基于EEG与NIRS的人机交互与轻型装配任务的中断影响与决策

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随着科学技术的快速发展,在人机交互领域与生产领域相结合的时代,给人们的生活和工作带来方便的同时,也使得作业者的工作环境变得更加复杂。在人机交互领域中,通讯设备及网络的普及给人们的生活带来诸多便利,也使得大家的工作环境变得复杂起来。电子邮件通知、新闻、广告、即时通讯等都可能打断人类的正常工作流程,使得人机交互的中断现象越来越普遍。不仅如此,在生产实际领域中,同样也面临着任务中断问题的频繁发生。大规模定制化和日益激烈的竞争使得企业采用多品种混流生产来提高市场响应能力。混流生产要求作业者能够在多种产品生产之间频繁切换,并且长时间处于多任务处理状态,生产过程中随机扰动比较普遍,很容易分散作业者的注意力,这使得作业者经常面临工作中断的影响。由此可知,无论是在人机交互领域还是生产领域,任务中断往往是不可避免的,它不仅干扰了作业者的工作效率,还会导致作业者的注意力资源转移,而重新回到原来工作任务中需要消耗更多的认知资源,从而对作业者的情绪、注意力及认知负荷等造成了不良影响,严重的还可能导致人因失误的发生,难以保证作业者的安全工作。然而在以往中断影响研究和管理策略制定中,主要关注的是作业者绩效的损失程度,对作业者的认知负荷等生理状态以及背后的神经影响机制还需要进一步深入研究。因此,我们运用神经工效学的知识,对相关任务中的中断问题进行研究以提高人们在生活和工作中的效率和安全性。本文从神经工效学与人因工程的角度出发,采用EEG与NIRS的技术手段,对顺序型人机交互任务与轻型装配任务中作业者在处理任务中断问题时的行为绩效表现与生理表现进行研究。首先,通过基于计算机平台的顺序型任务开展了任务中断实验研究,分析参与者的行为学绩效指标、EEG指标及NASA-TLX量表数据,探究中断位置与中断任务复杂度对参与者的绩效表现与认知负荷的影响,并针对中断应用设计提出了管理策略和应对措施。接着,在顺序型人机交互中断实验研究的基础上,进一步探究在企业向智能制造、柔性制造发展背景下,作业者进行轻型手工装配任务时,面临着多任务处理而导致的任务中断频繁发生的问题。通过采用乐高模型进行模拟轻型装配作业的中断实验研究,运用NIRS设备、EEG设备与NASA-TLX量表记录作业者的行为学与生理学数据,探究粗细断点、中断任务复杂度及中断频率对生产线作业者的行为绩效与认知负荷的影响规律。最后,基于实验结果分别进行了综合讨论与管理应用探究,并提出考虑认知负荷的中断管理策略,为企业提高工作效率,降低作业者认知负荷,解决管理中断中遇到的“人因”相关问题提供了参考。
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