Cognitive Systems Engineering

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Citation - Rasmussen, J., Pejtersen, A. M., & Goodstein, L. P. (1994). Cognitive systems engineering. New York: John Wiley & Sons, Inc.

Keyword - cognitive work analysis, System Engineering, Information Science, Information Behavior

Introduction

Analysis

Work Domain Analysis / 工作領域分析

  • 認知工作分析 (CWA)的模型架構中,最先考慮與處理的面向是呈現系統設計與分析的工作領域。
  • 在認知系統工程方法中,強調回饋的設計策略,並非想要表現出真實特定情境中工作系統的配對與功能,而是能以目的清單、功能、活動、與資源,這些員工們運作的地景元素,呈現出「工作領域」。
  • 因此,領域分析需要分類[目標、功能、資源與其一般屬性、其行動能力、制約行動的限制特性]。

Delimitation of the work system / 界定工作系統

  • 工作分析第一個必須的界定是定義在整個環境中的工作系統。
  • 界定,是選定一與實際設計問題相關的分析對象的邊界。此選擇需要考慮研究對象的週遭環境。
  • 有些工作環境是會改變的,如一些個人通用工具(文書處理器)。
    • 然而,重要的是要記得,把調適變革的效果作為重新設計的結果,很可能會影響到所有密切結合活動主體與重新設計的工作活動。 / However, it is important to remember that the effects of adapting to the changes introduced as the result of a redesign very likely will propagate to all the work activities that are closely coupled to the activity subject to redesign.
    • Consider the introduction of a particularly user-friendly word processor that may very well lead to drastic changes in the role patterns of professionals and their secretaries.

