GB／T 15241．2—1999

国家质量技术监督局1999—04—26批准   1999—10—01实施

 

前言

 

    本标准等同采用ISO 10075—2：1996《与心理负荷相关的工效学原则  第2部分：设计原则》。

    本标准给出了工作系统设计中涉及到在GB／T 15241—1994《人类工效学  与心理负荷相关的术语》中定义的心理负荷及其影响的设计指南。工作系统设计包括任务、设备设计、工作场地以及工作环境设计，强调心理负荷及其产生的影响。本标准规定合理的系统设计和人的能力的使用，其目的在于使工作条件在人的安全、健康、舒适、效率等方面达到优化，避免由于心理负荷过高或过低带来的在GB／T 15241—1994中所指出过的不利影响。本标准只涉及到技术和组织因素，不涉及人员的选择、培训和社会因素。

    与心理负荷相关的工效学原则系列标准由下面三部分组成：

    第1部分(即GB／T 15241)：人类工效学  与心理负荷相关的术语；

    第2部分(即GB／T 15241．2)：与心理负荷相关的工效学原则  第2部分：设计原则；

    第3部分(即GB／T 15241．3)：与心理负荷相关的工效学原则  第3部分：心理负荷的测量和评估。

    本标准的附录A是提示的附录。

    本标准由中国标准化与信息分类编码研究所提出。

    本标准由全国人类工效学标准化技术委员会归口。

    本标准由中国标准化与信息分类编码研究所、华中理工大学管理学院共同起草。

    本标准主要起草人：滑东红、白殿一、肖惠、廖建桥。

 

 

ISO前言

 

    国际标准化组织(ISO)是一个由各国的权威性标准化团体(ISO成员团体)组成的国际联合会。国际标准的起草工作通常由ISO技术委员会完成。对技术委员会已经设立的项目感兴趣的每个成员团体都有权参加该委员会。同ISO有联系的政府的和非政府的国际组织，也可参加其工作。ISO在所有涉及电工技术标准化问题方面都与国际电工委员会(IEC)保持密切合作。

    由技术委员会采纳的国际标准草案都要送交各成员团体表决。国际标准的发布需要75％以上的成员团体投赞成票。

    国际标准ISO 10075由ISO／TC 159／SC 1(人类工效学：人类工效学指导原则分委会)起草。

    ISO 10075由下面三部分组成：

    第1部分：一般术语和定义，

    第2部分；设计原则；

    第3部分：测量和评估。

    ISO 10075中的附录A仅供参考。

 

 

1  范围

    本标准给出了工作系统设计中涉及到在GB／T 15241—1994中定义的心理负荷及其影响的设计指南。工作系统设计包括任务、设备设计、工作场地以及工作环境设计，强调心理负荷及其产生的影响。本标准规定了合理的工作系统设计和人的能力的使用，其目的在于使工作条件在人的安全、健康、舒适、效率等方面达到优化，避免由于心理负荷过高或过低带来的在GB／T 15241—1994中所指出过的不利影响。

    心理负荷是人员、技术、组织、社会等因素交互作用的结果。所以，在设计工作系统时，必须考虑上述因素及其相互作用产生的影响。本标准只涉及到技术和组织因素，不涉及人员的选择、培训和社会因素。

    本标准只规定工作系统设计中的指导原则，不规定心理负荷及其影响的测量。

    本标准涉及到所有有人参与的工作(参见GB／T 15241—1994)，不仅涉及到认知或脑力类型的工作，也涉及到体力类型的工作。

    本标准涉及到所有工作系统的设计者和使用者。

    本标准适用于新系统的设计，也适用于对已有系统进行重大改造时的重新设计。

 

2  引用标准

    下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

    GB／T 15241—1994  人类工效学  与心理负荷相关的术语(eqv ISO 10075：1991)

    GB／T 16251—1996  工作系统设计的人类工效学原则(eqv ISO 6385：1981)

