再談人因工程，和UX的同與不同（上）：深入了解人因工程
自從我開始從事人因工程（Human Factors Engineering, HFE）相關的工作後，常常被問到的一個問題是既然人因工程和UX都旨在了解使用者以求設計出更好的產品，那兩者在實際執行上到底有何不同？在研究中所探究的事物有何異同？所使用的研究法又有什麼樣的特色？在我之前的文章中有提及，當今的使用者經驗（UX）和人因工程有著很大淵源，UX的設計原理與研究方式也毫無疑問的受到了人因工程的影響，但雖說人因工程和UX是殊歸同途，同是為了提供一個良好與流暢的使用者體驗，但這個「殊」可不是一丁半點，兩者所探討的議題和研究法有根據情境與需求也確實可能會有很大的不同。
在這一新系列的文章中，我想要稍微深入的探討一下人因工程，並舉一些簡單的Case Study來向大家介紹幾個在人因工程中被視為基礎的，但在一般UX領域中基本不太會接觸到的研究法。這些研究法並不是人因工程專屬的，相對的，很多研究技巧事實上很適合導入到現今的UX研究中，以提供不一同的觀點來建構一個完整的使用者故事（User Story），所以分享這系列的文章的另外一個目的，就是希望完全沒有接觸過人因工程的UX Researcher/Designer 可以從中發現一些值得深入了解的內容，並規劃出更具前瞻性或全面性的使用者研究與設計方法。這次的文章分為上下兩篇，本篇為上篇，我將會稍微深入的討論到底人因工程是什麼以及其涵蓋的領域，在下篇之中則會試著以我的經驗為出發來比較其與UX領域的異同，並分享一些在業界中工作的情況。和往常一樣，如果有任何不理解或是注意到文中的疏漏之處，都歡迎提出討論。
再談人因工程
人因工程(Human Factors/Ergonomics，兩者為同義詞) 根據International Ergonomics Association的定義是一門研究與理解人（Human）做為一個因素(Factor)如何與系統(system)中的元件(elements)互動的科學。並從專業的角度去探討如何將各式理論、法則、數據與研究方法應用於設計，將人之物理、生理、心理、與社會文化等納入考量以便最佳化人的福祉(Well-being)以及提升整個系統之效率。作為一個從二戰開始興起的領域，在這數十年來的演進後，人因工程基本上已經是一個有著完整體系與架構，在各大學中不再是作為一種附屬，而是以一門獨立的學門為人所研究。其重要性在工業工程、心理、生理、組織管理等相關領域中非常之高，政府與軍方單位在設計評估的過程中人因工程專家是否給予核可也已成為重要的環節之一。
人因工程的專注目標與核心價值
人因工程的核心價值與專注研究目標隨著時代而不斷的變化，現今的人因工程大概有以下三個大目標：
- 將人視為整個系統中的一個要素，了解人與整個系統之間的關聯性以便能夠適當的進行分工，換言之並非完全只考量到使用者要什麼，而是進一步的理解使用者使用者之能力與其在整個系統中之職責，以便創造一個最佳化的系統。
- 探討人在各種極端環境與情境的行為表現以及我們生理、心理、與認知感官上的極限，以了解在人無法如預期般表現的時候，如何能透過機械與系統的輔助來度過難關，換言之如何創造一個能夠被人所信賴的系統(Trust system)。
- 創造良好的人與機械、系統、環境的互動體驗，並更進一步的讓人可以感受到其在系統中的價值。人不只是作為一個齒輪，而要能夠在此系統中得到滿足感與成就感，系統也不只是作為一個達成目標的手段，而是能夠預測與回應使用者的期待，創造使用者所能滿意的價值。
人因工程的專注目標從最早的僅僅是為了能夠增進工作效率，演變為減少人為疏失，改善工作表現、一直到現今以創造一個更加美好的系統，將整個工作環境與體驗提升到更高的層次為目的。特別是上述的第三點，可以說是現今產品設計的大方向。在這個資訊爆炸，各種類似商品層出不窮的現代社會，使用者已經不再只是以功能與易用性來做選擇了，那些可以進一步的提供額外價值，在夠觸發使用者情感的產品與設計才能夠在這個市場上佔有一席之地，而這個也是UX和人因工程所共同追求的一大目標之一。