* 許多例子中,工作領域的呈現必須包涵整個公司,因為在一般性的策略計劃與資源上,可能有潛在的活動關聯。

Levels of abstraction: the Means-ends relations / 概念提取層次:手段-目的關係

  • Simon's ant [此例說明 http://everything2.com/index.pl?node_id=1161679&lastnode_id=0]:「海灘上螞蟻活動的路徑呈現出一種複雜的網路,但是複雜的是海灘,而不是螞蟻。」
  • 工作的抽象概念是簡單的,但是考量工作環境、資源、目標以後,會產生出各種複雜的工作行為。
  • 範例圖:電腦維修的領域分析 (Fig 2.1, p.36)。
  • 工作領域分析使用的方法基於兩種關係:
    • 所有在工作場地中的作業項目,都有一「目的(end)」,以及完成此目的所使用的「手段(mean)」,此即手段-目的關係。
    • 工作場地中的作業與作業間,是互相銜接的,一項作業的目的是為了完成另一項作業的手段。因此作業項目的間有部分-整體關係。
    • 透過這兩種關係,工作領域分析可以透過工作者各種任務描繪出工作領域的地圖。
  • 概念與分解:
    • 描繪工作領域需要區分出各種不同層次的概念提取與分解。
    • 第一章(Introduction)曾論證過,需要使用分解或概念語言,以連結工作系統與參與者的認知特性。在此也是如此,對於領域內整體目標與限制,與個人的角色、工具、其他物質資源之間,可能的各種關係,必須有一致性的呈現。
    • 第一章(Introduction)曾論證過,建立複雜系統模型最重要的方式之一,是呈現典型物件與事件因果關係。工作領域的呈現也是如此。因為工作領域天天都會有變化,因此只能以普遍的歸類描述此工作領域,以典型的案例呈現才有意義。
    • Fig. 2.2 (p.37)手段-目的結構。
      • 工作領域下層是物質與功能性特徵,目的性的特徵則在上層架構。
      • 向下的箭頭,表示目的性的改變,會以理念、正當性的形式傳達到下層結構。(Polanly, 1958)
      • 向上的箭頭,表示系統的物質性基礎改變,會以一種向上的工作行動由下而上傳達。
General Work Activities & Functions
  • 一般工作活動與功能。
  • [define]包括了:特定領域中一般所熟悉的工作功能與活動詞彙。
  • 重點是,保持與工作程序及物質操作的獨立性。
  • [how to describe]
    • 通常,一個工作活動中會涉及幾個次功能,並協調彼此成效以符合工作目的。
    • 此層次的描述包括發現功能與協調的工作活動的需求性與充分性。
    • 因此,在此需要使用獨立於底下實作的通用語言。因而需要使用「黑箱」–輸入輸出模型。
Physical Processes
  • 一般工作活動的下一層次是工作的物理程序。
  • [define]物理程序是指建立與維護一般工作活動的設備運作與人類活動。
  • [how to describe]
    • 根據Fig 2.3,此層次的描述包括控制人類活動與使用設備的需求性與充分性。
    • 適當的呈現各種技術元件。以決定不同使用條件的限制特徵,與選擇控制成效的意義。
    • 在描述中多少會反映一般功能層次 / References to their potential use at the general functional level should be more or less implicit in the process descriptions.
    • 可能以各種形式呈現,如口語描述、數學公式、各變數的分布圖,圖解 / At this level, representation can take on many forms (e.g., verbal descriptions, methematical equations, and plots of relations between variables and diagrams. ).
  • [目的]
    • 發現資訊需求;評估物理工作負荷;設備設計中的人因工程問題;等等。
Abstract Functions and Priorities
  • [define]
    • 抽象概念功能
    • 設定在此層次之下的各種一般功能與活動的優先性與分配資源
  • [how to describe]
    • 為了找出優先順序,需要由更高的目的,以獨立於功能角色的價值測量方法,比較各種功能的影響。
    • 價值的量測:效率、可靠性、可能性、資訊理論性的量測,很自然的連結到此層次價值的傳播、流動與累積。 / Efficiency and other measures of value, such as reliability, probability, and information theoretic measures, are quite naturally connected to distribution, flow, and the accumulation of values at this level.
  • 價值守恆
    • 抽象概念層次測量可以假定依循著某種守恆定律,因為價值在系統中並不會憑空消失。
    • 大部分工作系統的優先性都與貨幣價值、物資、能量或人。這些價值不會消失,即使是熱力學第一定律,或是受到社會習俗或法律演變的結果
Interrelationship between levels
  • 首先我們關注研究對象的一般工作活動與功能,也就是問有哪些活動與功能(What)。然後自然將會繼續分析,了解為何作(WHY)、如何作(HOW)。
  • [HOW:發展向下層次]每一項一般功能都是透過一種或多種實際功能手段完成的。每一種實際功能是由不同物理設備與人所構成的。因此,描繪實際功能能回答一般功能曾次的「如何作」的問題
  • [WHY:發展向上層次]為了一般功能層次的「為何作」的問題,必須分析更高層次的抽象概念層次,描繪其目的與限制。
Goals and Constraints
  • [define]最高層次的功能性抽象概念是工作系統與其環境的目的與限制。也就是說,系統的在環境中的「功能性意義」。 / The highest level of functional abstraction represents the goals, purposes, and constraints governing the interaction between the work system under consideration and its environment – in other words, the system's "functional meaning" in terms of referring to properties and functions of the environment.
  • 此層次產生的發展政策與策略,成為傳遞到工作系統較低層次的目標的基礎。 / Policies and strategies are formulated at this level as the basic for the objectives that have to be communicated to the lower levels of the work system, its departments, and groups, as well as the individual staff members.
  • [例]
    • 對商業組織而言,財務目標是組織的重點。與此重點相關的是市場狀況、競爭者、等等。對公共機構而言,主要考量的是服務品質、生產力、經濟效率。限制包括了財務運作時的法律與規範、員工生涯類型、工作條件、公共關係、環保、等等。
    • 許多公共機構,如醫院,有複雜的目標組合。歐洲的醫院,在可營運的範圍,除了治療病人,還有研究與教學的目標。更進一步,政策擬定會影響組織形象與公眾意見,並反映到環境影響力,包括了社會的「道德觀感」。因此,在檢視工作分析的決策標準時,分析者也要觀察報紙新聞內反映出的公共討論的影響。
Physical Configuration and Anatomy
  • [define]
    • The lowest level of abstraction represents an inventory of the material resources.
    • These include the tools, equipment, and the stall members, together with a description of their material characteristics, form, location, and so on.
  • [how to describe] In work, this level of representation is necessary to identify objects from their appearance, shape, color, size, and to find them in the material landscape.

* 在任何形式的工作系統中,必須要從直接關注的物體中找出此層次,而這些物體是資訊或是操弄可能的來源。然而,搜尋物體的模式不屬於此層次,搜尋的模式屬於更高的功能層次。

Thus the verbal labels identifying the tools and equipment at this level refer normally to the processes of function being served at higher levels of the mean-ends network.
For instance, consider the terms "typewriter," "pump," and "screw driver".
In addition to verbal descriptions, this level also includes representations in the form of pictures, topographic maps, drawings of buildings and equipment, and so on.

Fig 2.4. WHY, WHAT, and HOW in the mean-ends space

The Structure of the Means-Ends Network / 手段-目的網路的結構

如上所述,手段-目的結構將極端的系統整體目標與物質資源使用結合起來。

由以上對手段-目的層次的描述,可以看作是由一個概念層次到下一個概念層次,表現其功能元素的概念與反映其功能結構形式的轉移。 / From the above description of the means-ends levels, it is seen that a shift from one level of abstraction to the next involves a change in both the concepts used to represent the functional elements and in the format used to reflect the functional structure.

不同層次所包含的資訊都是與相同的現實世界相關。而呈現不同層次所用的資訊,是用來作為一組物質資源世界與終極目標與限制的概念性轉換連結。

For example, when moving form one level of abstraction to the next higher level, the change in the represented system properties is not merely a removal of details of information about the original level.
More fundamentally, information is added on higher level principles governing the cofunctioning of the various elements at the lower level. If traced to the top level, it is clear these higher level principles derive originally form the overall purpose of the system (i.e., form the reasons and intentions behind the design).