 

3  定义

    在GB／T 16251—1996和GB／T 15241—1994中给出的各项定义对本标准均适用。

 

4  设计原则

4．1  一般原则

    为了避免工作系统设计对使用者的不良影响，应使工作系统适合于人。设计或重新设计工作系统应在设计的开始就考虑人员、技术、组织等因素以及它们的相互作用，所以人类工效学专家应尽早地参与到设计过程中。对系统进行重新设计时，应在设计过程中考虑系统使用者的经验和才智，使设计质量达到优化水平。采用使用者参与的方法可以把使用者的期望融汇在设计过程中，使设计出来的系统能满足使用者的期望，更易于被使用者接受，从而可以提高整个系统的效率。

    设计新系统时，应考虑系统未来使用者的能力、技巧、经验以及他们对系统的期望，应当明确人员选择和培训是用来支持系统设计的，而不被用来弥补设计的过错。

    在设计的初期，即在确定系统的功能时就应考虑使用者。确定系统与于系统功能及人机功能分配和各操作者之间的分工应考虑操作者的特性和能力。

    在系统设计中应当注意，一项工作是由多项任务组成的，而执行每项任务都需要一定的技术设备、工作环境和组织机构，这些都提供了影响与心理负荷相关的工作系统设计的机会。

    因此设计原则涉及到设计过程和设计方案的不同层面，影响到：

    a)工作负荷强度：

    ——在任务和／或工作层面，

    ——在技术设备层面；

    ——在环境层面；

    ——在组织层面，等。

    b)工作负荷暴露时间：

    ——工作临时组织层面。

    附录A中的表A1给出了设计过程的层面及其与心理负荷的关系，还有可行设计方案的示例。

    人员的因素，如能力、工作效率、动机在一个人身上及不同个人之间都有不同，都将影响心理负荷。因此，正如我们前面已经指出过的，在工作系统的设计中，应该考虑人员的选择和培训问题。

    工作系统的设计是从系统的功能分析开始的，然后进行人机功能分配和任务分析，最终给出任务设计方案并分配给操作者。为了能够根据操作者的最终要求，特别是对心理负荷方面的要求完成这些步骤，从工作一开始就让人类工效学专家参加设计过程是十分重要的，这样在系统设计的每一层面上将相应的要求考虑进去。

    在设计工作系统时，还应注意到环境要求、系统要求以及人的技能、能力、期望都会随着时间而变化。系统设计应考虑这些变化，适应这些变化。解决这个问题可以用诸如动态的作业分配法，这种方法可以让操作者根据实际状态给系统或操作者自己分配任务。

    心理负荷不是一个一维的概念，而是由几个性质不同的因素组成，这些因素会产生性质不同的影响(参见GB／T15241—1994)。因此简单地用一维指标来定量描述心理负荷，如认为心理负荷从过低到最佳再到过高这样变化是不够的。有些心理负荷的不良影响产生于相同的原因，但决不能错误地认为这些影响也是同样的。下面的指南是按GB／T15241—1994中心理负荷的不良影响的顺序给出的。这些指南将帮助设计者采取适当的方法减少心理负荷带来的不良影响。有些指南适用于多种情况，因此在本标准中会出现多次。

4．2  涉及疲劳的指南

4，2．1  一般原则

    心理负荷可以用操作者接触工作负荷的强度；持续时间以及强度的时间分布来评价。除了定量的因素，还应考虑定性方面的因素，比如感觉—反应性任务与强记忆性任务之间的差别。在工作系统的设计中减少疲劳的主要方法是减少或优化心理负荷的强度，限制脑力工作的时间，通过安排休息来改变强度和时间的分配。应当注意，一味地降低心理负荷并不是保证人的工作效率的最佳方法，心理负荷低于最佳水平之后，会引起我们将在4．3至4．5中所指出的不良结果。

