人因工程：原理、方法與設計

吳昌旭 博士，1999年本科畢業於浙江大學心理學系並榮獲浙江大學優秀畢業生，2002年碩士畢業於中國科學院，2007年博士畢業於美國密歇根大學安阿伯分校工業與運籌工程學系。曾在美國紐約州立大學、亞利桑那大學和中國清華大學任教。長期從事人因工程、人工智能和認知建模、人-機-環系統、產品設計和用戶體驗研究工作。發表論文130多篇，被引次數超過5000次。2023年入選斯坦福大學發布的全球前2%頂尖科學家“年度科學影響力”榜單。擔任人因工程、人機交互、人工智能、智能交通系統等領域多個國際期刊的副主編。獲得中國國家自然科學基金委重大項目、美國自然科學基金項目等多個關鍵項目。具有十多年的企業項目經驗包括中國華為、小米，美國福特汽車、思科、英特爾等國內外知名企業的人因工程、人工智能和用戶體驗項目。培養的學生任職於美國賓夕法尼亞州州立大學、北京大學、中國科學院等著名高等學府和研究機構，以及美國通用汽車、通用電氣、中國聯想等主要企業。

目錄

 

 

第1章人因工程簡介(上)

1.1人因工程簡介

1.1.1生理因素

1.1.2心理因素

1.2人因工程的歷史

1.3發生在我們身邊的人因設計問題

1.3.1日常生活中的人因設計問題

1.3.2人因設計問題的代價

1.4歷史上典型的人因相關事故

1.5人因工程的三大目標： 安全、績效、健康和宜人性

1.5.1安全

1.5.2績效

1.5.3健康和宜人性

1.6人因工程概念及其與其他學科的關系

1.6.1人因工程的概念和含義

1.6.2人因工程和其他學科的關系

1.6.3人因工程和工業工程各方向的關系

1.7人因工程專業的職業前景

1.8國內外人因工程的主要研究團體

本章重點

參考文獻

第2章人因工程簡介(下)

