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复杂人机系统设计中认知工作分析理论、技术与应用研究进展

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中国科学：技术科学 2018年第6期48卷 596-615页

作者：牛可方卫宁郭北苑李翔北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044

认知工作分析是人机系统设计中的一种重要研究方法.目前在航空、军事、交通运输、能源、石化和医疗等复杂人机系统领域开始得到了推广应用,它对于提高复杂人机系统的安全、扩展系统功能、提高人机交互的适应性、降低系统全生命周期的成... 详细信息

认知工作分析是人机系统设计中的一种重要研究方法.目前在航空、军事、交通运输、能源、石化和医疗等复杂人机系统领域开始得到了推广应用,它对于提高复杂人机系统的安全、扩展系统功能、提高人机交互的适应性、降低系统全生命周期的成本有着十分重要的意义.首先通过对国内外相关文献的总结,论述了认知工作分析理论体系中约束、生态内涵两个核心内容并阐述了两者之间的内在联系;随后详细分析了认知工作分析构建过程中的关键技术及其各维度建模工具的内涵和使用方法;最后针对复杂人机系统设计的发展,采用范围综述的方法对6个复杂人机系统领域内的223篇文献进行了研究,分析了认知工作分析在这些领域中的研究现状、应用中的优势以及在未来的发展趋势.

关键词：复杂人机系统系统设计认知工作分析范围综述

基于认知工作分析的船舶导航系统界面设计与评价

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基于认知工作分析的船舶导航系统界面设计与评价

作者：焦贵鹏哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着海洋经济与航海技术的快速发展,船舶导航系统对保障海上航行安全等方面的影响越来越大。船舶导航系统界面由多个交互系统组成,各交互系统内部包含复杂信息的显示单元,操作员需要在航行时处理复杂任务。但是,目前的船舶导航系统界面... 详细信息

随着海洋经济与航海技术的快速发展,船舶导航系统对保障海上航行安全等方面的影响越来越大。船舶导航系统界面由多个交互系统组成,各交互系统内部包含复杂信息的显示单元,操作员需要在航行时处理复杂任务。但是,目前的船舶导航系统界面设计中,对操作员的认知工作状态考虑不足,造成船舶导航系统界面设计不当,这会引起操作员人因失误,进而导致船舶碰撞等事故发生。针对存在的问题,本文以操作员认知工作为切入点,对船舶导航系统界面信息需求进行分析,提出船舶导航系统界面设计原则,对界面进行优化设计,提升界面的可用性,从而减少人因事故的发生。本论文主要研究如下:首先,构建航行时船舶导航系统操作员的认知模型。从操作员的视觉工作特征为出发点,确定操作员的视觉信息的处理过程;对操作员的认知影响因素进行分析,明确操作员的认知任务、认知负荷结构和认知绩效的关系;根据态势感知理论的感知、理解和预测三阶段模型,进而构建航行状态下的操作员认知模型。其次,对船舶导航系统进行认知工作分析,提出导航界面设计原则。对船舶导航系统运用抽象层级进行任务目标分解,获得船舶导航系统人机交互的过程中全部的任务集合,明确系统的信息需求;运用决策阶梯模型对系统典型控制任务进行分析,确定操作员在不同信息处理阶段的认知状态;对船舶避碰策略进行分析,明确操作员面对未知情况的避险策略;对导航工作团队合作信息需求分析,进一步确定操作员在团队任务情景中的认知状态,总结归纳出船舶导航系统界面设计原则。再次,对船舶导航系统界面进行优化设计。结合界面信息需求,梳理界面信息的使用频率、重要程度以及使用流程,对功能信息进行划分,并构建信息组织架构,进一步细化为界面的信息显示,完成船舶导航系统界面优化设计,开发船舶导航系统界面的高保真交互原型。最后,提出船舶导航系统界面综合评价方法。对原始界面与优化界面进行可用性评价,采用主观体验和客观绩效相结合的综合评价方法对优化前后的界面进行评价,验证优化方案的有效性。通过上述研究工作,最终形成了一套适用于船舶导航系统界面设计与评价的理论体系,开发了界面设计原型,提升了界面的可用性,对保障船舶安全航行具有重要意义。