4．2．2  心理负荷的强度

    心理负荷的强度受下列各种因素的影响，下面按任务、感觉、行动、环境，组织的次序进行叙述，如图1所示。

 

    图1  心理负荷和不同层面设计之间的关系图

 

4．2．2．1  任务目标的模糊性

    如果任务的目标不明确，操作者需要对任务进行了解，需要决定哪一个目标是优先的。在系统设计时；应明确地给出任务的目标，确定不同目标的优先权，如保证系统安全比提高系统的效率更加重要。如果涉及到多个操作者，则每个操作者的任务都应当明确。

4．2．2．2  任务要求的复杂性

    任务的复杂性太高意味着在给定的单位时间内操作者不得不作出过多的决策。如果任务的复杂性对于设定的整个使用者群体来说过高，应使用决策支持系统。也应避免复杂性太低，因为这会导致单调或餍足。

4．2．2．3  反应策略

    在需对多项要求作出应答的系统中，应明确给出应答这些要求的策略(比如先进先出或按规定次序)。先进先出的方法最简单，而按规定次序作出反应要复杂得多。如果使用有条件的策略，要明确给出在何种条件下采用何种策略，要容易被人理解。

4．2．2．4  信息适量

    信息不足或信息过量都会产生心理负荷，因为这将导致操作者在不充分的信息基础上作出决策或从所提供的所有信息中筛选出有关的信息。因此，应只向操作者提供完成任务所必需的信息。

4．2．2．5  信息的含糊性

    信息含糊不清会导致操作者猜测信息，因此显示给操作者的信息应明确无误，如在显示系统状态时应给出可接受的或不可接受的信息区间。

4．2．2．6  信号的可区别性

    如果带有信息的信号对于无关信息的背景的可区别性很低，需要操作者付出极大的努力筛选信号，可以通过下列方式改善信号的可区别性：增加信号的强度，用形状、颜色、持续时间、时间特性对信号进行编码，降低背景噪声的强度，用技术方法进行遮蔽、筛选等。

4．2．2．7  冗余信息

    冗余信息可以帮助操作者对显示的信息进行交叉检验。但过多的冗余信息容易分散操作者的注意力，增加心理负荷。因此应根据系统的操作要求确定冗余。如果可能，应让操作者选择完成任务所需要的冗余度。

4，2．2．8  信息的一致性

    如果信息显示、控制方向或系统的反应等与操作者的期望和习惯不一致，则会产生信息之间的冲突或迫使操作者作出额外的努力。如，当向右边转动控制器时，系统的反应应是增加，显示运动也应该是增加，而不应该是减小或使系统关闭。特别应当注意控制与系统动态的一致性，如对于零阶系统使用零阶控制器。

4．2．2．9  信息处理的精度

    精度要求超过人的能力会增加心理负荷，可以用技术方法来解决这类问题，如改变信息显示或系统动态控制方式。

4．2．2．10  并行与顺序处理

    顺序处理通常优于并行处理。但对不同来源的信息进行比较，则应优先采用并行方式显示信息。如有方位要求时，则并行显示优于顺序显示。

4．2．2．11  时间共享

    如果要求操作者在某一时刻同时做两件或两件以上的任务，则很快会达到人的信息处理能力的极限。因此应尽量让操作者顺序地执行任务。如果自动处理过程产生的错误对系统没有严重后果，可以用一致性对应训练来减少操作者对注意力的控制，减轻心理负荷。

4．2．2．12  时间延迟

    有时间延迟的系统要求操作者在控制系统时对系统的未来状态进行预测，因此应避免时间延迟。如果时间延迟不可避免，应使用快速的或超前显示器。

4．2．2．13  心理模型

    对过程或系统功能的心理映象的不稳定、不完全或缺乏需要操作者在控制系统时付出额外的努力。在系统设计时就应考虑怎样使操作者能够对操作过程有一个正确的认识，向操作者显示的信息应能表示系统内各子系统之间的关系，这可以通过流程图、记录与时间有关的系统反应、收集系统对人的控制作出的反应等来实现。

