人因工程学科小知识

1.什么是人因工程？
人因工程（Human Factors Engineering，HFE）近年来迅速发展的一门综合性交叉学科，越来越受到人们的关注。它运用多学科理论和方法，研究人、机器及其工作环境之间相互关系，使系统的设计满足人的生理心理特性并实现安全高效的目标。如何构建安全、和谐、高效的人机关系不仅是复杂军事与工业领域高度关注的课题，而且也与人们未来工作与生活的品质息息相关。这些问题的解决正是人因工程所致力的目标。

2.人因工程学科有何特点？
1)强调以人为中心的理念
人因工程聚焦一切有人参与的系统、产品或过程，人是其中的核心；主要研究人与其他要素的交互规律，人是设计的出发点和落脚点；人是最灵动最活跃的因素，设计必须充分认识并考虑人的特性（生理心理特点、能力与局限等），充分发挥人的积极作用。
2)遵循系统工程方法
一方面，人与其他系统要素交互构成整体，这里的其他要素是指系统中的所有的人造物（如工作场所、产品、工具、技术过程、服务、软件、人工环境、任务、组织设计等）和其他人；另一方面，人具有不同方面特性（生理、心理和社会）和不同层面的属性（从操作人员的个体层面到群体组织甚至民族、地区和国家的宏观层面）。人与系统所处的环境也包含物理、社会、信息等不同方面。这些典型的系统特征要求进行人因工程设计分析时必须遵循系统思维和系统工程方法。
3)设计驱动
人因工程本质上是面向设计、面向系统实现的应用学科，涵盖策划、设计、实现、评估、维护、再设计和持续改进等阶段。其中设计最为关键，因为2/3以上的故障均可追溯到设计源头。人因工程强调与系统研制相关方面均应参与到策划、设计和研发中，且人因专家可以发挥广泛而独特的作用，如可以作为系统中人的要素的总代表，从微观到宏观层面考虑个体或团队属性；作为用户代表，与管理层和工程师建立良好的沟通协调界面。
4)学科目标协调
一要确保系统具有高效能，包括（系统的）安全性、生产力、效率、有效性、质量、创新、灵活性、可靠性、可持续性等；二要确保系统宜人，即满足人的多层级需求包括安全与健康、满意度、愉悦（审美）、价值实现与个性发展等。

3.为什么说人因工程是一门交叉性学科？
人因工程涉及人的特性、机器设计、系统集成等多学科专业领域，在学科形成和发展过程中主要以心理学、生理学、生命科学、社会学、人类学和统计学为学科基础，并综合利用了控制科学、设计学、信息科学、系统科学等学科的理论和方法，因此多学科交叉融合也是人因工程学科的典型特征。

4.人因工程学科未来发展怎么样？
人因工程近年来发展迅速，总体看有以下趋势：
1)研究领域不断扩大。从传统人机关系研究扩大到人与工程设施、生产制造、技术工艺、方法标准、生活服务、组织管理等要素的相互协调适应上。
2)应用范围越来越广泛。人因工程学的应用从航空航天、复杂工业系统扩展到各行各业，以及人类生活的各个领域，如衣、食、住、行、学习及工作等各种设施用具的科学化、宜人化。
3)与认知科学结合越来越紧密。人因工程研究的核心是人，而脑与认知科学对人的意识与思维的认识为人因工程提供了重要的理论基础和优化设计的科学基础。近年兴起的神经人因学得到了关注和发展。
4)新技术涌现带来新的人因挑战和方向。大规模数字化、云计算、物联网、无人驾驶、虚拟现实、先进机器人技术、人工智能等领域兴起，导致了人机关系的变化，也带来了新的人因方向。如美国国防高级研究计划局（DARPA）和美国国防研究所（NDRI）等研究机构在部署未来颠覆性技术研究计划中，高度关注了人员效能增强、先进人机交互技术、人—智能机器人协作等新方向。

5.人因工程研究哪些关键科学问题？
1)人的作业能力特性及其作用机制
在人机系统中，人员的作业能力直接决定了系统的效能水平，这就需要探究人的作业能力特征、变化规律及其对系统效能的作用机制。具体研究包括系统中个体和团队的作业能力的定义、测量和评价；人的感知、认知和决策能力对作业绩效的影响机理；不同环境、机器及任务条件下人的作业能力的变化；人的作业能力的塑造目标及方法等。
2)人因失误、人因可靠性与安全性
航空航天、航海、核电及交通领域事故分析报告表明，70%以上的重大事故与人因失误密切相关。在复杂系统特别是人机紧耦合系统（具有人在环、人机交互较频繁、人机相互影响较大等特征的系统）中，与人的因素相关的安全（简称人因安全）风险及其背后的基础理论问题受到了广泛关注。相关的科学问题包括：不安全行为与人误的表现特征及规律，人机交互及任务环境因素对人误的作用途径及机理，人误与人因可靠性建模、分析与评估的理论与方法，人误预防、检测、预警与干预的一体化系统安全保障理论等。
3)人机（新技术）交互的基本原理
人机交互指的是人与系统之间的交互，在不同的科技发展时代中系统是不断进化的，机械化时代是各种操作机器，计算机时代更多是软硬件系统，智能化时代则是各种智能组合形式的系统。近年来，新技术所导致的人机关系的变化引起了人们的关注。在自动化与智能化的背景下，人机关系的研究从人机匹配扩大到人机协同、人机互知、人机互信、人机互懂（团队）、人机融合等。
人机关系的变化不仅带来了自适应界面设计、生态界面设计等新的研究命题，也使得在人机形成团队的方向上，提出了许多需要研究的特殊问题，其中人机信任、伦理导向的人工智能设计等问题尤其突出。而新型人机交互则除了解决手势、眼动、脑机等交互的多模态交互理论与感知机制外，还需要考虑未来人机交互界面将从实体交互到虚拟（现实）交互的发展。未来新技术的发展，还将持续带来新的人因研究课题，包括人与这些新技术交互的特点、产生的新问题以及解决这些问题的新理论和设计方法。
4)人因设计与测评方法及人机系统建模与仿真
将人因设计与测评纳入工程系统的研制过程尤为重要，亟需开发适合设计师使用的人因设计的方法、工具和标准，建立多层级可量化的人因测试与评价方法与规范。基于人因学理论的人—系统整合（HSI）设计流程与方法以国际标准ISO13407以人（用户）为中心的设计方法为内核，已在美国DoD和NASA装备研制管理中形成标准并推广使用取得了良好效益。人因工程学科为HSI设计提供理论支撑，主要研究内容包括基于人的能力特性的任务分析，人机功能分配原理与方法，可用性及人—系统综合评价方法等。
此外，为了深化和拓展人因工程研究与应用，需要建立能够描述、解释和预测人的行为与决策的计算仿真模型，建立人机系统整合模型及仿真系统，以及开发相关的人因建模与仿真软件平台。具体研究可分解为：疲劳和负荷的生物学模型；人员作业能力的可计算模型；人机系统演化过程建模；不同任务及环境的人机系统仿真；人机系统建模与仿真工具平台等。人的现有模型都对人进行了不同程度的简化与抽象，未来可基于最新的人因研究成果和建模理论进行改进，力争能够预测人类行为和决策。在孪生技术和认知知识图谱技术的推动下，人因工程研究还将可能构建智能化人机系统仿真的理论与方法，以对系统的效能和安全性做出及时的评估和预测。

资料来源：国家自然科学基金委交叉学科部：人因工程研究进展及发展建议 (nsfc.gov.cn)