人因工程的起源與發展
人因工程的起源大致上可以追溯到1900年代， Frederick Winslow Taylor發現透過理解人的負重與體能的關聯性，調整煤礦工人裝煤礦的包包重量，就可以大幅提升他們的工作效率。這可以說是第一個透過科學的研究來改變管理模式以最大化產出，也是後世科學化管理(Scientific management)的濫觴。 不久之後，Taylor和Frank與Lillian Gilbreth夫婦一起，研究建築工人如何最有效率的堆砌磚頭，他們透過錄製與分析工人們堆磚頭的過程提出了可以大幅度的增進效率的方法，其研究被稱之為Time and motion study，可說是史上第一個Motion Capture研究，不過雖然他們成功的找出了可以最大化疊磚頭速度的方法，但此一結果卻被俄羅斯的工會打回，其理由是一個好的方法應該在最佳化工作效率的情況下將對工作者生心理的危害減到最小。於是Gilbreth夫婦在這之後便將工作者的身心狀態也列入考量，討論如何在確保身心狀態良好的同時增進工作上之效率，其之後的研究遂成為了當今人因工程的始祖。值得一提的是Gilbreth的研究不只針對工作環境，還包含了針對居家環境與以女性為對象的「現代廚房設計」研究。
二戰時期是人因工程的一個重大轉折點，雖然在一戰前後就已經因為汽車和飛機的出現使政府與民間組織開始探討人與機械的關係，但當時的理念仍是Designing the human to fit the machine，也就是把人訓練成可以”適應”其要操作的機器，諸多研究也多環繞在如何評估與篩選一個合適的駕駛員。但從二戰開始，各種機械系統，特別是戰機與武器變得太過複雜了，軍方發現了戰鬥機的失事率超乎尋常，即便是最優秀的飛行員也常常會犯下十分基本的錯誤，這種結果也使得以人適應機器的設計方向開始動搖，研究者們開始將人(Human)作為系統的一個要素(Factor)，探討什麼樣的設計才能夠最大化的增加表現，並減少失誤。讓機器去適應人(Designing the machine to fit the human)開始變成了工業工程的核心理念，世界各國也開始成立相關的組織或學會。英國於1949年成立Ergonomics Research Society、美國於1957年成立Human Factors Society以及美國心理學會Society of Engineering Psychology，最後國際性International Ergonomics Association於1958年成立，自此人因工程作為一門專業學門在工業界被確立了下來，不過其在民間的知名度和影響力仍然不大。
1980年代是人因工程的另一個轉折點，在這數年間世上發生了各式因人為疏失所導致的重大安全事故，包含美國Three Mile Island與俄羅斯車諾比核能外洩事故以及印度Union Carbide工廠毒氣外洩事故，這使得各國政府單位以至於民間單位開始注意到人因工程之必要性，美國政府也開始將人因評估列為核電廠等重要設施建制時的必要流程之一，在這個影響下，人因工程相關工作大增，其也開始滲透進了各行各業，人因之評估也成了各種複雜設施、裝置、甚至事故評估的基本要求，2000年的新加坡航空006號班機空難便透過人因專家之協助來釐清事故當時人所扮演的角色為何。
雖然直到今日很多人對於人因工程一詞還是顯得陌生，但在其日漸普及下人因工程的核心價值催生了UX和User Centered Design (UCD)，很多人因工程的準則也轉換成了UX上的設計法則與研究法。在現代社會中，人因已經不再只是著眼於如何創造出可以適應人的系統，而是更進一步，研究如何透過考量人的需求與情感，在設計之中呈現出科技與系統的更高價值，不僅是提升效率，而是進一步的創造一種滿足感，激化使用者的價值。在這個資訊環境與系統日趨複雜的現代社會，人因工程毫無疑問的將會繼續扮演著舉足輕重的角色。
