基于人因视角的重点实验室评估研究

葛少卫, 杨晓江

(1．南京航空航天大学 经济与管理学院，南京 210016； 2.江苏省教育厅 研究生教育处，南京 210024)

·重点实验室·

基于人因视角的重点实验室评估研究

葛少卫1, 杨晓江2

(1．南京航空航天大学 经济与管理学院，南京 210016； 2.江苏省教育厅 研究生教育处，南京 210024)

从人因视角观察重点实验室评估工作，能够发现现有重点实验室评估体系中不够详细或缺失的部分。因此，从研究人因对实验室的影响角度出发，分析了人因在实验室的规划与建设，实验室的运行模式，实验室功能的实现和安全可靠性等4个方面的影响，研究实验室人因评估中的先进性、舒适性、高效性和安全性4个要点，从定性和定量两个角度探讨了重点实验室人因评估的方法，主要包括启发式评估、数据包络分析法以及综合安全评估。

人因工程学； 重点实验室； 评估

0 引 言

自1990年原国家计委和国家科委委托国家自然科学基金委开展国家重点实验室评估工作以来，重点实验室评估指标体系历经多次迭代，到2014年国家科技部印发《国家重点实验室评估规则》[1]，评估指标体系逐步实现定性定量兼顾向定性为主的变化。然而，无论评估方式、指标体系权重如何调整，重点实验室的运行管理工作都是评估工作开展的重要对象。管理水平高低也在一定程度上影响了实验室的成果产出、学术氛围、运行维护、学术交流和制度建设。综观国家重点实验室评估指标体系(2014)[2]、教育部重点实验室评估指标体系(2015)[3]、江苏省重点实验室评估指标体系(2014)[4]，实验室开放(交流)与运行管理工作均是评估的一级指标，队伍(团队)建设、科学研究、人才培养等与人相关因素也成为评估体系的重要组成。

人因工程学是研究人—机—环境三者之间相互关系的学科，是近几十年发展起来的一门边缘性应用学科。为了实现人、机、环境之间的最佳匹配，把人的工作优化问题作为追求的重要目标[5]。人的工作优化是提高重点实验室工作效率、管理水平的重要因素，因此，从人因角度观察重点实验室运行管理及其评估工作具有十分重要的现实意义。

1 人因视角中的评估指标体系

人是实验室的重要组成部分，重点实验室所承担的科学研究、人才培养、学术交流工作都是通过人来开展，通过人与机器、内外部环境的交互实现实验室的功能。以国家、教育部、江苏省3类重点实验室评估指标体系为例，从人因角度，将指标体系相关内容按照内部环境、外部环境、工作负荷、人机交互指标分为4个方面(见表1)。

表1 重点实验室评估指标体系归类

传统人因工程学的主要研究内容包括人的生理和心理特性、人机系统总体设计、人机界面设计、工作场所设计和改善、工作环境及其改善、作业方法及其改善、系统的安全性和可靠性、组织与管理的效率等8个方面[5]。通过对比分析，上述重点实验室的3套评估指标体系更为侧重于实验室的成果、结构，对实验室运行的过程管理方面主要侧重于管理规章制度、岗位职责、激励措施等方面，而对实验室具体工作场所和环境、作业方法、安全性和可靠性、组织管理效率等尚未纳入评估的考核内容。

2 人因对实验室的影响

人因工程学的研究目标在于“以物就人”和“如何以物就人”,即研究如何使工业生产或工程技术产品能以“人因”为基础,使其工作场所、环境与使用者的身心、行为特点相适应[6]。研究重点实验室中的人因工程学问题，有助于促进队伍成长、人才培养和科学研究。而重点实验室中的人对实验室的建构和运行有众多需求，因此首先需要明晰人因对于实验室的影响，方能采取有针对性的策略满足需求，并进而开展评估。

2.1 影响规划建设

人因对实验室建设组织布局的影响能够通过实验室建设的外在形态表现出来。鉴于人体独特的劳动形态特征、劳动生理特征、劳动心理特征和系统功能特征[7]，在实验室的规划建设之初需要考虑众多的与人相关的因素。如：在国标GBT 5703-1999《用于技术设计的人体测量基础项目》中，明确了人因工程中躯干和四肢部位经常涉及的立姿、坐姿、手和足部、体重等多方面的测量项目，通过调查了解实验室具体使用者的这些数据，在实验室的规划建设中能够起到引导性的作用。尽管仪器设备的规格往往是既定的，但在实验室建设中合理的实验室布局、科学的实验设施选择、精确的定制或自研设备参数设置，能够影响到使用者的舒适度、有效性和工作的顺利开展。从另一方面看，实验室的热、光、声、震动以及有毒环境更会对建设过程、建设标准提出一定的要求，需要在建设组织之初就要合理规划，落实环保“三同时”制度[8]。

