人機(jī)任務(wù)中斷下信息顯示特征對信息提供率的影響研究

　　摘要： 數(shù)字化控制系統(tǒng)在大型復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)中的逐步應(yīng)用，工業(yè)系統(tǒng)主控室的信息顯示發(fā)生了顯著的變化，其中“巨量信息與有限顯示”的矛盾引發(fā)新的人因問題。本文對數(shù)字化人機(jī)界面信息顯示的特征進(jìn)行了分析，并通過實(shí)驗(yàn)研究了在人機(jī)任務(wù)中斷條件下，信息顯示率和信息顏色編碼對信息提供率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在人機(jī)任務(wù)中斷條件下：①信息顯示率對信息提供率具有顯著影響，隨著信息顯示率的增大，信息提供率會相應(yīng)的降低；②在不同信息顯示率水平下，信息顏色編碼對信息提供率的影響不同。本文的研究對大型工業(yè)系統(tǒng)數(shù)字化人機(jī)界面的設(shè)計(jì)有一定的理論指導(dǎo)作用。
　　Abstract： With the application of digital control systems in complex industrial system gradually， the information display in main control rooms of industrial system has changed significantly， among which the contradiction between massive information and limited display capability has caused some new human errors steadily. This has brought new challenge for the operation safety of the industrial system. This paper analyzed the characteristics of information display in a main control room. In addition， this paper investigated the effects of information display ratio and the information color coding on information presentation ratio under task interruptions of human-computer interaction through experiments. The results of the experiment indicated that：① information display ratio have a marked impact on information presentation ratio， with the increase of information display ratio， the information presentation ratio decrease. ②the effects of information display ratio on information presentation ratio are different among different information display ratio levels. This paper will give some guide to the information display design of the digital main control room.
　　關(guān)鍵詞： 人機(jī)界面；信息顯示；操縱員；認(rèn)知
　　Key words： human-machine interface；information presentation；operators；cognitive
　　中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）14-0292-04

0 引言

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化控制系統(tǒng)逐步在大型工業(yè)系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)的模擬控制系統(tǒng)相比，數(shù)字化控制系統(tǒng)的人機(jī)界面由常規(guī)監(jiān)視盤臺發(fā)展為計(jì)算機(jī)工作站為主[1]，數(shù)字化人機(jī)界面在信息收集、信息處理方面具有優(yōu)越性，其控制更集中，信息處理更精確[2]，系統(tǒng)的安全性和人員績效也有了很大的提高。但也隨之出現(xiàn)了“小孔效應(yīng)”[3]、操縱員情景意識喪失[4]等新的人因問題，特別是數(shù)字化后信息數(shù)量呈幾何倍數(shù)增長，而信息的顯示屏幕十分有限，“巨量信息與有限顯示”的矛盾突出[5]，操縱員往往需要搜索、路徑選擇、執(zhí)行（導(dǎo)航、畫面配置等）等來查看系統(tǒng)目前的狀態(tài)信息，特別是在事故工況條件下，信息量突然增大、干擾增多，給操縱員帶來很高的認(rèn)知負(fù)荷，容易引發(fā)人因失誤。操縱員在人機(jī)界面上執(zhí)行任務(wù)的過程中，通常會受到各種因素的影響，而導(dǎo)致任務(wù)中斷，心理學(xué)上認(rèn)為任務(wù)中斷，是日常生活中前瞻記憶活動的一個重要特征和關(guān)鍵的影響因素[6]，如飛行員在接受上級電話指令的時(shí)候，不得不放棄目前正在監(jiān)視的任務(wù)，由于任務(wù)中斷后，需要對屏幕上的信息進(jìn)行恢復(fù)感知和識別等認(rèn)知活動，人機(jī)任務(wù)中斷后信息的延續(xù)和信息的識別效率對于正在執(zhí)行的主任務(wù)的完成具有十分重要的作用，特別是對于一些大型工藝系統(tǒng)的人機(jī)界面、飛機(jī)的人機(jī)交互界面和汽車等設(shè)備的交互界面，如在緊急情況下，不及時(shí)恢復(fù)信息獲取的渠道，可能會引發(fā)不良的后果。
　　信息提供率（單位時(shí)間內(nèi)提供的可以被操縱員有效捕捉到的信息量）是反映、表征系統(tǒng)信息顯示界面優(yōu)劣的一個指標(biāo)，對于這部分信息量所表征的信息是操縱員當(dāng)前最需要捕獲也是最關(guān)鍵的信息，否則信息捕捉績效必然就會受到無關(guān)信息和信息量超負(fù)荷的嚴(yán)重影響[7]。信息提供率的研究可能成為解決“巨量信息與有限顯示”這一矛盾的關(guān)鍵[8]。信息顯示率（單位時(shí)間的信息顯示量）、數(shù)據(jù)更新率、信息圖形元素、信息字體大小、字體顏色等對信息提供率都可能造成影響。信息顯示量過少，不利于操縱員及時(shí)獲取有效的信息，信息顯示量過多，則對操縱員信息獲取造成極大的干擾。顏色編碼是視覺信息顯示的重要編碼方式，人因工程學(xué)表明，顏色環(huán)境對人的生理和心理具有一定的影響，在緊急情況下，信息突然增多，操縱員心理負(fù)荷增大的情況下，根據(jù)數(shù)字化人機(jī)界面信息顯示特征設(shè)計(jì)符合操縱員認(rèn)知特性的人機(jī)界面，對于防止人因失誤、減輕操縱員的認(rèn)知負(fù)荷和保證工業(yè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重要意義。

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