三個人因工程子領域
人因工程所研究的事物是包山包海，不誇張的說只要有人存在的地方，就有人因工程可以研究，探討的議題。不過，如果我們從一個較高層次的角度去觀察，還是可以大致上依照研究的議題、研究法、研究對象的不同等等因素來將之細分為三個子領域：人體工適學(Physical Ergonomics)、認知工適學(Cognitive Ergonomics)、以及組織工適學(Organizational Ergonomics)。下面我們來看看這三個子領域所探討的人事物以及其所需要的知識背景與技能。
人體工適學(Physical Ergonomics)
人體工適學在這三個子領域中算是最知名的，人體工學一詞雖然在正式的定義中等同於人因工程，但一般大眾與社群媒體在使用人體工學一詞時一般特指人因工程中人體工適學這個子領域。
人體工適學是結合了生理學、人體計測、解剖學、生物力學(Biomechanics)等等的領域。其核心是人體計測學(Anthropometry)，也就是將人的身體特徵，比方說身高、體重、瞳孔間距(IPD)、手腕寬度等等予以測量並量化學問，這其中也探討這些測量與不同年齡、性別、種族、年代、地域等等的關聯性。這些測量是任何產品設計的基準，也是探討一個產品與人體的契合度(Fit)與舒適度(Comfort)的關鍵。在這之上，這些設計會如何影響到人的工作效率，會不會造成身體上的不適或傷害、抑或是如何確保目標族群都能夠順利的使用，也是探討的議題之一。
下方的圖片來自由 Niels Diffrient, Alvin R. Tilley 和Henry Dreyfuss Associates所著之 Humanscale一書，所表現的是人體計測在設計一個(廚房)工作台的各種數據。上面密密麻麻的羅列出了各種資料比如人可以構到多高的地方、站立時的視線位置、手可以伸到多遠等等，這些對於設計一個工作台都是很重要的參考資料。如果你設計的太高，那身高稍微矮一點的人可能就構不到上方的櫃子了，如果設計的太低，使用者可能要彎腰，長久下來可能就會對背部造成傷害，如果設計的太深，那可能有一部分空間就會浪費掉，因為使用者根本構不到、抑或是為了構到而爬上檯面、徒增危險。從這些資料延伸出來的議題可能有「我們可以作單一的尺寸（One-fit-all）嗎？」「哪些部分應該要是可以調整的？」「如何避免排除性(Exclusiveness，亦即在測量上的兩個極端值得使用者可否使用)」等等。
除了人體計測以外，生物力學(Biomechanics)也是一個重要議題，像是人的肌力(一個按鈕或是方向盤的鬆緊度)、負重與持久力(產品的重量與背帶結構)、動作速度(滑鼠連點速度)等等。這個領域需要大量的工業工程與工業設計背景，對於人力肌肉解剖學的了解，以及強大的原型製作(Prototyping)能力，是現今所有硬體設計部門不可或缺的專業。在這個領域中的常見的研究方法除了問券和使用者主觀回報外，也包含了肌電圖(Electromyography, EMG)，動態捕捉攝影(Motion Capture)，壓力或力量測定(Force/Pressure measurement)等等。
認知工適學(Cognitive Ergonomics)
認知工適學是結合了心理學、認知科學、生理學等等的綜合領域。所探討的內容是人與其周圍系統元件互動時之反應與生心理變化，包含記憶、情緒、推理、知覺（視覺、聽覺、觸覺等等）等等，以及這一些變化如何影響到我們的表現。
你是否遇過明明就已經把課本背的滾瓜爛熟，但到了考試時一緊張就忘的一乾二淨呢？明明自己的杯子是在左邊，一個晃神就拿到了右邊別人的飲料？從室內走到室外，眼睛忽然看不清楚結果不小心撞到路人？抑或是在打遊戲時全神貫注，結果室友叫你出來吃飯沒聽到，反人覺得都沒人答理你呢？這些常見的例子證明了我們人不是機械，我們的表現很大程度的受到我們的生心理所影響，而這些影響會大幅的改變我們的最終表現。下面這個1999年Daniel Simons & Christopher Chabris的研究是一個很經典的案例，如果你還沒有看過(或你不知道這兩人是誰)，請先看一下這個影片。
