周長(zhǎng)春 肖荃益* 姜浩然

（中國(guó)民用航空飛行學(xué)院 航空工程學(xué)院，四川 廣漢618307）

安全是民航永恒的主題[1]。飛行安全一方面依賴(lài)于各類(lèi)與飛行有關(guān)的人員的技術(shù)水平，另一方面也依賴(lài)于航空器的適航性。世界范圍內(nèi)維修與檢查差錯(cuò)被列為導(dǎo)致事故和嚴(yán)重事故征候的因素之一[2]。因此，在維護(hù)、檢查、修理和以及目視檢查領(lǐng)域的工作可靠性成為確保機(jī)組航班安全中極為重要的一環(huán)。

目前，對(duì)于機(jī)務(wù)人員差錯(cuò)影響因素的研究都集中在環(huán)境溫度、濕度、噪聲等，而本文從工作照度以及缺陷形狀出發(fā)，利用眼動(dòng)技術(shù)[3]，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究記錄下注視時(shí)間和注視點(diǎn)個(gè)數(shù)，尋找出最適合機(jī)務(wù)人員工作的照度。同時(shí)研究在目視檢查[4]中，航空器表面缺陷的形狀、大小、方向?qū)C(jī)務(wù)人員識(shí)別能力的影響。

1 缺陷識(shí)別能力影響實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>

1.1.1 通過(guò)對(duì)被測(cè)試者在不同照度[5]下識(shí)別航空器缺陷能力的眼動(dòng)測(cè)試，分析照度對(duì)機(jī)務(wù)人員識(shí)別能力影響。

1.1.2 通過(guò)對(duì)被測(cè)試者識(shí)別航空器缺陷形狀特征[6]的眼動(dòng)測(cè)試，分析不同缺陷形狀對(duì)機(jī)務(wù)人員識(shí)別能力影響。

1.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境、對(duì)象、設(shè)備的選擇

實(shí)驗(yàn)環(huán)境為某安靜靜室。溫度為26℃，濕度為75%。實(shí)驗(yàn)中有3 名主試人員，一名操作眼動(dòng)儀，一名呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)刺激圖片，一名監(jiān)控實(shí)驗(yàn)過(guò)程。設(shè)有25 名觀(guān)察者，平均年齡23 歲，為機(jī)務(wù)人員。實(shí)驗(yàn)設(shè)備有：Tobii Pro Glasses 2 眼動(dòng)儀、Tobii pro Glassses Controller 記錄軟件、照度計(jì)2 個(gè)、LED 連續(xù)可調(diào)白光源組合燈具一套以及其他輔助工具。

1.3 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

1.3.1 自變量

a.照度：本實(shí)驗(yàn)選取 9 組照度值，分別是10、20、75、150、300、500、750、1000、1500Lux。

b.缺陷形狀：本實(shí)驗(yàn)選取飛機(jī)機(jī)體、機(jī)翼的蒙皮損傷部位的缺陷，缺陷形狀形狀（線(xiàn)型和面型）、大?。娣e大?。?、方向（平行和垂直）不同。

1.3.2 因變量

本實(shí)驗(yàn)的因變量有注視點(diǎn)個(gè)數(shù)、注視時(shí)間、注視點(diǎn)軌跡以及注視點(diǎn)落下的先后順序。

1.4 實(shí)驗(yàn)中機(jī)務(wù)人員識(shí)別能力評(píng)價(jià)指標(biāo)

在研究照度對(duì)機(jī)務(wù)人員缺陷識(shí)別能力影響的實(shí)驗(yàn)中，注視時(shí)間越短，注視點(diǎn)個(gè)數(shù)越少，表明機(jī)務(wù)人員識(shí)別能力越好，反之則表明機(jī)務(wù)人員識(shí)別能力越差。

在研究缺陷形狀特征對(duì)機(jī)務(wù)人員識(shí)別能力影響的實(shí)驗(yàn)中，越先識(shí)別到、注視頻數(shù)越少，表明機(jī)務(wù)人員識(shí)別能力越好，反之則表明機(jī)務(wù)人員識(shí)別能力越差[8]。