工作領域的手段-目的關係透過此處的描繪呈現外顯化,常見於工作系統的系統分析工作。在技術領域的分析中最為清楚。

  • An example: life of a city

Levels of Decomposition: Part-Whole Relations / 分解層次: 部份-整體關係

  • 另一個呈現工作空間的面向是分解的層次。
  • 分解是一種對研究對象「放大檢視(zooming in)」的工作。/ As stated earlier, the resolution of the representation will change will the span of attention of the actor. In the computer repair example of fig 2.1, it is evident that the search for a fault starts with an observation of the global functioning of the entire system and ends with a search for a failed physical component. Thus a "zooming in" takes place through a stepwise decomposition of the system.

* [complex]In general, the relationship between abstraction and decomposition is very complex.

  • Normally, the domain representation is intended to be independent of task and situation and, in such a case, a decomposition must be considered separately for each level.
  • 抽象-分解關係是非線性的。 / The abstraction-decomposition relationship is basically nonlinear.
  • 抽象與分解的結果並不相等。 / For a particular task situation, a change in the level of abstraction followed by decomposition will not give the same result as a decomposition followed by a change in level of abstraction.
  • 某些分解描述需要轉移抽象概念層次 / Another feature is the need to shift the level of abstraction of the language used for description at a certain level of decomposition. As an example, the general task of writing a text cannot be meaningfully decomposed into functional elements unless the level of description is change to physical writing process itself in order to be able to deal with whether pen and paper, a typewriter, or a word processor is used.

Choosing the proper levels of decomposition as well as representation of the productive, functional resources is rather straightforward since this is related to the usual methods of functional analysis. In addition, as discussed in the introduction, categorical representations are adequate for feedback system designs.

  • 分解分析並不是分解目的性功能
    • 因為分解需要轉換成更低的抽象概念層次,使增長細節的工作與程序有定義的目標,所以分解的程序十分複雜。 / This process is very complex because decomposition has to be followed by a transformation to lower abstraction levels to define goals and targets for increasingly detailed work functions and processes.
    • 向下發展抽象概念層次,也增加了在可用資源間選擇的自由度;因此,需要考量地方性與主觀性的目標與標準。(fig. 2.6) 抽象概念層次與分解層次的複雜關係
    • 發現地方性目標的標準是工作分析最主要的問題,因為這樣的標準隱含在既有的工作實踐中。
    • 在一般,每個在手段-目的空間中的層次都有其目標與目的;並且一個層次的功能目的會在更高的層次中發現。

Coupling to the Environment / 結合環境

  • Coupling to the environment is found to a varying degree at all levels of abstraction in the means-ends hierarchy.
    • 一些企業能將活動與低層的環境因素分開,如原物料與產品倉儲管理方法。這產生一個分析目標的界定,而非直接明瞭的指出分析目標。
    • 由於目前的趨勢傾向是更緊密結合的企業系統,如JIT生產,只分析一個特定公司的所有領域並不適當。因為現代企業的整合計劃策略需要涵蓋承包商與零組件供應商的產品開發與生產。
    • 顧客導向的生產哲學,要求即時的更新生產線與設計,因此需要了解顧客的工作領域功能性特性的知識。 / Timely updating of product lines and designs for a "customer driven" production philosophy requires intimate knowledge about the functional characteristics of the customers' work domains in which the products have to function.
    • 這隱含的意義是,必須在分析中涵蓋一些傳統中區分的領域。 / This implies that it can be necessary to include several traditionally separate domains in an analysis.
    • [例] Fig. 7.1, Fig. 7.2, 製造與設計業; Fig. 2.7 醫療系統
Coupling to the Actor: Categories of Work System / 結合行動者: 工作系統的歸類
  • [define] 呈現工作系統就是描繪出行動者的地圖:
    • 呈現工作系統,即描繪出行動者所能通行運用的功能性疆界。 / A representation of the work domain should identify the entire network of functional resource and objective, that is, the means-ends relations relevant for the activities to be considered. In Ashby's (1960) terms, this is the world of "possibilities" or "the requisite variety" necessary to cope with all the requirements and situations that can appear during work. The representation defines the functional inventory of the work system or, alternately, the functional territory within which the actor will navigate.
  • [how to describe]領域表徵就是地圖。此地圖以歸類的方式指出所有工作的功能性資源,而此一歸類是根據關聯到各種目的的功能性能力與限制。 / The domain representation is a map that identifies all the functional resources of work in terms of categories for which the functional capabilities and limitations can be identified with reference to the various objectives they can serve.
  • [工作系統表徵是個人行動者的應用知識架構]
    • 工作系統表徵定義出資訊系統設計所需考量的資訊資源相關種類,並因此建立了整個工作系統的「固有知識基礎」的結構。透過此知識結構,(行動者)可以選出特定工作情境所需的工作知識。 / In this way, the work system representation defines the relevant kinds of information sources to be considered for information system design, and thereby gives structure to the "resident knowledge base" for the entire work system. From this, the necessary working knowledge can then be selected and activated in particular work situation.
    • 在工作進行中,行動者觀察工作事務的狀態,並作出行動決策,使工作事務狀態更進一步符合工作目標的要求。如前所述,所有的工作功能(WHAT: 應該作什麼),都有其目的(WHY: 為何作)與其方法(HOW: 如何作)。
  • 因為在各個層次中,有許多目的與資源的可能性組合;而選擇可能根據功能性標準,也可能根據主觀性標準。同時選擇一個功能的資源(WHAT),往往也可能有多重的目的(WHY)與多重的做法(HOW)。所以必須考慮人的決策因素。