2.1人因工程的原理與思維方式

2.1.1人因設計原則

2.1.2在系統設計、測試和運行中提前考慮人的因素

2.1.3遵循“結構決定功能，功能決定設計”的原則設計系統

2.1.4利用主動思維方式，從學習者變成創造者

2.2人因工程的主要課程

2.2.1基礎課程

2.2.2擴展課程

2.3人因工程研究報告的類別和文獻引用方法

2.3.1人因工程研究報告類別

2.3.2文獻引用方法

2.4人因工程中外文獻檢索

2.5把握人因工程的三大要素

2.5.1方法論

2.5.2人的生理和心理特點

2.5.3人的任務及其分析

2.6人因工程研究的倫理學要點

本章重點

參考文獻

第3章人因工程研究方法

3.1人因工程研究方法概述

3.1.1人因工程研究方法簡介

3.1.2人因工程研究方法學習的要點

3.2實驗法

3.2.1實驗的基本概念及核心邏輯

3.2.2實驗的主要步驟

3.3問捲法

3.3.1問捲的信度和效度

3.3.2問題的主要類型

3.3.3確定問題的選項數量

3.3.4設計問捲的步驟

3.3.5問捲的發放

3.3.6問捲調查法的優點和局限性

本章重點

參考文獻

第4章人的視覺系統

4.1視覺系統的結構與特性

4.1.1視覺器官： 眼睛

4.1.2感光細胞： 視桿細胞和視錐細胞

4.1.3視野及人機系統設計

4.1.4人眼最小可接受字符高度規則

4.1.5視覺對比度

4.2視覺搜索

4.2.1視覺搜索的特點

4.2.2視覺搜索和人機系統設計

4.3照明

4.3.1光源

4.3.2各種任務所需照度

4.3.3眩光

本章重點

參考文獻

第5章人的聽覺系統

5.1聲音很重要的原因

5.2人的聽覺系統結構

5.3聽覺告警和提示系統的設計

5.3.1聽覺與視覺顯示

5.3.2聽覺告警和提示系統的設計原則

5.3.3駕駛中的語音告警和提示設計

5.4噪聲及其防控

5.4.1噪聲傷害人體的原理

5.4.2常見聲音的分貝等級

5.4.3噪聲危害管理

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參考文獻

第6章觸覺、前庭感覺和振動

6.1觸覺、前庭感覺、振動簡介

6.1.1觸覺

6.1.2前庭感覺

6.1.3振動與觸覺的關系

6.2觸覺、前庭感覺、振動相關的人機系統設計

6.2.1觸覺相關的設計原則

6.2.2觸覺和人機系統設計1——振動反饋

6.2.3觸覺和人機系統設計2——盲操作

6.2.4廣義的觸覺和人機系統設計舉例： 身體較大幅度的振動

本章重點

參考文獻

第7章人的認知

7.1人的註意

7.1.1選擇性註意和人機系統設計

7.1.2註意分配和人機系統設計

7.2人的記憶

7.2.1記憶概述

7.2.2工作記憶和人機系統設計

7.2.3長時記憶和人機系統設計

7.2.4其他人機系統設計準則

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第8章人的典型生理結構特徵

8.1動作控制和人的身體主要結構

8.1.1人的動作控制的生理心理機制

8.1.2人體的主要骨骼和肌肉組織及其人因防護

8.2人體動作及其人因應用

8.2.1NIOSH公式

8.2.2幾種典型的人-機-環系統的人因設計

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參考文獻

第9章人的任務分析方法

9.1任務分析概述

9.2主要的任務分析方法

9.2.1層次任務分析法

9.2.2擊鍵水平模型

9.2.3GOMS模型及其變式

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參考文獻

第10章以人為主的人機系統設計

10.1人機界面的信息架構

10.1.1深度與廣度的平衡

10.1.2元素在廣度上的排布

10.2界面佈局與分析

10.2.1佈局分析方法

10.2.2鏈鎖分析方法

10.3生態人機界面設計

10.3.1生態人機界面設計概念

10.3.2生態人機界面設計案例

10.3.3生態人機界面設計方法

10.3.4生態人機界面的第三維度

10.4人機界面原型設計工具

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參考文獻

第11章人與智能系統交互

11.1人與智能系統交互中的常見問題

11.2人智能系統功能和任務分配

11.2.1人機功能分配的概念

11.2.2人機功能和任務分配設計思路

11.3人對智能系統的接管

11.3.1智能系統中人機接管的相關概念

11.3.2人對智能系統接管的總體設計原則和具體設計案例

本章重點

參考文獻

第12章人的行為測量方法

12.1人的行為測量概述

12.2績效測量

12.2.1任務完成時間

12.2.2錯誤率

12.3工作負荷測量

12.3.1績效測量

12.3.2主觀量表測量

12.3.3生理測量

12.4滿意度測量

12.5情境意識測量

12.6視覺疲勞測量

本章重點

參考文獻

第13章人機系統可用性的評測方法

13.1可用性評測與用戶體驗

13.1.1可用性評測和用戶體驗概述

13.1.2進行可用性評估和測試的原因

13.1.3進行可用性評估和測試的地點

13.2可用性的主要評測方法

13.2.1可用性評估方法

13.2.2可用性測試方法

13.3可用性評測實踐案例

拓展閱讀

參考文獻

第14章人的績效建模

14.1人的績效模型概述

14.2建模的原因

14.3人的績效建模和人工智能的比較

14.4人的績效建模的五個關鍵問題

14.4.1為什麽要建立人的績效模型

14.4.2好的人的績效模型的標準是什麽

14.4.3構建和驗證人的績效模型的過程和要求是什麽

14.4.4如何將人的績效模型與系統設計相結合

14.4.5人的績效建模研究未來可能的方向是什麽

14.5主要的人的績效模型

14.5.1基於人的行為的簡單模型

14.5.2基於認知機制的復雜模型

14.6人的績效建模應用示例

14.6.1應用示例1： 預測駕駛員的行為及車載智能人機系統設計

14.6.2應用示例2： 駕駛員速度控制的建模和超速預測

本章重點

參考文獻

第15章人機系統安全分析與設計

15.1工作場所的安全事故及其分析

15.1.1工作場所的安全事故簡介

15.1.2以系統的視角分析事故

15.2警告標志設計

15.3危險識別及控制

15.3.1危險源的種類

15.3.2危險源識別及控制

15.4人為錯誤和容錯設計

本章重點

參考文獻

附錄本書配套的人因工程實驗介紹和評分規則

實驗1真實視覺顯示系統設計(以某車床的視覺顯示器為例)

實驗2車載行人告警系統的設計： 綜合考慮人的視聽和認知特點

實驗3工業機器人操控行為建模和實驗驗證