[发明专利]一种基于认知分解的行为度量与评价方法

说明书

本发明公开了一种基于认知分解的行为度量与评价方法，本发明从人的认知出发，分析认知与行为的关联，定义了4类单元认知行为与4类认知行为绩效水平，构建了基于改进MODAPTS的认知行为度量方法，实现理想情境下的认知行为标准时间度量。然后，充分考虑了人机环境中影响因素，提出了考虑行为影响因素的认知行为度量方法，完成了复杂情境中认知行为标准时间的度量。最后，结合实际任务时间，开发了认知行为评价方法，实现了任务中对人的状态检测，为预防和减少人为失误，控制事故风险提供了有效的技术手段。最终，通过卡耐基梅隆大学的数据库进行了案例分析，验证了本发明的可行性与有效性。

技术领域

本发明涉及工业工程与人因工程领域，具体涉及一种基于认知分解的行为度量与评价方法。

背景技术

复杂大系统对可靠性与安全性设计要求严苛，人为差错容忍率低，人的可靠性的重要性就尤为显著。因此，以分析、预测、减少与预防人为差错为目标的人的可靠性分析应运而生。国际原子能机构将人的可靠性分析列为复杂人机系统中减少人为失误发生和失误后果影响的不可或缺的系统化方法。经过半个多世纪的不断研究与发展，形成了分别以专家判断、情景环境分析和计算机仿真为重点的三代人的可靠性分析方法。随着研究的深入，研究人员逐渐揭开了决定人的可靠性的关键——人的认知。虽然当前已经开发了不少于50种的人的可靠性分析方法，但是如何统一、客观与实时地表达认知水平和度量认知可靠性仍然是当前面临的重要挑战与急需解决的关键问题。

当前认知行为理论认为行为是人的认知的重要表现形式，同时认知的好坏也决定行为的绩效水平。因此，作为反映人的认知状态的客观可测量，行为的准确度量与评价对判断认知可靠性举足轻重。通常而言，行为动作一般是通过人体关节点或肢体末端的空间位移来度量。然而，这种基于空间位移的度量方式往往适用于行为动作的识别，而不能反映认知与行为的关联。相反，作为度量行为的重要特征，时间能够很好地反映认知与行为的内在联系。

在1922年Segur的研究工作《Motion Time Analysis》中定义动作时间机理，即在实际条件范围内，所有熟练人员完成真正基本动作所需要的时间是常量。由此，以动作时间机理为理论基础的预定时间系统方法随之诞生。作为最经典的方法之一，模特法(ModularArrangement of Predetermined Time Standard，MODAPTS)将人的手指动作25mm的平均时间作为最基本单元1MOD，人体其他行为动作所需的时间都可以规范到该基本单元时间的整数倍。

然而，MODAPTS的开发与应用实际上都是针对产品与流水线的装配工作。这类工作存在较多重复性的任务，且其中的任务复杂度较低，所需的认知过程简单。Heungjae等人在对空调、洗衣机与冰箱的零部件装备流水线工人进行了一年半的调研工作后，发现装配这些零部件的工作主要分为插入、装载、包装与检查这4大部分。其中，插入工作，包括插入、紧固、连线与粘贴，占所有工作的79.7％；装载工作，包括卸货与装载，占所有工作的7.0％；包装工作，包括包装和拆装，占所有工作的5.6％；检查工作，包括电动检查和目视检查，占所有工作的7.7％。其中，98.3％的插入工作可以通过MODAPTS的同一编码来完成。由此，很明显原始MODAPTS适用于任务简单的装配工作。对于情景较为复杂，涉及较多认知过程的认知行为，诸如复杂装备的维修与使用过程，原始的MODAPTS显然没有很好地解决方式。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：工业系统中人机交互密切，装备系统日趋复杂，使得人为因素造成的事故频频发生。同时，当前的人因可靠性分析方法缺乏能够客观与准确表达人的认知状态的技术手段。针对上述技术问题，本发明旨在提出一种基于认知分解的行为度量与评价方法，能够有效控制、预防与减少人为失误，提高复杂系统的状态监测与失效诊断能力，保障人机系统安全稳定的运行。

本发明采用的技术方案为：一种基于认知分解的行为度量与评价方法，该方法包括如下步骤：

步骤(1)、基于改进MODAPTS的认知行为度量；