To ensure effective information retrieval support consistent with the above, it is necessary to make information about work domain properties accessible to decision makers from several perspectives. Thus answers will be required to queries such as: "what" is available, "how" can this be accomplished, "why" is this required? This means that the search term are not objective defined by the collection of stored items but by the means-ends relations among them. As discussed in the previous section, the representation of the productive, functional features at each level should be comparable to that of the intentional aspects in order to facilitate decision making and choosing among options.

The Means-Ends Network as Behavior Shaping Constraints / 手段-目的網路是形塑行為的限制
  • 現代工作並不一定是由行動者直接轉變資源產生產品,而在於間接的設定行動力的領域限制,使之產生預期的改變。
  • 這種控制事物狀態的行動需要高度[回應活動環境]的規則性 / The sucess of actions to control that state of affairs depends on the presence of a high degree of regularity of the environment to these actions.
  • 此一規則性是來自穩定的內部限制,以可預期的方式連結各個系統變數。 / This regularity, in turn, is the result of stable internal constraints that link system variables in a predictable way.
    • 兩種規則性的來源:
      1. 根據自然規則(laws of nature)
      2. 根據社會接受的行為模式(human intentions to follow a socially accepted pattern of behavior)
  • 工作系統回應工作活動 的 規則模式 是行動者有目的行動的前提。因此,行動者計劃的機會,是根據他們傳遞此類規則性來源知識而來;或是說,內在限制形塑了系統行為。 / Regular pattern of response by a work system to work activities are a prerequisite for human actor acting purposefully. Thus actors' opportunities to plan depend on their possessing knowledge about the sources of such regularity or, in other words, the internal constraints shaping the system behavior.

Source of Regularity of Behavior of Work Domain / 工作領域行為的規則性來源

透過工作領域中內部意圖限制與功能性因果限制的比較,可以了解不同工作領域規則性來源的特性。在此一規則性來源的光譜中,一端是緊密連結、技術系統、其規則性來自於穩定的自然規律;另一端是取決於使用者的主觀特性與價值觀。而這兩種極端中間,有許多不同的系統,是兩者兼具的。

行動者意圖式規則結構 ——— 自然規律式環境規則結構
自然環境
鬆散的元素物件組合
包含工具與人工製品的環境
低警覺
可逆
允許嘗試與錯誤
緊密結合高度結構化系統
高度警覺
潛在不可逆
不接受嘗試與錯誤

相對的現實系統

一般公共資訊系統 公共服務系統
圖書館
人工生產系統
醫院
機械化生產工廠 自動化生產製程
自然法則(自然律)主導的自動化系統


生產指導規則主導的製造系統


行動者意圖主導的鬆散結合系統

(pp. 51-52 )

在各種鬆散結合的工作領域中,可以發現一種Just-in-time工作方法取向,例如醫院、辦公室、人工為主的製造工廠。在這種系統中,生產性功能並非由技術核心限制,而是在於員工本身的活動。也就是說,當使用者集中注意的時候,並不存在一種固定的實體系統作為使用者介面。

行動的協調與控制乃是根據對組織目標的溝通而來。

  • 意圖的詮釋:
    • 意圖性 來自 對環境狀況與限制的詮釋。
    • 而此詮釋是由醫院或是圖書館管理中發展出來,並動態的向下傳遞,由組織的成員形成更具體的政策與實踐。
    • 透過以上程序將意圖操作化與外顯化,需要考慮多重在地性脈絡的細節。因此,需要透過組織成員在傳遞中介階段中的情境性與主觀性的標準,減少許多意圖詮釋的自由度。這隱含了,個別行動者面臨一工作環境規則,乃是將當程度上根據同儕所採用的意圖性。
行動者個人主觀主導的系統

比光譜更左側(行動者意圖性結構)的系統。出現在研究機構與大學,與第九章描繪的公共圖書館。

  • 個人主導:
    • 此類系統,其主導系統使用的意圖性,是為機構政策定義所保護的個人使用者所運用。 / In this category, the intentionality governing the use of the system is brought to bear by the individual user within the envelope defined by the institutional policies.
    • 有效的使用系統資源,乃是根據使用者自身的工作實踐,並完全根據使用者當前個人目標的協調意圖性。 / The productive use of system resources depends on the user's own working practices and the coordinating intentionality depends entirely on the actor's current, personal objectives.

然而,系統設計受助於能被使用者需求所發現的典型的「工作環境」,並且其工作實踐與意圖能為實地研究所發現。 / However, system design is facilitated considerably by the fact that typical "work situations" can be identified in terms of user problems and needs, and their work practices and intentions can be identified by field studies.