关键词：船舶导航系统认知模型认知工作分析人机界面设计

浅论认知工作分析——从生态学角度设计信息系统的一种方法

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企业家天地(理论版) 2007年第6期 190-190页

作者：宋呦 063000 唐山学院经济管理系河北

本文通过引入认知工作分析(CWA)的概念,探讨了一种通过认知工作分析来开发有针对性的信息系统的方法。

关键词：认知工作分析信息系统网站

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武术套路裁判员主观裁决心智过程研究

中国体育科技 2017年第5期53卷 87-96,124页

作者：林小美张作舟浙江大学教育学院浙江杭州310028

为探究武术套路裁判员的执裁心智过程,将国内3场大型武术赛事的32名专家裁判作为研究对象,采用观察法、访谈法和回溯有声思维法,获取武术套路裁判执裁过程资料,对有声思维资料进行转码、分类、分析处理。结果发现,武术套路裁判的裁决类... 详细信息

为探究武术套路裁判员的执裁心智过程,将国内3场大型武术赛事的32名专家裁判作为研究对象,采用观察法、访谈法和回溯有声思维法,获取武术套路裁判执裁过程资料,对有声思维资料进行转码、分类、分析处理。结果发现,武术套路裁判的裁决类型包含7大类13小类,其中,表现、比较和打分占了主要部分,3类裁决呈现出一定的时间规律性。将认知研究中的态势感知理论结合有声思维数据和访谈结果,构建了武术套路裁判员的裁决心智过程模型,该模型体现了武术套路裁判员在真实执裁过程中循环体验信息,以目标驱动为特性的认知特点。武术裁判员的培养应建立系统评判点、培养裁判统一认知框架、建立评判点训练库、加强裁判心理现象学习。

关键词：武术裁判心智模型自然决策认知工作分析回溯有声思维

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情报学的认知学派及其研究进展

情报杂志 2008年第6期27卷 114-116页

作者：杨韬邹永利中山大学资讯管理系广州510275

Ingwersen将情报学认知观的发展划分为两个阶段,第一个阶段的研究被称为"传统情报学认知观",而社会维度的缺失是这一阶段理论的主要缺陷。进入第二阶段以后,研究者们开始重视在社会或特定领域背景下研究用户的认知特征。这种新的研究方... 详细信息

Ingwersen将情报学认知观的发展划分为两个阶段,第一个阶段的研究被称为"传统情报学认知观",而社会维度的缺失是这一阶段理论的主要缺陷。进入第二阶段以后,研究者们开始重视在社会或特定领域背景下研究用户的认知特征。这种新的研究方法打破了传统情报认知观停滞不前的局面,并产生了大量富有新意的研究成果:在理论上,出现了社会认知观、领域分析、认知工作分析等宏观情报认知理论;在应用上,这些理论被广泛应用于信息检索、信息系统设计和信息可视化等领域。随着人工智能技术的进步,情报学认知观将会有更大的发展空间。

关键词：情报学认知观社会认知观领域分析认知工作分析信息检索信息系统设计信息可视化

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动车组司机应急处置能力评价方法的研究

动车组司机应急处置能力评价方法的研究

作者：方企粮北京交通大学

学位级别：硕士

动车组列车具有运行速度快以及大乘客量的特点,发生行车事故将造成难以估计的损失,动车组司机的应急处置能力在事故处置中具有重要作用,有必要针对动车组司机应急处置能力评价方法进行研究。本文构建了动车组司机应急处置能力评价指标,... 详细信息