1.5 實(shí)驗(yàn)方案

主任務(wù)是照度變化對(duì)機(jī)務(wù)人員識(shí)別影響，觀(guān)察者在不同工作面照度下觀(guān)察同一機(jī)體、機(jī)翼的蒙皮損傷部位的缺陷；次任務(wù)是缺陷形狀特征對(duì)機(jī)務(wù)人員識(shí)別能力影響[9]，觀(guān)察者在最佳照度下，觀(guān)察不同機(jī)體、機(jī)翼的蒙皮損傷部位的缺陷

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的篩選與處理:

2.1 有效實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的篩選

本實(shí)驗(yàn)共有25 位實(shí)驗(yàn)人員，其中第4、19、24 組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)熱點(diǎn)圖顯示觀(guān)察者視線(xiàn)并未落在圖片缺陷位置，故將這3 組數(shù)據(jù)剔除，保留余下的22 組。

本實(shí)驗(yàn)選取9 組照度值，在照度10Lux 時(shí)測(cè)錄的觀(guān)察者眼動(dòng)指標(biāo)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)刺激圖片匹配不上，原因可能是照度太低，故將這一照度變量舍去，用余下8 組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

利用Tobii Pro Lab 對(duì)各個(gè)照度下的注視點(diǎn)進(jìn)行疊加，形成總體熱點(diǎn)圖。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1 所示。

表1 描述性統(tǒng)計(jì)表

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

3.1 照度對(duì)機(jī)務(wù)人員識(shí)別能力影響

3.1.1 平均注視時(shí)間隨照度變化規(guī)律分析

a. 通過(guò)表1 可看出觀(guān)察者的平均注視時(shí)間隨照度的增加是先減少再增加。在照度20～500Lux 內(nèi)，觀(guān)察者平均注視時(shí)間降低了47.987s；在照度500～1500Lux 內(nèi)，觀(guān)察者的平均注視時(shí)間僅增加11.717s。平均注視時(shí)間隨照度的變化趨勢(shì)不是呈現(xiàn)正態(tài)分布，而是偏正態(tài)分布。

b. 在照度500Lux 時(shí)，觀(guān)察者識(shí)別缺陷所花費(fèi)的平均注視時(shí)間是最少的，說(shuō)明在照度500Lux 時(shí)觀(guān)察者識(shí)別能力最好，同時(shí)表明工作面照度在500Lux 時(shí)最有利于機(jī)務(wù)人員完成工作。

3.1.2 平均注視點(diǎn)個(gè)數(shù)隨照度變化規(guī)律分析

對(duì)22 位觀(guān)察者在各個(gè)照度下實(shí)驗(yàn)的眼動(dòng)數(shù)據(jù)生成軌跡圖，選取每個(gè)實(shí)驗(yàn)照度條件下22 位觀(guān)察者的眼動(dòng)數(shù)據(jù)具有代表性的軌跡圖進(jìn)行展示說(shuō)明。如圖1 所示。

圖1 照度20～1500Lux 下的軌跡圖

通過(guò)對(duì)各個(gè)照度下觀(guān)察者視線(xiàn)的軌跡圖可以清晰的看到在照度500Lux 之前，觀(guān)察者的平均注視點(diǎn)個(gè)數(shù)隨著照度增加由多而雜逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)潔清晰。這表明機(jī)務(wù)人員對(duì)于信息提取的困難程度在逐漸降低。在照度500Lux 之后，隨著照度增加觀(guān)察者的平均注視點(diǎn)個(gè)數(shù)分布又開(kāi)始增加。這表明機(jī)務(wù)人員對(duì)于信息提取的困難程度開(kāi)始增加。

3.2 缺陷形狀特征對(duì)機(jī)務(wù)人員識(shí)別能力影響

在對(duì)上文實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行分析總結(jié)之后，得知在實(shí)驗(yàn)所選照度中照度為500Lux 時(shí)機(jī)務(wù)人員識(shí)別能力最好，因此在照度500Lux 下探究不同缺陷形狀對(duì)機(jī)務(wù)人員識(shí)別能力的影響，并且生成眼動(dòng)軌跡圖和頻數(shù)柱狀圖進(jìn)行觀(guān)察。本章圖中深顏色面缺陷由紅色方框標(biāo)注，淺顏色面缺陷由紅色圓框標(biāo)注，相對(duì)于觀(guān)察者平行的線(xiàn)缺陷由紅色三角形框標(biāo)注，相對(duì)于觀(guān)察者垂直的線(xiàn)缺陷由紅色菱形標(biāo)注。以下圖中標(biāo)注信息同上所述。