4．2．2．14  绝对和相对的判断

    作绝对判断需要把参照标准记在脑子里，而作相对判断只需要把参照标准显示出来，显然相对判断比绝对判断要容易，因此应尽量采用相对判断。采用相对判断时，应把参照标准同时显示出来，以便于比较。

4．2．2．15  工作记忆负荷

    工作记忆是信息在储存成将来提取的长时记忆之前，初步且临时以一种不稳定的形式储存的记忆。如果信息显示和更新的速度很快，那么工作记忆的强度很快就过高了。在顺序地显示信息时，信息停留的时间应适当，避免操作者在选择和记忆有用的信息时短时记忆超载。

4．2，2．16‘长时记忆负荷

    应通过提供适当的信息恢复装置来避免不必要的长时记忆负荷，如计算机中在用户的请求下出现的不同层面的帮助功能。这样可以减轻操作者在记忆或回忆不同的信息或复杂的信息时所产生的心理负荷。

4．2．2．17  再认与从记忆中回忆

    识别已经记忆的信息比回忆更容易也更有效。因此显示几个可供选择的方案让操作者挑选比从记忆中。回忆某一个方案更有效。对操作者的要求也更低一些。

4．2．2．18  决策支持系统

    在决策的结果不能被完全预测时，操作者的压力会增加，特别是决策会带来几种不同的后果时(如生产损失或人身安全)更是如此。在这些情况下，应提供决策支持系统，以便操作者对其操作的后果有所预测。

4．2．2．19  可控制性

    动态系统对操作者应是可控的。系统的可控制性取决于控制的阶数、控制行为的维数、系统反应的时间延迟、系统的反馈信息、显示与控制的适合性等。心理负荷随着控制动态系统阶数的增加而增加，因此应避免让人控制高于二阶的动态系统。时间延迟也会增加心理负荷，因此也应该尽量避免。如果显示与控制之间的适应性不好，这不仅使操作者在控制时需要付出额外的努力，而且也会增加错误，所以应使控制与显示对应起来。

4．2．2．20  运动的维度

    人的动作绩效需要多行为维度的协调，如同时移动和旋转。在系统设计时，应将维度减少到最低水平，特别要注意不同维度之间的协调。

4．2．2．21  动态控制

    系统对操作者的命令的反应可能需要过于复杂的动态评估，如，按时间对系统的响应进行综合。在控制高阶动态系统时，应给操作者提供技术支持系统(如：积分器、微分器、放大器)。

4．2．2．22  追踪行为

    不同的追踪方式要求操作者采取不同的行为，如尾随追踪要求操作者同时追踪目标和光标运动，而补偿追踪要求操作者根据记忆中的目标／光标关系来追踪。通常，尾随追踪优于补偿追踪，因为尾随追踪显示的是实际的位置，而不是控制的误差。

4．2．2．23  容错度

    系统应当有容错度，即使操作者发生明显的错误也不导致严重后果。对关键性的操作系统在执行命令前，应提示命令可能产生的结果，并要求操作者确认。如有可能，系统应能恢复到最后一步操作前的状态。

4．2．2，24  错误后果

    应通过系统设计使人的操作错误造成的后果减小到最低限度，如通过一致性检验，提供冗余信息，引用安全栅等方法，这样既可以把错误的后果降为最低，也减轻了操作者的压力。

4．2．2．25  环境

    良好的工作环境可以降低心理负荷的强度，因为良好的环境(如适宜的照明，降低噪声)为信息的接受和处理提供了良好的条件。

4．2．2．26  社会交往

    社会交往机会在对重要决策提供社会支持上能给予帮助。任务和设备的设计应考虑给操作者提供必要或最低限度的社会交往机会。

4．2．2．27  对他人工作绩效的依赖

    自己的工作依赖于他人的工作会增加操作者的工作压力，因此应当避免。如通过提供缓冲区和增加工作的自主性将两个任务的直接联系减弱。

4．2．2．28  任务要求的改变

    通过加入不同的信息处理方式在一项工作内改变任务要求能减轻工作负荷强度。

4．2．2．29  时间压力

    时间太紧可能会使操作者在执行任务时走捷径从而造成差错。对于会造成严重后果的关键性作业，如果时间太紧迫，有可能没完成任务就到了截止时间，这会增加心理压力，因此应避免。