獨立自主系統,因果的使用者

某些一般公用資訊服務資訊系統,如詞彙編撰資料庫等,並不清楚其使用者的任務情境與意圖。這些系統通常涵蓋了一些普遍的有用資訊來源,並且資料庫是由許多不同的公用服務、機構、與商業公司所產生的。沒有一通用的相關性意圖結構或任務情境,以形成設計系統基本功能架構與設計介面。任務情境的意圖性完全由實際需要的使用者所定義。除了以一般性的資訊以外,沒有更高層次的手段-目的結構。

系統分類的結論與評論

(pp. 52-53)
這五類系統的是根據其意圖性的屬性而加以歸類。其意圖性結構乃根據實際使用者主觀依賴的法則(laws)、常規(regulations)、社會規則與價值(social rules and values)所決定。

對處理複雜系統的行動者而言,控制事物的狀態需要考慮各種功能性與意圖性關係的組合。

因此,如果工作系統的互動會透過資訊系統協調,則此系統的意圖性結構的限制與功能性因果關係的限制都必須描繪出來。 / when the interaction with a work system is mediated through an information system, constraints originating in the intentional structures, as well as those based on functional, causal relations, must be represented.

此一工作領域描繪的分層結構,在管理與組織理論中也有相關類似的概念 (Parsons, 1960; Thompson, 1967; 見第四章)。任何管理決策或組織模型建立,都不能不考慮所有的手段-目的層次與系統基本目的。

最近 Mitroff and Linstone (1993)的組織模型專書中,參考了 Churchman (1971) 的分類。此書主題是討論在高度整合與動態的社會技術系統中的決策問題。(以下段落討論此書與本書論點,略)

Aristotle 四因說與means-ends relations
物質因
material cause
形式因
formal cause
效力因
efficient cause
目的因
final cause
What is it made of? What is it? How was it made? Why was it made?
WHAT - physical WHAT - conceptual means (HOW) ends(WHY)

Hints For Field Analysis / 實地分析注意事項

工作領域分析的資料有許多來源。在開始實地研究之前,可以由教科書、活動報告、機構簡介等等,獲得該領域的基本介紹。新聞與報紙可能會提供相關政策、管理方向、市場環境等資料。在更細節的部分,正式的程序、工作指導說明,能夠提供系統相關資訊。

Interview techniques
  • 使用非結構訪談(unstructured interview)可以獲得豐富的資料。
    • 非結構訪談以詳細的筆記或錄音是非結構可行的方法。
    • 根據分析模型使用結構性訪談,會干擾受訪者的思考。
    • 預先結構化的訪談,加深訪談者與受訪者之間的距離。
  • [人事與分工]初次訪談
    • 了解人事結構
    • 釐清在現有工作領域系統內,不同人共同完成的任務
    • 共同任務與人事架構能發現實際分工的彈性與調適狀況
  • [典型工作情境]為了後續的活動分析
    • 找出典型的工作情境與任務
    • 有助於了解領域與任務結構間的互動,以作為更進一步活動研究的基礎
    • 但是後續的活動研究並不能依賴此一「典型」
  • [具體工作情境與程序]
    • 能收集關於目的與意圖的資訊
    • 有效的做法是,根據手段-目的與部分-整體的面向發展訪談時的問題內容
    • 問出其他可能的做法或是資源,以建立多重的網路
    • 另一個可能得到有系統洞察的做法,是由一個員工描述一天參與的工作職務,或是被從交代的工作程序的一部份開始。
  • 手段-目的關係,在後續的訪談中將會逐漸累積。但是初步收集整體情境資訊是重要的。

Activity Analysis / 活動分析

  • The work domain representation discussed in Ch2 is a stationary, situation-independent description in terms of the functional properties of the work system and the intentional structure embedded in it.

* To study features of the work domain that shape the behavior of the human actors, it is necessary to focus on the parts of the domain representation that are relevant for each particular activity.

  • This delimitation will select or "instantiate" a subset of the elements and relations of the work domain at a certain slice of time, when then will have to be explored in more detail.
  • 工作領域分析的目標是找出日常行動的來源,人的行動是對領域的回應。 / The aim of the work domain analysis is to identify the basic sources of regularity (the invariants) underlying the responses of the domain to human actions, that is, the behavior-shaping constraints forming the activities of the work staff.
  • 在工作領域內,為了完成特定目的有許多自由的選擇,而區分這些選項需要根據行為者結合程序標準與對相關意向結構的理解。 / Within the work domain, many degrees of freedom usually exist for choosing means for certain ends, and their elimination will depend on the process criteria brought by the actors together with their interpretation of the relevant intentional structure.
  • 為了能連結環境需求與認知資源,以及連結主觀與團體的表現標準,行動分析需要經歷三階段的分解與概念語言轉移。 / To be able to relate the requirements posed by the work environment to the cognitive resources and subjective performance criteria to the members of the staff, the activity analysis goes through three stages of decomposition and shift of conceptual language as mentioned in Ch1.
    1. 分析工作領域方面的活動 Analyze activity in work domain terms: define prototypical work situations and functions. Also, the objectives that are active and the resources that are available to actors for such recurrent activities will be identified.
    2. 找出決策方面的活動 Identify activities in decision making terms: the control functions that the actors carry out during these situations.
    3. 描述認知方面的活動 Describe activities in cognitive terms: identifying the mental strategies that can be used by the actors in exercising control. This phase is necessary to relate activities to the cognitive resource profile of the actors (see Ch4).

