的機器選拔和訓練操作人員。   在第二次世界大戰期間,由於武器性能和複雜性大大提高,即使經過選拔和訓練的操作人員也很難適應,由此發生了許多機毀人亡或誤擊目標事故。這迫使人們去重新審查裝備的設計,並促使人們認識到機器和操作者是一個整體,武器只有與使用者的身心特點匹配時才能安全而有效地發揮作用。由這種認識出發,又提出了人機系統的概念。這樣,人們開始了從主要研究由人適應機器轉向研究使機器適應人的階段,由此而形成了工程心理學這門學科。 查普尼斯在1949年出版的《應用實驗心理學》是這個時期經典性的工程心理學著作。

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  二十世紀40年代和50年代初期,工程心理學家主要研究指針式儀錶和開關按鈕設計中的人機匹配問題,因此有人把這一時期稱為工程心理學發展中的「開關和錶盤」時代。   50年代以後,由於控制論和資訊理論的影響,工程心理學開始採用信息接收、傳輸、加工、反饋、通道容量、系統控制等概念分析人和機器的相互作用過程,使人機系統的概念得到進一步發展。同時,由於電腦的廣泛應用和生產過程自動化程度的提高,使人機結合方式和人在系統中的地位與作用發生了深刻變化。   例如,在系統中人由操作者轉變為監控者,體力負荷降低、心理負荷XX;人機間的信息交換方式由機械式轉為對話式等。認知因素是現代人機系統的核心問題,認知實驗心理學成為現代工程心理學的理論基礎。這種種變化給工程心理學提出了新的研究方向和課題。   工程心理學研究在中國起步較晚。50年代主要開展操作合理化和技工培訓方面的工作。60年代開始結合航天、航空 、鐵路和電站建設的要求開展研究。二十世紀80年代以後,工程心理學在我國得到了較快的發展。

理論基礎

  一些設計機械、汽車、電器和其它機械裝置的工程師們偶爾也突發奇想,他們想讓那些控制鈕和表閥更適合自然的人類知覺及運動能力。比如,哪怕在早期的汽車上,方向盤與前輪的連接就已經是這樣的,如果想向左轉,司機就把方向盤向左轉。這看上去可能是一種最明顯不過的事情,可是,最早期的汽車是通過舵桿轉向的,如果要向左轉,司機得把舵桿向右撥,反過來也一樣。同樣的,有些設計者也試著在直覺的基礎上將收音機、動力工具和工廠機器上的轉盤以自然的方式操縱。

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雖說這些都是工程師們操心的事--直到二戰以前情形一直如此--可是,大量的設備上面有一些轉盤和控制鈕是很難解釋,不容易精調的。有些需要不自然或者不必要地複雜的人類動作,這經常會造成錯誤甚至事故。有一個例子就是「英國蚊子」,這是二戰時期製造的一種戰鬥轟炸機,當時心理學家尚沒有參與此事。風門在飛行員的左邊,著陸控制桿在右邊。結果,起飛的時候,飛行員只得從風門上騰出手來用左手把住轉向輪,這樣,會自己向回退,因而減少動力,而這時候恰好需要最大的動力。戰爭期間,有大量新型複雜軍事裝備在不斷開發之中,軍事服務機構及其合同簽訂方開始僱用心理學家,以協助使產品更符合人性的知覺及反應。這就是所謂人性工程的開始,後來也叫工程心理學。心理學家重新設計一些設備,以提高其儀錶盤的易讀性,使控制鈕的精調輕鬆易行,使必須進行的動作自然協調等等。   傑克·鄧拉普是一位負責XX擊培訓研究的海軍軍官,他曾是福漢姆大學的心理學教授。他對XX擊設備的第一經驗,和他對使用這些設備的心理學難度的理解,使他在戰後成立了第一家人性工程學公司,即鄧拉普公司。鄧拉普是位精力充足的矮胖者,他既有專業知識,又正好具有應用心理學的宏觀遠見。他對一位參觀者這樣友好地大聲一吼,「什麼純科學,我受不了這些學術性的馬屎。科學如果不能給人們帶來更好的生活,它就一錢不值。」他這家公司的發展可謂蒸蒸日上。鄧拉普1948年以2.1萬美元投資開始,3年以後的營業額已近70萬美元,客戶為美國國防部、一家飛機製造廠、一家辦公機械公司、一家重型電氣設備製造廠、一家閃光燈製造廠,及其它客戶。