动车组列车具有运行速度快以及大乘客量的特点,发生行车事故将造成难以估计的损失,动车组司机的应急处置能力在事故处置中具有重要作用,有必要针对动车组司机应急处置能力评价方法进行研究。本文构建了动车组司机应急处置能力评价指标,设计了动车组司机应急处置能力综合测评方法,并通过人因实验验证了综合评价指标及评价方法的有效性及合理性。本文的主要研究内容如下:(1)构建了动车组司机应急处置能力评价指标体系。开展了动车组司机应急处置任务认知工作分析,明确了动车组司机应急处置能力概念,在此基础上提出作业技能、心理因素和个体状态三个应急处置能力评价维度,明确了任务完成时间、操作错误数、情景意识、决策能力、认知资源余量和应激状态等评价指标,并通过层次分析法确定了各指标的权重。(2)设计了动车组司机应急处置能力测评方法。该方法利用驾驶模拟器,并基于动车组应急事件的发生频率和影响程度设计了应急处置任务,利用模拟器内置考评系统得到任务完成时间、操作错误数等绩效类指标,通过SART量表、NASA-TLX量表得到情景意识和决策能力指标,并利用心理学的次任务范式得到认知资源余量指标,通过生理采集设备获得应激状态指标。(3)验证了动车组司机应急处置能力评价指标体系的有效性。设计并实施了人因实验,实验结果表明该评价指标体系具有较好的合理性,构建了基于TOPSIS法的动车组司机应急处置能力综合评价方法,并通过聚类分析验证了评价方法的合理性。本文最后还基于双任务实验范式原理和多资源理论对应急处置任务与次任务的合理性进行了分析,结果表明,本文设计的实验任务适用于应急处置能力测评。还根据评价结果对应急处置能力不足的个体进行了分析,并为其提供了培训建议,为行车事故的提前防范、人员的筛选及退出、人员的平时培训提供理论依据和方法指导。

关键词：动车组司机应急处置能力认知工作分析次任务范式综合评价

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多车交互环境下的无人驾驶汽车交互界面设计

多车交互环境下的无人驾驶汽车交互界面设计

作者：张驰东南大学

学位级别：硕士

无人驾驶技术的发展带来了新的人车关系,无人驾驶汽车的人机界面也需要改进以匹配新技术下的新型人机关系。无人驾驶汽车通过多车协同系统获取了周围其他车辆的信息,如何将这些信息在交互设备中呈现成为了无人驾驶技术发展历程中需要解... 详细信息

无人驾驶技术的发展带来了新的人车关系,无人驾驶汽车的人机界面也需要改进以匹配新技术下的新型人机关系。无人驾驶汽车通过多车协同系统获取了周围其他车辆的信息,如何将这些信息在交互设备中呈现成为了无人驾驶技术发展历程中需要解决的问题。除此之外,不同于传统手动车辆中驾驶员能够与车外的道路使用者进行交流,车辆驾驶员、行人、乘客等人员与无人驾驶汽车交流的缺失导致了人们对无人驾驶汽车决策行为的不理解与不信任,进而导致交通效率降低。本文从无人驾驶技术以及多车信息交互的发展历程与现状出发,分析了无人驾驶汽车面临的挑战,探究了多车信息交互对无人驾驶汽车发展的意义,并据此产出界面设计目标。在设计目标的基础上,通过认知工作分析法分析了安全高效的无人驾驶汽车需要具备的人机界面信息以及相应的任务执行流程、通过问卷调查收集并验证了用户对无人驾驶汽车界面内容的需求。基于获取的人机界面信息,设计卡片分类实验并对卡片分类实验结果进行了层级聚类分析,产出了人机界面信息架构。最后,基于设计目标、人机界面信息与信息架构,本文进行了e HMI、HUD与中控显示屏的界面元素设计、界面元素认知评估与可用性测试,结果表明本次设计方案较为合理。

关键词：无人驾驶汽车认知工作分析人机交互界面设计

城市社区空巢老年人精神养老服务系统的设计与研究

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城市社区空巢老年人精神养老服务系统的设计与研究

作者：许福量浙江大学

学位级别：硕士

如今老年人精神养老问题愈加受到社会关注;同时随着城市生活水平的提高和信息技术的普及,越来越多的老年人开始接触和使用互联网,包括移动互联网。研究如何更好地利用互联网手段,为城市社区空巢老年人提供养老服务,设计开发养老服务系统... 详细信息

