工业工程是管理科学与工程领域中的重要分支,而安全生产更是工业工程管理研究中的热点问题。进入21世纪以来,中国工业化加速,但安全生产问题亦日益严重,各类安全事故对生命财产与社会和谐造成了巨大的危害。安全标志是安全管理工作中的重要手段,被广泛地应用于社会生产与生活中。但通过实地调研和相关事故案例分析可以发现,目前安全标志在设计和使用上均存在较为严重的问题,致使其警示效果大打折扣,特别是部分安全标志的注意效果不佳与可读性较差,更让一线工人难以感知,从而成为事故致因,为很多生产安全事故与劳资纠纷埋下了隐患。因此,对现有安全标志的设计与应用等问题进行分析和研讨具有重要的研究价值。安全标志的设计与应用研究由来已久,但其成果大多基于问卷研究和行为实验,缺少来自脑认知与电生理层面的理论研究。安全标志的设计应符合人们的大脑认知与主观体验,才能更为有效地发挥其警示作用——这正是神经工业工程理论中安全生产领域的研究重点。回顾前人成果,有三方面的关键问题尚待解决：(1)人们对不同类型安全标志的危险感知评分是否存在差异?(2)人们是如何对安全标志进行神经感知与自动加工的?(3)安全标志的设计要素是否会对人们的神经感知与自动加工过程产生影响,其原因何在?本研究聚焦于以上三个关键问题,以安全标志及其设计要素的神经感知与自动加工过程为研究目标,以“总分式”逻辑框架,设计并完成了四项系列研究。研究一采用问卷访谈与ERP(事件相关电位)神经科学实验相结合的方式,研究了人们对不同类型安全标志的危险感知评分是否存在差异,以及自动加工过程中的神经感知差异。研究一作为本文系列研究的实验基础和初步工作,为后面三项子研究的研究方法和实验设计进行了探索性的尝试,也为后面章节的讨论与总结奠定了基础。研究二在研究一的基础上,对安全标志图画内容要素进行了研究。该研究参考了研究一的实验范式,对实验刺激材料进行严格控制,研究了人们对不同效价安全标志图画内容的自动加工过程和感知差异,从而考察该要素对安全标志设计的影响及其成因。研究三参考研究一的实验范式,研究了人们对安全标志背景颇色的神经感知与自动加工过程,分析讨论了颜色属性的差异对人们感知上的影响,并从神经科学层面解释了该影响的形成原因。研究四采取相同的实验范式研究了人们对安全标志边框外形的神经感知与自动加工过程,探讨了人们对不同形状安全标志的注意偏向和感知分类,并结合已有研究成果对“边框作用”的争议问题进行了探讨,给出了来自神经科学研究视角的新解释。通过对以上实验结果进行分析讨论与成果整合,本文得到以下五点重要结论：(1)人们对不同类型安全标志的危险感知评分存在显著差异。其中：警告类安全标志的危险评分最高,禁止类次之,指令类和提示类标志危险评分最低。(2)人们对不同类型安全标志的神经感知与自动加工过程存在显著差异。其中：警告类安全标志的危险感知最强,禁止类安全标志次之,指令类安全标志的危险感知最差。这种差异主要体现在P2、N2和N4三个显著的ERP成分指标的波幅与潜伏期的变化上,并大体形成自动加工过程中的两个主要阶段：自动注意加工阶段与自动感知评估阶段。(3)人们对不同效价水平的安全标志图画内容十分敏感,并显著影响到对真假安全标志的神经感知与自动加工过程。这种影响与两者在额区的P2、N2、P3和SNW成分的波幅差异有关,表明负性图画会比中性图画更易被快速感知和分离,并获取更多的认知资源去唤起人们长期记忆和相关负性经历,从而产生更高的危险感知。(4)人们对不同背景颜色安全标志的神经感知与自动加工存在显著差异。在自动加工过程中,安全标志的背景颜色会对人们的感知加工过程产生一定的辅助和促进作用,但对安全标志危险感知评估的影响并不显著。其中,人们敏感于有颜色和无颜色的差别,且在早期的视觉加工阶段中,黄色比蓝色在大脑的唤醒程度与注意分类方面的优势非常显著,这些差异主要在大脑颞枕区的PI与NI成分和额区的N2成分上有所体现(波幅与潜伏期)。(5)人们对不同边框形状的安全标志的神经感知与自动加工存在显著差异。与颜色要素的作用相类似,在任务无关的实验情境中,安全标志的边框形状只能对人们的感知加工过程产生一定的辅助和促进作用,但对安全标志危险感知的影响较为有限。其中,在早期的视觉加工阶段中人们敏感于有边框和无边框的差别,且三角形比圆形在大脑的注意分类效果更好,这些差别主要体现在大脑颞枕区的P1、N1和P2成分在波幅与潜伏期上的差异。本文将认知神经科学实验方法引入到安全标志类别及其设计属性的研究中,其理论贡献和创新点主要体现在以下四个方面：(1)首次研究了人们对不同类别安全标志的危险感知差异及其自动加工过程。前人研究主要集中在安全标志的设计属性及其组合研究,且以警告类安全标志为主,并未涉及不同类别安全标志的差异研究。本文研究一则针对国家标准规定的四类常用安全标志,通过问卷调研和神经科学实验相结合的方式,分别研究了人们对不同类别安全标志的危险感知评分(四类)和大脑对不同类别安全标志的感知差异及自动加工过程(三类),不仅补充了安全标志领域的理论研究,还为其提供了来自电生理层面的研究依据。(2)从神经科学视角来研究安全标志各设计属性的影响。已有研究中对于安全标志设计属性及其组合的文章众多,但除安全词汇外,鲜有来自脑认知方面的研究证据。本文研究二、研究三和研究四分别对安全标志三大设计属性开展了ERP实验研究,为前人的研究结论提供了新的实验发现和分析结果,从研究视角和实验方法上推进了安全标志设计属性的研究,深化了人们对安全标志设计属性的自动加工与感知差异,也为未来设计属性及其组合的深入研究提供了示范。(3)为已有安全标志信息处理的理论模型提供了新的补充。危险信息处理两阶段(HPTS)模型曾在脑认知层面揭示了人们对警示词语的危险评级过程。研究一则利用隐性实验范式研究了人们对安全标志图片的神经感知与自动加工过程,发现了新的自动注意阶段和自动评估阶段,为该模型提供了新的研究补充。(4)为本领域的相关研究争论提供了新发现。前人研究中,对于背景颜色和边框形状两个设计属性在安全标志警示效果中的作用存在一定的学术分歧。部分学者认为这两个属性提升了警示效果,另一部分学者则认为其作用十分有限。本文研究三和研究四从神经科学视角对该争论进行了新探索。实验发现存自动加工过程中,背景颜色和边框形状对人们早期的大脑唤醒和注意分类方面具有显著的促进作用,但后期对整体解读与危险感知的影响并不显著。本文从新视角为前人的研究争论提供了新发现,也为该争论的深入研究提供了研究方法的新思路。本文将认知神经科学方法引入到安全标志领域的研究中,为安全标志的设计与使用提供崭新的研究发现和理论补充,并基于研究结论提出了相应的管理启示和实际应用建议,使其更符合人们的认知特点与危险感知评估,从而更好地发挥安全标志在安全管理工作中的警示效果与指导作用,降低安全事故所带来的危害。