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  鄧拉普公司的人性工程最典型的一個例子是,它幫助一家製藥廠解決了正確計量藥丸的問題(計數過多會減少收入。過少會違反聯邦法律,而這兩個問題又經常發生)。計數的工人並不能實際數數,他只能用一塊刻有比如100個凹槽的鋁板XX裝著藥丸的箱子里。當他抽出鋁板時,藥丸會落在幾乎每~個凹槽里,他掃一眼之後就會知道,他只需要用手再抓4-5顆到鋁板里進行自動裝瓶就可以了。至少,這就是這種辦法能夠起作用的方式了。可是,這種藥丸計數辦法經常會出問題。鄧拉普公司的一位員工研究了這個計數過程后想到,這塊鋁板與許多種藥丸的顏色並沒有形成鮮明對照。他在每個凹槽底部刷上一點桔黃色,結果,任何沒有落進藥丸的凹槽就會像警告燈一樣亮著。這樣,精確度立即上升,問題解決了。

研究內容

  工程心理學主要研究與技術設計有關的人體生理、心理特點, 併為人-機-環境系統的設計提供有關人的數據。例如,為了使工作空間、工作台、駕駛艙、控制器和其他各種個體用具的設計和安排適合使用者的體質特點,必須就測定人體靜態結構、動態功能尺寸和人體生物力學參數;為了設計優質的人機信息交換裝置,就必須研究人的傳信特點和能力限度,研究人的信息加工模型;為了提高系統的可靠性,就要研究人在工作超負荷或低負荷時,特別在告警應急時的反應能力和行為特點;人的能力的個別差異和影響能力水平發揮的主客觀條件等,也是工程心理學研究的重要課題。

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  人與機器在功能上各有長短,分析系統中各個環節的要求和作用,確定最適合於由人或由機器做的工作,是人機系統設計中的一項重要內容。一般來說,強度大、速度快、精度高、單調的、操作條件惡劣的工作應安排機器去做;擬定方案、編製程序、應付不測、故障維修等工作適合由人去做。隨著電腦和自動控制技術的發展,人機功能分配也會有所變化。但是不管技術如何發展,系統不能沒有人的參與。人將始終主宰技術的發展;技術的發展又將使人的功能得到更充分的發揮。   人機界面也叫人機介面,顯示器和控制器是人機之間的兩個界面。機器通過顯示器將信息傳送給人,人通過控制器將決策和指令信息輸送給機器。人機信息交換的效率,很大程度上取決於顯示器和控制器與人的感知器官、運動反應器官特性的匹配程度。為使兩方面匹配得好,就要研究顯示器和控制器的物理特性與人的感知、記憶思維、運動反應等身心特點的關係。   例如,研究視覺顯示符號的形狀、大小,顏色、亮度、空間密度、變化速度與人的視覺功能的關係;研究聲音頻率、響度、持續時間、變化速度與聽覺功能的關係;研究控制器的編碼、力距,阻力、距離、運動方向等因素對人的操作績效的影響等等。在現代複雜的人機系統中,操作人員往往面對著幾十甚至幾百種不同功用的顯示器和控制器,若設計或安排不當,就容易發生誤讀和誤操作而導致重大事故。   工作空間設計也是工程心理學研究的基本內容,它主要包括工作空間的大小、顯示器和控制器的位置、工作台和座位的尺寸、工具和加工件的安排等。工作空間的設計要適應使用者的人體特徵,以保證工作人員能夠採取正確的作業姿勢,達到減輕疲勞,提高工效。

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  照明、雜訊、溫度、振動濕度氣壓、加速度等物理環境因素都會對人的工作績效和身心造成影響。處於高空、地下、水下等特殊環境中的人,有可能經受超重、失重、高溫、低溫高壓低壓缺氧等異常因素的衝擊,因此,研究特殊環境條件對人行為的影響,對設計空間艙和地下、水下工作的人機系統有重要意義。   工程心理學的研究採用調查和觀察、現場試驗情境模擬、實驗室實驗和數學模擬等方法。這些方法在情境逼真度、使用靈活性、結果概括性和實用性等方面,各有優點和局限性。例如數學模擬方法,有耗資低、改變方便、簡單易行等優點 ,但得到的結論往往不能直接用於解決複雜的實際問題;現場試驗具有真實性,但因素複雜,條件控制受到限制,因而不容易精確分析變數問的因果關係

研究方法

  1、變數:是心理學研究中的基本概念,變數的大小可以觀察和測量,科學研究的目的就是要找出各種變數之間的關係。2、工程心理學研究中的變數主要涉及行為變數,這種變數有兩個主要的維度:定量維度和定性維度。大多數與工程心理學有關的行為都可以使用某些定量的單位。   3、在工程心理學研究中,除了自變數因變數有時候還會遇到控制變數。   4、相關關係:是指兩個變數之間存在著一種系統的依賴性,但這種關係只能說明兩個變數之間有依賴,而不能提供原因與結果的解釋。   (1)心理學家通常把相關分成三種:正相關,兩個變數之間的變化方向一致;