如今老年人精神养老问题愈加受到社会关注;同时随着城市生活水平的提高和信息技术的普及,越来越多的老年人开始接触和使用互联网,包括移动互联网。研究如何更好地利用互联网手段,为城市社区空巢老年人提供养老服务,设计开发养老服务系统,满足其一定的精神养老需求,具有较高的社会价值。因老年人群体在生理、心理和认知方面的特殊性,了解老年人特点及其真实服务需求对于服务系统的设计开发显得尤为重要。本论文从老年人服务需求入手,借助iPad的载体,对城市社区空巢老年人的精神养老服务系统进行设计与研究。首先,本文通过社区调查获取老年人网络使用特点和服务需求;为了将老年人特点和需求融入系统设计,本文采用了认知工作分析等方法进行系统和服务过程的设计;最后,为更好地满足老年人服务需求,本文提出了养老服务系统的服务质量评价方法和服务过程变量优化模型。第一章介绍了课题的研究背景、论文研究问题与研究对象、国内外研究现状,最后提出了论文的主要内容与框架、研究目的与意义。第二章为社区调查及系统的服务需求分析,通过对社区老年人网络使用情况和社会资本调查、数理统计分析及访谈,得到老年人的网络使用特点和需求,总结出了一些对于社区精神养老服务系统设计有益的结论、设计依据。第三章为系统方案设计,结合第二章的调查结果,本章完成服务系统的功能需求分析,确定了系统的两个主要功能一一活动组织与互帮互助&志愿服务;提出了服务系统中的服务协调小组机制与系统的主要特点,并基于iPad对系统功能界面进行了设计。第四章是关键设计与技术方法,包括三方面内容：1)利用认知工作分析对系统进行总体分析与设计,包括工作域分析、控制任务分析、决策分析、系统中的组织与合作分析;2)根据系统主要参与角色对服务流程进行描述,利用IDEF3方法对服务过程建模,并实现服务过程资源的参数化表达;3)最后介绍了系统的服务质量评价方法,并基于服务质量研究了系统服务过程变量的优化方法。第五章为论文的总结与展望。

关键词：城市社区空巢老年人精神养老服务需求服务系统认知工作分析服务过程建模服务质量

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高铁ATO对驾驶任务效能的影响研究

人类工效学 2022年第3期28卷 1-5,18页

作者：郭北苑易子旺杜昊北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044 北京交通大学电子信息工程学院北京100044

目的高铁自动驾驶(Automatic Train Operation,ATO)是高速列车的重要发展方向,探讨高铁ATO对驾驶任务效能的影响。方法选择驾驶绩效、事件检测绩效、工作负荷和情景意识为高速列车驾驶任务效能指标,采用半结构化访谈和认知工作分析方法... 详细信息

目的高铁自动驾驶(Automatic Train Operation,ATO)是高速列车的重要发展方向,探讨高铁ATO对驾驶任务效能的影响。方法选择驾驶绩效、事件检测绩效、工作负荷和情景意识为高速列车驾驶任务效能指标,采用半结构化访谈和认知工作分析方法。基于高速列车模拟驾驶平台,探究传统的手动驾驶模式与ATO自动驾驶模式下的效能指标差异。结果试验数据和结果显示,自动驾驶模式下的驾驶绩效指标优于手动驾驶模式,手动驾驶模式下的事件检测绩效和情景意识指标优于自动驾驶模式,两种模式下的工作负荷指标没有显著性差异。结论高铁ATO导致驾驶员的警惕性降低、获得的反馈减少、监督负荷增加。本研究指出现有自动驾驶技术的不足之处,对高铁自动驾驶技术的改进和发展具有借鉴意义。

关键词：铁道工程机车司机铁路运输任务效能高速列车自动驾驶人因工效学认知工作分析