Daniel Simons & Christopher Chabris在這個研究中播放了這個影片給192名學生看，結果發現專注於白衣隊傳球的學生有至少42%的人沒有注意到猩猩從又左側走入畫面、在畫面正中間搥胸後，於畫面的右側離去。(本實驗實際上有四個不同的影片和兩種不同的Condition，這裡先不贅述)這個研究是人類選擇性注意力(Selective attention)的重要證據，他告訴了我們人的注意力資源是有限的，我們很容易因為專注在某些事物上而忽視了其他事物。所以如果我們今天要設計一個需要人可以注意到全面的訊息的產品，那在設計產品時就不得不將此元素納入考量了。
這個領域一般需要高度的心理學專業，包含理解人的知覺、認知與感官是如何運作的、以及人如何處理與排序各種接收到的情報，比方說最近火紅的虛擬實境其產品研究與規格便是奠基在一大群視覺科學研究者的研究之上。常見的研究方法一般涵蓋在心理與認知科學中，除了問券和使用者主觀回報外，還有比方說透過Multi-Attribute Task Batteries (MATB)調整心理負荷(Mental Workload)的程度以理解受試者在多重作業時的表現，或是透過腦波(Electroencephalography, EEG)來評估使用者的情緒與認知狀態等等。
組織工適學(Organizational Ergonomics)
組織工適學算是一個比較特別的領域，相較於前兩者來說要廣了很多。舉凡人際關係、組織結構、職場文化、工作流程、訊息的傳遞、協同作業等等都是其涵蓋的範圍。是不過不變的是，組織工適學的終極目標仍然是減少失誤與最大化整體的表現。
人是群居的動物，換言之一個人在做些什麼事情都必然會或多或少的影響到他人。透過建立一個良好的關係與互動體系，將可以將工作效率最佳化，並夠過互相的監督大幅度的減少可能的失誤。前幾年國軍發生的雄風三型反艦飛彈誤射事件便可視為一個經典的案例。這個案例之所以會出現，除了個人的疏失以外，便是組織沒有落實一個組織該有的功能，做到互相監控、檢查、防範因為部分人員失誤所導致的整體損失。
除了這個例子以外，辦公室的座位配置也可以是組織工適學的研究範疇。現在有越來越的辦公室採用開放式座位，如此可以增加人與人之間的互動，使得交流討論更為方便，更可以加大空間，增加環境造景與減少室內的壓迫感，但反過來的，員工可能因此失去隱私，覺得自己常被主管或是同事監控，或是被他人的討論所干擾等等。組織工適學由於研究範圍極度的廣泛，很難說是由哪些背景的人員為主，也沒有固定的研究方法，一般多是需要一個大型團隊結合各方面的專家才能夠有效的進行研究。
看到了這裡之後，我想大家都對人因工程有了深一些的理解，不過要強調的是，雖然上面將人因工程分為了三個子領域，但在很多情況下三者之間的關聯是難以一刀劃分的。舉個簡單的例子來說。使用者坐到了不怎麼舒服的椅子，椅子太低導致其下半身血流不順暢(人體工適學)，因為如此使用者一直動來動去調整位子而沒有辦法專心在工作上(認知工適學)，結果使用者沒有注意到一條出現在螢幕角落的緊急訊息，因而沒有馬上通知給其他人知道，而此訊息的監控者又只有他一人，導致整個組織忽略掉了這一條訊息(組織工適學)，最後，這個組織蒙受了巨大的損失。
從這個例子中我們可以理解到，人因工程之所以涵蓋這麼多的面向，是因為難以只從其一了解到議題的全貌，即便能夠評估系統中的每一個元素，但是若無法將所有元素放入系統中來思考，則很有可能出現偏差，更甚者很多問題只會出現整個系統的層面，在單一元素中是看不到的。也因此人因工程中常常會混合使用多種研究法，以期能建構出一個完整的使用者行為檔案。
小結
文章至此，我們對人因工程的歷史以及幾個主要領域做了一些介紹，在下一篇文章中，我將會試著比較UX和人因工程的異同，並分享在業界中從事人因工程研究是怎麼樣的一個狀況，又需要什麼樣的技能。