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  (2)負相關,兩個變數之間的變化方向相反;   (3)零相關,兩個變數之間沒有系統的關聯,互不影響。   5、信度:指研究中所使用的工具的可靠性,即它是否可以穩定地反映某種心理特徵的能力。心理學研究中常用的度有三種:重測信度、複本信度、分半信度。   6、效度:指測驗或研究的有效性和準確性,也就是測量或研究達到目的的程度。效度有三種:內容效度、預測效度、構想效度。

安全模式

  人性工程學一直是應用心理學當中一個相當出名的分支,進行這項工作的人在廣泛的範圍內開展工作,從大型噴氣客機到地鐵控制中心,從床頭收音機到家用電腦。從事人性工程工作的心理學家們研究過幾十種問題,包括,是標有刻度的旋轉盤通過一個固定的標記容易讀些,還是一個指針圍繞著一個有固定刻度的圓盤更容易讀些(旋轉圓盤是更好的設計),怎樣使控制鈕的手柄更容易找到一些(一種辦法:通過不同顏色標記;另一種辦法:按照其用途製造成不同的形狀,這樣,不用看就知道是哪一個--比如,把著陸桿的操縱桿頭製成圓形的,像輪子一樣,把副器控制桿做成片狀的楔形物)。直到最近為止,美國最有災難威脅的設備,即核電站,是在其設計中沒有得到人性工程學的益處的。1979年發生三里島核電站事故后,核能管理委員會亡羊補牢,他們認識到,當初設計並建造美國核電站的公司里,缺少進行人性工程研究的心理學家。這也可能就是三里島機器系統的人工操作部分有嚴重缺陷的原因所在。本可以提醒操作員,讓他們注意到自動停車系統中的一個卡住的閥門的標誌不太顯眼;幾乎有百分之三十的系統標識都掛得太高了,操作員們看不到;一些在某些控制盤上表示正常狀態的顏色,在另外一些控制盤上又表示故障。作為這些發現的結果,核能管理委員會僱用了約30名心理學家,根據這些心理學家的建議而重新制訂了新的規章和對全國核電站的指南。

領域展望

  1、操作研究。隨著技術水平的提高,對操作的研究也在變化。早期如F.W.泰勒的工作時間研究,F.B.吉爾布雷思和L.E.M.吉爾布雷思夫婦的動作分析,以及後來關於傳送帶生產的操作研究等都是工程心理學中的經典性工作。例如,從機械工程過渡到自動化生產後,人遠離XX縱的對象,監控成為人的主要操作方式。今後這方面的問題將變得更為重要,並成為綜合性的研究課題。它包括新型儀錶的設計、人員的特殊訓練和選拔以及工作制度安排等。2、人機系統。在生產條件下,人與機器設備之間的信息傳遞和互相適應,是保證一個大系統的可靠性和高效率的前提。工程心理學在這方面作出過不少貢獻。把認知心理學的成果及客觀分析人的心理過程的方法,應用於解決自動化控制系統和大型國防工程也具有十分重要的意義。當前的趨勢是把人機系統擴大為人-機-環境-社會這樣的更全面的系統。隨著電子電腦的普及應用,人與電腦的交互作用將是今後工程心理學研究的重點。   3、提高工作生活質量。工作環境是否適合於保證人的安全、健康和舒適,並保證生產的高效率,是工程心理學的中心問題之一。這方面的研究,就是工作生活質量的內容。它越來越受到人們普遍的關心。因為隨著生活水平的普遍提高,人們不僅要求工作環境能適合生理上的需要,而且日益重視工作者心理上的需要。例如,重視工作內容的豐富化和擴大化,減少簡單、重複的勞動,提高工作本身對人的意義,增加工作者的滿意度等。

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  4、組織管理的改進。現代管理者應該善於為組織確定目標,協調組織內部的關係(如增強歸屬感凝聚力),改善組織外部的聯繫(如加強溝通與協調),並注重採用組織開發的技術,使一個企業、一個單位具有組織自我完善的能力。但是,這些工作難以由組織本身來進行,社會化的咨詢機構將越來越多地參與改進組織管理的工作,也就是說,組織系統將逐漸從封閉走向開放。這將成為工程心理學發展的一個重要趨向。美國已將傳統的工程心理學稱為工程組織心理學。5、人力資源開發。生產過程的自動化將改變人在生產中發揮作用的方式,但並不能排除人對生產的參與。而且隨著生產技術工藝的改進,人的作用將變得更為突出,對人的素質要求也將更高。工程心理學今後在提高人的激勵水平,改善培訓方法,對人進行科學的評價和選拔任用,以及職業的設計和人事安排等方面,都將發揮更大的作用。工程心理學也將為科學地制定有關人事管理的制度提供依據