4．2．3  工作负荷的时间分配

    除了心理负荷的强度以外，工作负荷的时间分配对产生疲劳也是很重要的。通常，工作时间与疲劳

之间是指数关系。为了避免负荷过高应注意以下几点：

4．2．3．1  工作期限

    由于疲劳是工作时间与强度的共同结果，且成指数关系，应根据工作强度的大小调整工作时间的长短，工作时间应限制在操作者无明显疲劳迹象。应当指出，由于疲劳和适应，增加一个小时的工作时间并不会使产量呈线性增长。

4．2．3．2  工作日或轮班之间的休息

    连续工作日或轮班之间的休息时间应足够长，以使操作者能够从疲劳中完全恢复。

4．2．3．3  日工作时间

    人的作业效率受生理节奏变化的影响。通常，人在夜间的作业效率比白天要差。因此，夜间工作对人的要求应比白天工作对人的要求低，如增加工作人员或增加夜班的休息时间。

4．2．3．4  轮班

    轮班制的操作者需要付出额外的努力来协调自己的生理变化、作业效率、社交活动等。由于轮班对人的身体健康和生活都是不利的，在可能的情况下应尽量避免轮班制。当轮班制不可避免时，应根据人类工效学的原则来设计轮班的方法。

4．2．3．5  工间休息

    工间休息可以使人的疲劳得到恢复。最好在疲劳刚发生时就安排工间休息。由于连续工作的时间与疲劳之间的关系是指数型的，疲劳恢复所需要的时间也是指数型的，因此较短工作时间以后的短时休息要好于较长工作后的长时休息，如每55min休息5min，休息6次，比工作6个小时后休息30min要好些。夜间工作的人每两次休息的间隔应比白天工作的人要短些。

4．2．3．6  改变工作要求或心理负荷的种类

    改变工作要求或心理负荷的种类，如从监视性工作到手动控制性工作，从逻辑分析到常规操作，可以产生与工间休息类似的效果。为了防止疲劳，这种方法应引进到系统中。

4．3  涉及单调的指南

    GB／T 15241—1994中给出过单调的定义。产生单调的主要原因是工作延续的时间很长而工作任务需要的注意力只在很窄的范围，低到中等困难程度的认知任务，需要重复性的操作或活动，工作环境的变化很小。在设计工作任务和工作环境时，应尽量避免上述条件的出现。如果由于技术或组织上的原因，上述情况不可避免，就应考虑以下几点：

    ——使单调和重复性的工作机械化或自动化；

    ——工作轮换；

    ——工作扩大；

    ——丰富工作内容。

    在下列情况下，单调会增加：

    ——没有他人在一起工作；

    ——社会交往受限制；

    ——缺乏工间休息；

    ——缺少体力活动；

    ——工作内容缺少变化；

    ——一天中的某一时段(下午和晚上更容易感到单调)；

    ——气候条件(如温度适中)；

    ——单一的声音刺激；

    ——工作疲劳。

    应尽量避免上述情况，在工作设计中可采用下列方法来抵消上述不良影响：

    ——在工作中加入认知性的工作内容；

    ——扩大工作中应注意的范围，如增加更复杂的任务，

    ——提供工作变化的机会；

    ——提供体力活动的机会；

    ——合理设计气候条件；

    ——减少噪声和单调的声音；

    ——提供合适的照明；

    ——使一起工作的人员之间便于交往；

    ——避免节拍性的工作，允许自我控制工作节拍；

    ——安排工间休息；

    ——如果轮班制不可避免，按人类工效学的原理设计轮班。

4．4  涉及警觉性下降的指南

    人的警觉性下降之后，人对信号的反映和判断能力就会下降，要求人进行信号识别和判断的系统的可靠性也随之降低。为了避免警觉性下降，要合理地设计工作任务、设备及工作组织。