工作領域活動 Activity in work domain terms

  • The interaction pattern between people and their work environment is continuous and dynamic.
  • How to Analyze: Decompose the interaction pattern into manageable meaningful elements.
    • this analysis will be a casual analysis in terms of the relationships among events.
    • traditionally Task analysis – describe action sequences– isn't an adequate approach because tasks have become discretionary and involve flexible cognitive processes for which the strategies applied depend on subjective and situational characteristics.
    • so, the analysis of activity must in terms of a set of problems-sloving or a set of task situations to cope with.
原型活動元素 / prototypical activity elements
  • two decomposition approaches: prototypical task situations &
    • prototypical task situations: tasks can be delimited by time and space. e.g., in hospitals.
    • prototyping task functions: tasks cannot be delimited clearly.
  • the decomposition of activities into prototypical task situations or functions can be done at different levels of detail.
原型工作處境 / prototypical work situation
  • how to:
    • the first decomposition of the general activity corresponds to the labels used by the staff.
    • Work situations have names, and the decomposition of the activity with reasonably well-defined boundaries. The names of situations will usually be framed at the level of general functions of the mean-ends map.

* 原型(prototypical)與典型(typical)工作處境的不同:

  • 典型(typical): 典型是行動者經過綜合許多案例,所歸納得出的普遍一般處境。 / "Often, during interviews and discussions in a work place, people tend to describe what they find to be the normal, or usual way of doing things. That is, the data they present are related to an intuitive averaging across cases–the typical case."
  • 原型(prototypical): 原型是行動者經過分析與歸類,由真實工作案例中選出,仍帶有情境判斷考量的綜合個案。 "one has to collect data related to a set of actual, detailed cases and then, by analysis and categorization, define a prototype that can faithfully represent the properties of a category."
Example

Activity analysis example (1)

工作處境間的溝通 / communication among work situation

連結工作處境與行動者的溝通結構 是 設計整合資訊系統的重要面向。 醫院與製造業的溝通結構相當不同。 / The communication structure connecting work situation and the actors is an important aspect for the design of integrated information systems. This structure is very different in the hospital and manufacturing cases.

在醫院的原型處境中,行為者的工作團隊是由專業角色所組成的,而非個人特質。 而為了轉移工作需求,大多數醫院中的工作角色不是指派給個人。 因此,工作處境與角色之間有穩定的設定。 / In the prototypical work situations of the hospital, several actors work as a team whose members are identified with reference to roles and professional background, not to persons. Due to shift-work requirements, most roles in the work of a hospital are not assigned to particular individuals. Therefore, a stable configuration is linked to work situations and roles.

製造業並不會轉移工作,角色也與特定個人有關。原型工作功能並非以集中在特定的時間處境,而是跨時間的處境。 活動的固定設定與特定個人以及其工作功能有關。 / In the manufacturing, no shift work was involved and the roles were closely related to particular persons. The prototypical work functions were not concentrated in time to particular situations, but spread over time. A stable configuration of activities was related to particular individuals and their work functions.

[how to analysis]

  • Identification of the communication networks among work situations.
    • the media utilized in communication: paper forms, telephone calls, formal and informal meetings, casual talks in the cafeteria and corridors, computer files, etc.
    • the actors: roles or individuals

      ==== 決策活動 Activity in decision making terms ====

  • at a certain level of decomposition of an activity, attention will be focused on the control of activities by the actors as they affect the decision processes.

[how to analysis]
決策活動分析將描繪在各種原型任務中發現的決策功能,以關聯各種反覆出現的「知識型態」。行動者藉由「知識型態」表徵工作領域中的事物狀態,並且透過計劃中的元素控制事物狀態。 / This part of the analysis will describe the decision functions found in the various prototypical task situations and functions in order to interrelate the various recurrent "state of knowledge" used by the actors to represent the state of affairs in the work domain and the elements of their plans to control such states.

[control functions]
Several different categories of information processing are necessary for these control functions.