2.2 影响运行模式

每个实验室都有其运行范式或运行规范，这些管理规范的制订目的主要是为了保证实验室正常运行，规范对象一般是人以及在实验室中的行为，最终落实到管理体制上。人的因素在实验室的运行管理中有着相当大的影响。当特定管理体制主要起到指导或约束人在实验室中的作业时，这样的管理体制制订就需要充分考虑到人体的具体状况。如：在运行中，要充分分析人的系统功能特征，主要是人对信息的接收、分析处理和输出的能力。由于人体系统的复杂性，接收系统中的视觉、听觉技能会受到人体机能的制约；人体内部信息的传输与处理也会受到身体构造的影响，识别、记忆都需要一定的过程，受到一定的限制；而输出系统涉及的反应速度以及肢体的运动速度、力量、准确性也会受到影响。那么在实验室的流程制订、设备选择上就要充分考虑这些因素。

2.3 影响功能实现

作为实验室的重要组成，人因会对实验室的功能实现与否和实现大小起到重要影响。从个体角度看，人的感觉、知觉、记忆、思维影响人认识世界和改造世界的能力，而正面情绪或负面情绪的存在则对实验室作业完成起到协调组织或是破坏瓦解的作用，个性倾向的需要、动机、兴趣、理想、信念和价值观则是开展实验室作业的基本动力，个性心理特征中的能力、气质和性格对目标达成也能构成相应的影响。从群体角度看，活动、相互作用和思想情绪三者相互联系、相互作用，共同为实验室工作目标达成和功能实现提供保障，通过群体间的集思广益、分工配合、交流沟通，不断提升实验室人员和实验参与者的理论和实际操作水平，满足交流需求，协调人际关系，从而有助于实验室功能的有效实现。

2.4 影响安全可靠

安全可靠是实验室正常运行的重要保障和前提。科学合理的管理制度能够在一定程度上防范安全问题和事故，但也不能完全避免事故的发生。导致这方面问题的主要成因在于没有严格按照流程执行，这其中个人的疲劳、能力、错觉或是情绪占据重要因素。针对2001～2014年高校、科研院所和企业实验室发生的100起安全事故研究表明：100起安全事故中，涉及人因的包括违反操作规程的27起，操作不慎或使用不当的11起，操作不当的12起，反应失控的4起，存储不规范、处置不当的8起，其中因违反操作规程和操作不当造成的人员伤亡接近80%[9]。另就2003～2013年间25起高校实验室安全事故的研究，除去物和管理的因素外，人的不安全行为是事故的最直接的因素，约占80%；不良生产环境会影响人的行为和对机械设备产生不良的作用，而构成事故的因素，约占5%[10]。

3 重点实验室的人因评估要点

人因工程学把人、机、环境看作是一个系统的三大要素，既要研究要素各自性能和特征，更要强调系统的总体性能，来使整个重点实验室系统形成最佳组合。人因角度对重点实验室的评估需要强调规划与建设的先进性、内外部环境的舒适性、内部运行的高效性以及日常管理的安全性(见图1)。

图1 重点实验室人因评估要点

3.1 先进性

在重点实验室的人因评估中，规划与建设水平应该成为首先考虑的重要方面。重点实验室开展的人才培养、科学研究等活动主要通过人操作仪器设备来完成，能否取得预期理想成效会受到规划建设先进性程度的影响。仪器设备尽管没有自发的创造能力，但可以通过程序的预设开展一定的创造性工作，对人的创造性工作完成起到重要的辅助作用。同时，在计算能力、记忆容量、反应时间、精密操作、程序履行等方面具有比较优势。因此，在重点实验室的规划和建设中，可以充分发挥机器在这些方面的优势，使机器为重点实验室开展高水平研究和教学工作提供保障，这些特性是否在规划和建设中得到了充分发挥应该成为重点实验室人因评估的要点。

3.2 舒适性

在重点实验室的人因评估中，实验室布局和仪器设备的易用性、管理制度的人性化也是构成实验室舒适性评估的重要方面。从实验室总体考虑，应该要保证实验人员方便、准确的操作，遵循实验室布置上的重要性排序、使用频率排序、使用顺序排序以及功能分区科学性。因此，通过切身的实地感受以及对实验室使用人员的调查可以了解实验室在布局方面的舒适度。另外，由于人与机器的差异在耐久上体现为人需要适当的休息，很难长时间保持紧张状态，在实验室布置以及管理制度层面需要充分考虑操作人员的舒适度问题。在刺激性小、重复、单调乏味的工作上要注意调整流程、完善规范，同时营造较好的实验室内部环境，保证实验室工作的顺利开展。