    特别要注意以下几点：

    a)在观察重要信号时，应尽量避免持续高度集中注意力；

    b)避免持续长时间地集中注意力。这个时间界限取决于事件出现的频率、信号的可识别性、信号的概率、重要信号的概率、无关信号的概率等。

    通常，在下列条件下，人员的作业效率下降最多：

    ——信号与事件的比率很低；

    ——重要信号的概率很低；

    ——信号的可识别性很低。

    在上述情况下，作业效率会很快(如10～20min)明显地下降，应尽量避免。若避免不了，应采取组织方法来缩短连续执行这些任务的时间。安排工间休息，工作轮换，改变工作要求等可以达到上述目的。

    c)保证信号有较好的识别性，这可以通过显示设计或改善工作环境条件(适宜的照明，降低噪声)来达到。

    d)对那些需要记住参考标准并同时作出判断的地方，应避免对连续的信号作判断。用适当的设计把参照标准也同时显示出来，这样操作者就可以使用同时判断。

    e)减少信号(时间上、空间上、或可见程度上)的不确定性，改善信号的可辨别性。用反馈可以达到这个目标。

    f)给操作者提供一定的技术装置使他能够对自己的作业效率进行评价或改善。

    g)避免导致单调的条件。

4．5  涉及餍足的指南

    为了避免操作者的餍足，应避免重复性的工作。仅仅用减少完全相同的工作要素来避免重复是不够的，还必须减少任务或子任务结构上的相似性。如果重复性的工作不可避免，应让操作者能够了解到其工作的实际进程。

    这个目标可通过以下方法实现：

    ——在操作者与机器之间合理地分配各自的功能，如把简单的、重复性的工作由机器来完成；

    ——在操作者之间合理地分配任务，让每一操作者完成几项不同内容的工作，而不让每一个操作者只完成某一完全相同的工作；

    ——使工作具有一定的意义。给操作者完成某一较完整的工作，而不是一项工作的某一部分。让操作者了解他的工作在整个工作或系统中的作用；

    ——使操作者能从工作中提高自己的水平。向操作者提供他不得不通过学习才能掌握的工作，或使操作者可以根据自己的技能采用不同的方法来完成这项工作；

    ——工作丰富化，把不同性质的工作结合在一起，如把装配与检验和维修工作结合在一起；

    一一工作扩大化，把同一性质的工作的不同任务要素结合起来，如装配不同的零件或装配一个部件；

    ——工作轮换，即把有特定要求的不同工作系统轮流让不同的操作者来完成；

    ——通过安排工间休息来临时调整工作过程；

    ——通过安排每一项工作的业绩目标和提供反馈来定量地调整工作过程；

    ——避免容易引起单调和使人的警觉性下降的工作条件。

    应该注意到，操作者自身的特性，如所受的教育、培训、经验等对是否会产生餍足感有非常重要的作用。操作者的认知能力越复杂，他就越容易对结构相似的工作产生餍足感。为了避免餍足的产生，在系统的设计时应考虑未来的使用对象的特点。

    为了避免餍足，有关工作要求和工作业绩的信息应有变化。

 

5  信息和培训

    本标准规定了从心理负荷方面考虑在工作系统的设计或重新设计时应遵守的一般原则。除此之外，也应充分考虑系统操作者个体之间的差异，应考虑变化工作要求和操作者业绩信息的必要性。

    为了实现系统的功能并使心理负荷保持在适当的水平，设计者应指出操作者所需要的信息的种类、质量、数量以及所需要的培训。