  1. 透過分析確認環境實際狀態:資訊收集、處境分析、診斷 / The actual state of the environment must be identified; this involves information collection, situation analysis, and diagnosis, which are all analytical process.
  2. 目的的評估參考:預估、價值判斷(評價)、挑選 / Next, the implications of the actual state with reference to the current objectives must be evaluated. This process involves prediction, value judgment, and choice.
  3. 選定適當的控制工作次序:計劃、時間安排 / Finally, the proper sequence of control actions must be selected by a process of planning and scheduling.
structure of decision sequence

將以上控制程序標準化,建立一通用的決策結構,為決策梯(decision ladder)。此決策梯根據不同工作領域的實際工作的口語分析(verbal protocol analysis)[即think-aloud],找出行動者對其知識行動的歸類,與這些決策知識行動在時間上的順序。

決策梯。Fig.3.6

[圖解]在此決策梯中,有兩種不同的行動順序。一種是基準化的、合理的決策順序(normative, rational sequence),另一種是自然而然,非正規的啟發式的捷徑(heuristics shortcut)。箭頭表示規範式的決策行動順序,但是也常常發現有相反方向的行動順序。在實地觀察中,此基準架構像是一種「記事本」,用於紀錄與呈現所觀察到的決策行為、決策路徑、與資訊溝通。[像是編碼簿,幫助研究者將觀察到的實地行為編碼概念化]

Formal decision making

在新手,或是專家面臨不熟悉的處境時,會採用基本的基準化的決策順序,而沒有任何啟發式捷徑。 It depends on knowledge about the internal, functional, and international properties of the work system.

Subroutines connect different states of knowledge about the state of affairs in the work system and this, according to the discussion in Ch2, can be done in terms of various levels of abstraction and decomposition. Information processing then involves the transformation of one state of knowledge to another.

The transformations are based on mental models representing the constraints of the work environment. These comprise the invariant properties that govern its normal regularity of behavior and that determine the internal relationships in the set of data provided by the environment.

Heuristic decision making

有技巧的行動者藉由其「know-how」知識,能以「啟發式模式」作為基本的決策程序。

人並非被動的接受資訊,而是在活動中持續不斷的提出對環境的問題。設想,人具有高度的調適性,並且傾向減低其認知壓力(以最小努力原則),因此熟手只有注意部分必要的行動線索。這些「know-how」是由經驗而來。

  • 這種模式中,還有什麼樣的行動能稱為「決策」,是個問題。在熟悉的情境中,行動者會從環境的不同層次目的中解讀出行動的線索,歸類出處境的類型,找出特定行動的線索。控制活動成為一「線索-行動」階層架構。在此結構中,高階的線索指出特定的目標,而其他的線索指出相關任務與行動選項。在更細節的層次,線索引發個別的行動序列。(p. 69)
  • 通常,專家(熟手)難以發現自己的行動選項,因為他們只是直覺的反應。然而,因為相關的行動選項實際上反映了處境中工作領域的控制需求,因此工作領域分析可以幫助研究者找出他們的行動選項。(p. 69)

啟發式決策活動的形成 是 一種由環境訊號線索而來的持續性控制活動。此觀點接近Gibson 的 direct perception of affordances 的主張。也近似於 Hammond 的「準理性思維」理論中,對理性與直覺判斷的區分。

資訊程序策略活動 Activity in Info Processing Strategies terms

分析行動者應用不同決策任務時的心智策略特徵。

定義心智策略(mental strategies)

策略是一種認知程序。 A "strategy" is taken here to be a idealized category of cognitive process, which can serve one the the decision processes discussed in the previous section.

策略以不同形式落實在工作處境中,但是有共同的特徵,如特定的心智模式、解釋可見證據的模式、與相同的策略計劃規則。 / The actual implementations of a given strategy during a work situation will be different each time, but they will share important characteristics, such as a particular kind of mental model, a certain mode of interpretation of the observed evidence, and a coherent set of tactical planning rules. (p. 70)

根據定義,不同的策略需要不同的行動者資源設定:知識、認知處理能力、時間,等等。因此策略也是一種認知程序的抽象化概念結構。

範例
  • 困難解決策略(strategies for trouble shooting): 診斷(diagnostic)= 找出與正常系統的不同以判斷問題發生點。(pp.71-73)
    • 病徵檢索策略(symptomatic search): 每一病徵與一系統異常狀況類型有關,此策略是找出此問題符合病徵資料庫中的哪一類情況。從訊息內容中找到錯誤參照
    • 地貌檢索策略(topographic search): 找出現況與正常系統何處不同。從資訊來源的地貌資訊中找出錯誤參照
  • 圖書館中的資訊檢索策略(strategies for information retrieval in libraries):
    • 書目搜尋
    • 分析式搜尋
    • 類比搜尋
    • 經驗策略
    • 瀏覽策略
  • 製造工廠的混亂控制策略
  • 醫療診斷策略
    • 功能的、變異的策略
    • 經驗的、歷史的策略
  • 心智情境的策略(the context of mental strategy): 行動者描繪其情境所使用的策略
    • 歸納(inductive strategy): 行為者根據其經驗作出直接歸納判斷。線索-行動結構。
    • 假設-演繹(hypothetico-deductive strategy):根據領域規律所演繹得出的處境假設
    • 演繹並搜尋(deduction and search strategy):對問題進行演繹推論,並找出一可能的解決方案。
    • 搜尋並比較(search and comparison strategy):根據經驗資料與分析資料進行一連串的檢索,以呈現出領域的不同面向。
    • 在實際工作情境中,行動者會採用多重的心智策略,並持續轉換其策略一直到問題解決為止。透過"抽象-分解"圖表可以廟會出策略轉換的軌道。