3.3 高效性

高效性是实验室运行的重要目标，人的效率问题是影响科研教学产出的关键因素。在教学科研活动的组织开展中，是否能够在保证足够舒适度的前提下提高人的工作效率是评价实验室组织管理模式科学与否的重要课题。外界环境对重点实验室有着大量的输入，涉及实验室与外界环境的交互问题；实验室内部也存在人、机和环境的关系处理问题，需要通过有效的制度约束来理顺组织架构、行事流程，从而提高工作效率。与此同时，管理工作的另一方面目标是降低成本，要评估在确保效益的同时是否实现了人力、时间、物质资源等各类成本的有效控制，做到经济基础上的高效，才能更为有效地配置资源，促进实验室建设与管理的科学化。

3.4 安全性

安全性是实验室正常运行的重要保障，人的因素是核心，也需要在评估中予以考虑。①需要评估实验室内部的安全控制问题，具体包括：实验室人员自我安全控制能否实现自我检查、自我纠偏，从而促进安全目标有效实施；逐级安全控制是否到位，安全规程是否制订，规定落实是否有力，能否形成逐级检查、逐级调节、环环相扣的控制链；关键点安全控制针对安全方面的重点目标、重点措施或重点单位是否有特殊专门控制举措[7]。②需要评估实验室内部关于安全方面的协调问题，协调工作可消除实施过程中各阶段、各部门间的矛盾，主要包括纵向协调、横向协调，因此需要考察实验室各部门、各级人员间的协作配合情况。

4 重点实验室人因评估方法

重点实验室评估体系历经定性定量结合向定性为主方向发展，削弱了人为设定单个指标权重的影响，但重视产出和人才的主导方向没有发生大的转变。在实验室运行管理方面，也设置了一定的权重，这里尝试从人因角度对运行管理的评估内涵和方法进行完善。

4.1 实验室人因评估目的

对于重点实验室的人因评估，主要是根据评价结果，使实验室主管部门充分了解实验室建设、运行、产出方面的存在问题，为后续开展相关建设、保障、调整工作提供依据，发扬优点，改善薄弱环节，消除实验室运行中的不良因素，实现精细化管理，达到实验室系统的先进性、舒适性、高效性和安全性。并在此基础上，充分发挥国家导向作用，使实验室建设主体在规划设计阶段能够有效预测存在不足并及时改进。

4.2 实验室人因评估方法

重点实验室人因评估主要针对的是实验室的先进性、舒适性、高效性和安全性，这些仍然是停留在目标层面，要使人因评估在实验室评估中具有现实可操作性，需要明确人因评估的具体评估方法，主要通过下列3种方法开展。

(1) 启发式评估(Heuristic Evaluation)。主要针对规划建设先进性、实验室构成舒适性，是一种“廉价可用性工程方法”。鉴于重点实验室评估工作一般是在一段时间内进校开展，在时间周期、人员数量方面会受到评估工作计划的制约，因此，由几个评价者根据通用的可用性原则和经验来发现系统潜在的可用性问题[11]的方法相对可行。目前使用率较高的Nielsen所提出的评估准则可以为我们开展重点实验室人因评估提供一定的参考，具体内涵包括：系统状态的可见性、系统与现实世界匹配、用户控制和行动自由、一致性和标准、错误的预防、系统去识别而不是让用户记忆、灵活性和使用效率、简约设计美学、帮助用户识别诊断并从错误中恢复、帮助文档等[12]。这一评估方法主要通过3～5位具有可用性和设计知识背景的评估专家依据相应的评估准则，以及对使用者背景的分析和研究，提出有针对性的建议和反馈，实现高效而低成本的评估。在这些评估准则中，已涉及一些实验室效率或运行错误的判断，但更多地体现为专家调查定性分析，具体效率和风险方面的定量评估仍然需要通过下面两种方式进行。

(2) 数据包络分析法(DEA)。主要针对实验室的运行效率、投入产出情况进行分析。数据包络分析法能够分析实验室教学科研活动的投入产出情况，评价资源的投入与产出效率[13]。在搜集完成实验室投入和产出方面的多要素后，运用DEA的基本模型和超效率模型处理，可以得出实验室的技术效率、纯技术效率和规模效率，通过实验室间的比较得出评估排序，并能加以进一步分析调整各类要素投入产出值实现效率的提升。

(3) 综合安全评估(FSA)。主要针对实验室潜在风险开展机构化、系统化的分析。使用该方法需要综合考虑影响安全的多方面因素，通过风险水平、费用及收益分析，尽可能提出全面合理并能有效控制风险的设计和管理要求。FSA方法的开展步骤包括危险识别、风险评估、风险控制方案、费用与收益评估、为决策提供建议[14]。首先，要依据历史数据，识别可能存在的人因安全风险，并赋予风险量化定义，构建风险数学模型，建立风险矩阵予以排序。继而开展风险评估即危害评估，建立人因故障树，进行概率回归。FSA方法的第三步是提出风险控制方案，于我们重点实验室评估来说也就是评估该方案落实情况，进而开展费用收益评估、提供建议等。