3.2.1 缺陷形狀特征識(shí)別軌跡規(guī)律分析

對(duì)22 位觀(guān)察者在識(shí)別不同缺陷形狀的眼動(dòng)數(shù)據(jù)生成軌跡圖。選擇其中幾張具有代表性的進(jìn)行分析。軌跡圖如圖2 所示。

圖2 觀(guān)察者識(shí)別不同缺陷形狀的軌跡圖

在軌跡圖中，注視軌跡點(diǎn)顯示出：觀(guān)察者線(xiàn)缺陷的注視點(diǎn)個(gè)數(shù)明顯高于面缺陷的，這表明對(duì)于機(jī)務(wù)人員來(lái)說(shuō)線(xiàn)缺陷較于面缺陷更難識(shí)別到。

軌跡圖反映了觀(guān)察者注視點(diǎn)落下的先后順序，由圖中順序可以看到面缺陷先于線(xiàn)缺陷被識(shí)別到。由此可知機(jī)務(wù)人員的視線(xiàn)是先識(shí)別到面缺陷，然后才是線(xiàn)缺陷。

3.2.2 面缺陷識(shí)別規(guī)律分析

根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果將觀(guān)察者對(duì)不同缺陷形狀的平均注視頻數(shù)繪制成柱狀圖，如圖3 所示。橫坐標(biāo)表示不同缺陷形狀，縱坐標(biāo)表示觀(guān)察者對(duì)不同缺陷形狀的平均注視頻數(shù)。 對(duì)觀(guān)察者識(shí)別不同缺陷形狀時(shí)的眼動(dòng)數(shù)據(jù)生成軌跡圖。如圖4 所示。

圖3 顯示觀(guān)察者對(duì)顏色較深的面缺陷的平均注視頻是7，對(duì)顏色較淺的面缺陷的平均注視頻是9。圖4 顯示觀(guān)察者對(duì)顏色較深的面缺陷先于顏色較淺的面缺陷識(shí)別出。

由此表明，對(duì)于機(jī)務(wù)人員而言，缺陷面積顏色越深，越容易識(shí)別。

圖3 觀(guān)察者對(duì)不同缺陷形狀的平均注視頻數(shù)柱狀圖

圖4 觀(guān)察者識(shí)別面缺陷的軌跡圖

3.2.3 線(xiàn)缺陷識(shí)別規(guī)律分析

在分析觀(guān)察者對(duì)線(xiàn)缺陷的識(shí)別規(guī)律時(shí)，將線(xiàn)缺陷在圖中單獨(dú)標(biāo)注出來(lái)，如圖5 所示。

圖5 觀(guān)察者識(shí)別線(xiàn)缺陷的軌跡圖

圖3 顯示相對(duì)于觀(guān)察者平行的和垂直的線(xiàn)缺陷平均注視頻數(shù)都是12。圖5 顯示觀(guān)察者的注視軌跡點(diǎn)和先后順序也并沒(méi)有太大區(qū)別。由此可知線(xiàn)缺陷方向?qū)τ跈C(jī)務(wù)人員的識(shí)別能力沒(méi)有顯著影響。

4 結(jié)論

本文以機(jī)務(wù)工作環(huán)境照度以及機(jī)體缺陷形狀為變量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用在機(jī)務(wù)維修工作的檢查及培訓(xùn)之中具有現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)際作用。照度研究可以將機(jī)務(wù)進(jìn)行維修工作時(shí)的光通量設(shè)置成最合適的照度，提高機(jī)務(wù)人員工作效率，減少維修差錯(cuò)，避免不安全事件的發(fā)生。缺陷形狀特征可以用于提高機(jī)務(wù)人員對(duì)不同機(jī)體缺陷形狀的識(shí)別，提高機(jī)務(wù)人員工作的準(zhǔn)確性和全面性，同時(shí)也讓機(jī)務(wù)培訓(xùn)多了一個(gè)針對(duì)于缺陷形狀特征識(shí)別的方向。