|策略類別 |展開(所根據的資訊) |資訊程序 |例 |

歸納 情境經驗庫 受到有限行動選項影響的辨識 技術診斷中的辨識案例
假設-演繹 功能性結構 由對原因的假設演繹症狀 技術與醫療的分析性診斷
演繹並搜尋 問題空間的理性結構 演繹,在解答空間中檢索 圖書館中的分析搜尋
搜尋並比較 搜尋實體或功能性地貌 檢索並以樣版比較 技術性診斷的地貌式檢索;瀏覽圖書館
同上 搜尋決策樹 同上 技術與醫療診斷的決策表格檢索;圖書館中的經驗策略
Implications for system design

活動分析的方法論技巧 Methodological hints for Activity analysis

找出原型任務情境
  • 活動分析的目的是為了找出:
    1. 在工作領域表徵中,與特定情境相關的部分
    2. 與行動者的活動相符的模式
    3. 為行動者所用的決策程序
  • 對原型任務情境的描述,必須包含:參與者、活動所需資源、使用的資訊來源。(p. 79)
  • 資料收集 主要以 一些具體工作情節的 詳細紀錄。
  • 資料分析 必須反映出對結構、決策程序、與個別情節間資訊交換 的 詳細了解。
  • 概化 根據一再發生的「原型決策情境」的發現。
  • 再次資料收集 一些具體情境的詳細描述
    • 以更廣泛的訪談 分析原型工作情境的細節。根據具體個案描繪一組適當的工作順序,用以概化並呈現決策情境。
    • 以軼事、情節的描述作為資料收集的形式,是有用的技巧。但是訪談者要注意受訪者所說的是個案中的事實,而非從教科書或其他標準所得來的資料。
    • 盡可能的增加訪談者數量,以確保所取得的資訊足以呈現出各種啟發程序。
    • 發現決策或基本策略時,必須訪談直接參與者。
  • 建立元素 當收集一些詳細且具體的個案後,須進一步分析,以發現特別片段-情境,以組成工作描述中的元素。可根據工作領域特性,以「工作功能」或「工作情境」描述。
  • 區分「溝通活動(transactional activity)」與「資源規劃(resource planning)」
    • 為了以上目的,需要有系統的分析"例行會議(normal planned meeting)"與"研討活動(conference activity)"。這些分析應基於會議記錄(minutes)與會議筆記(notes),或是將會議錄音。
  • 紀錄一個人的一整天活動。
工作領域活動分析
  • 確認工作領域中的「參與者」、「任務」、「資訊需求」、「資訊來源」、「溝通媒體」
  • 各式各樣的小任務,也許並不直接產生主要貢獻,但是對整體協同與溝通可能扮演重要角色。
  • 對個人間的會議進行分析,可獨立檢查協同活動與相關的溝通管道。
  • 資料收集:訪談、觀察、錄音。
  • 概念的類別,可以直接由參與者所使用的術語、與日常活動對任務的分工。更完整的分工與分類可以再下一階段進行。
決策活動分析
  • 確認資訊程序方面的原型決策任務。
  • 決策任務,包含:處境分析、確立目的與優先性、計劃所需活動。
  • 資料收集 參與觀察,最好能錄音。
  • 此一分析工作,以決策梯的形式,結構化並歸類活動。
心智分析:行為軌跡分析

確認出有意義的決策功能之後,需要分析行為軌跡,以分解並歸類心智活動,發現決策功能中所使用的各種資訊程序策略。

分析的原則 行為片段須被個別分析;行為片段須由熟悉工作領域的人在情境中所了解。

工作的完成是由個人主觀標準所主導;因此,在理解、結構化、歸類資料之前,進行樣本的平均會導致誤解。

事件軌跡分析可參見 Hollnagel et al.(1981);行為軌跡分析可參見 Sanderson and Fisher (1994)。

各種分析階段:

  1. 原始資料 / Raw Date: 由訪談、觀察、實地成效測量、模擬設備所取得的研究資料。
  2. 中介資料 / Intermediate Data: 由原始資料進行第一階段處理。合併資料並以時間排序,以描述其中的具體特定「事件(occurrence)」。此描述需要以實地原本的詞彙。
  3. 已分析之事件資料 / Analyzed Event Data: 以正規化詞彙與概念描述工作任務,以反映出分析的理論基礎。
  4. 概念描述 / Conceptual Description: 以類別描述常見的、統一的事件片段的普遍特性。
  5. 能力描述 / Competence Description: 描述行為軌跡中的認知控制。

範例:以放聲思考法分析心智策略

Analysis of Work Organization and System Users

User-Work Coupling

At the Periphery of Effective Coupling: Human Error

Application

The Design Process and Its Guidance

Evaluation of Design Concepts and Products

Example

Design of a Library System

BookHouse Design: Data Base and User Dialogue

BookHouse Design: Interface Displays

BookHouse Evaluation

Catalog of Annotated Displays

Metadata