5 结 语

本文研究了基于人因的重点实验室评估需求和要点，立足人因工程讨论人、机和环境的关系，将重点实验室涉及的人员、机械和环境作为一个复杂系统，从定性、定量2个角度初步阐释了重点实验室人因评估的3种方法，尤其是将DEA和FSA方法运用到实验室定量化的效率和安全评估，立足前期研究构建形成基于人因工程的实验室评估指标体系[15]基础，为重点实验室运行和管理方面的人因评估工作提供了一定的方法保证。基于上述指标体系与评估方法，在某重点实验室的发展规划与实验室建设中充分运用，从而为实验室的布局完善、建设科学、保障有力奠定了较好的基础，并依据评估要点对实验室薄弱环节提出了在编制设计要点、空间布置、仪器设备与人力资源配置等方面的建议。但评估工作更多的是方法，而非目的，运行管理评估的目的是希望重点实验室在管理模式、组织架构、安全保障等方面不断创新，乃至建立科学合理的效率实时评价系统、风险预警系统，从而为教学科研工作提供更好的服务。

[1] 科技部关于印发《国家重点实验室评估规则》的通知[EB/OL]. http://www.most.gov.cn/tztg/201405/t20140512_113073.htm.

[2] 国家重点实验室评估指标体系[EB/OL]. http://www.most.gov.cn/tztg/201405/W020140512358118128320.doc.

[3] 教育部关于印发《教育部重点实验室建设与运行管理办法》和《教育部重点实验室评估规则(2015年修订)》的通知[EB/OL]. http://www.moe.edu.cn/srcsite/A16/s8232/s3338/201509/t20150907_206020.html.

[4] 省科技厅关于进一步加强江苏省重点实验室评估工作的通知[EB/OL]. http://www.jstd.gov.cn/zwgk/tzggg/20141215/134252312.html.

[5] 郭 伏, 钱省三. 人因工程学[M]. 北京：机械工业出版社, 2006: 1-9.

[6] 王 江, 李树根, 杨海英, 等. 在城市立交工程设计中引入“人因工程学”理念[J].城市道桥与防洪, 2007(11):14.

[7] 丁玉兰. 人因工程学[M]. 上海：上海交通大学出版社, 2004: 17-121, 266-267.

[8] 中华人民共和国环境保护法(自2015年1月1日起施行)[EB/OL]. http://zfs.mep.gov.cn/fl/201404/t20140425_271040.htm

[9] 李志红. 100起实验室安全事故统计分析及对策研究[J]. 实验技术与管理, 2014, 31(4): 212.

[10] 赖家美, 高家利, 田 源, 等. 基于过程模型分析高校实验室安全事故致因[J]. 实验科学与技术,2014,12(6):203-205.

[11] 马咪咪. 基于用户测试的启发式评估研究[D]. 济南: 山东大学, 2013: 2-4.

[12] 10 Usability Heuristics for User Interface Design[EB/OL]. http://www.nngroup.com/articles/ten-usability-heuristics/.

[13] 姜彤彤. 基于DEA方法的高校科研效率评价研究[J]. 高教发展与评估, 2011, 27(6):26-32.

[14] 王高阳, 唐文勇, 张圣坤. 人因综合安全评估FSA方法在海洋结构物事故中的应用研究[J]. 海洋工程, 2005,23(4):77-83.

[15] 葛少卫, 杨晓江. 基于人因工程的实验室评估指标体系构建[J]. 科技管理研究, 2016, 36(9):57-61.

Key Laboratories Assessment from the View of Human Factors Engineering

GEShaowei1,YANGXiaojiang2

(1. College of Economics and Management, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China; 2. Graduate Student Department, the Education Department of Jiangsu Province, Nanjing 210024, China)

The paper starts with watching assessment of key laboratories from the viewpoint of human factors engineering, and it can find that some parts have been ignored or not detailed enough of the assessment index system. Therefore, the paper studies the influence of human factors in planning, construction, operation mode, function realization, safety and reliability of laboratories, and then studies four key points of human factors assessment, which are advance, comfort, efficiency and safety. Following that, it discusses the methods to do human factors assessment of key laboratories from the viewpoints of both qualitative and quantitative, including heuristic evaluation, DEA and FSA.

human factors engineering; key laboratories; assessment

2016-09-05

江苏省研究生教育教学改革研究与实践课题(JGZZ16-008)；江苏高校哲学社会科学研究项目(2016SJD880001)；江苏省普通高校学术学位研究生科研创新计划项目(KYZZ-0098)

葛少卫(1981-)，男，江苏盐城人，博士、副处长，副研究员，从事教育管理研究。

Tel.：025-84893616; E-mail: gsgsw@nuaa.edu.cn

G 482

A

1006-7167(2017)04-0232-04