數(shù)字化控制室團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)：影響機(jī)理與交互設(shè)計(jì)

王敦星

(1.福建省港口集團(tuán)有限責(zé)任公司，福州 350014；2.清華大學(xué) 工業(yè)工程系，北京 100084)

1 引言

大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)(如核電控制系統(tǒng)和港口操作系統(tǒng))通常具有高度的動(dòng)態(tài)性、復(fù)雜性和不確定性。近年來，大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)中的數(shù)字化和信息化深刻影響了控制團(tuán)隊(duì)的協(xié)調(diào)活動(dòng)以及團(tuán)隊(duì)成員與系統(tǒng)的交互方式。一方面，傳統(tǒng)的模擬儀表和操縱盤被數(shù)字化的顯示界面和控制系統(tǒng)所代替[1-3]，為控制團(tuán)隊(duì)的任務(wù)操作和協(xié)調(diào)活動(dòng)提供了準(zhǔn)確信息；另一方面，數(shù)字化的控制系統(tǒng)需要團(tuán)隊(duì)成員時(shí)刻保持對(duì)異常信息的關(guān)注，增加了控制團(tuán)隊(duì)的信息處理壓力，可能會(huì)減少了團(tuán)隊(duì)成員口頭交流的頻率[4-5]。信息技術(shù)的引入，對(duì)于大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)中控制團(tuán)隊(duì)的協(xié)調(diào)活動(dòng)帶來哪些影響，控制團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該如何適應(yīng)新技術(shù)帶來的變化，目前仍然缺乏相關(guān)研究。

在數(shù)字化控制室中，操縱員不僅需要監(jiān)視自動(dòng)化設(shè)備上的大量參數(shù)變化，執(zhí)行復(fù)雜的規(guī)程操作任務(wù)，還需要處理團(tuán)隊(duì)成員隨時(shí)發(fā)出的協(xié)調(diào)需求。恰當(dāng)?shù)娜藱C(jī)交互設(shè)計(jì)有助于改善團(tuán)隊(duì)的協(xié)調(diào)狀況[6-7]，不合理的人機(jī)交互設(shè)計(jì)與協(xié)調(diào)溝通的不充分以及人因事故具有強(qiáng)相關(guān)關(guān)系[8]。目前，對(duì)于支持團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)界面設(shè)計(jì)的探索大都集中在知識(shí)學(xué)習(xí)和協(xié)同決策等相關(guān)領(lǐng)域，如臨時(shí)專家團(tuán)隊(duì)的協(xié)作決策[9]、計(jì)算機(jī)支持的協(xié)作學(xué)習(xí)[10]和在線社區(qū)中的協(xié)作研究[11]。然而，在大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)中，仍然缺乏支持?jǐn)?shù)字化控制室團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的交互設(shè)計(jì)相關(guān)研究。由于團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)與工作情境、任務(wù)性質(zhì)等因素具有高度的相關(guān)性，知識(shí)學(xué)習(xí)和協(xié)同決策等領(lǐng)域的交互設(shè)計(jì)方法難以直接應(yīng)用到數(shù)字化控制室中。在設(shè)計(jì)支持團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的交互界面時(shí)，設(shè)計(jì)者不僅需要考慮控制室中程序化的工作流程[12-13]，還需要充分考慮緊急情形下操縱員過高的工作負(fù)荷、時(shí)間壓力和心理壓力以及各操縱員的工作職責(zé)、操作活動(dòng)和操作時(shí)間等因素。

因此，有必要研究大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)中數(shù)字化控制室團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的影響因素，并探索支持團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的交互設(shè)計(jì)方法。研究結(jié)果將促進(jìn)研究者對(duì)控制團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)機(jī)制以及協(xié)調(diào)活動(dòng)與團(tuán)隊(duì)績(jī)效關(guān)系的理解，并且為數(shù)字化控制室的系統(tǒng)和流程設(shè)計(jì)、人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)、團(tuán)隊(duì)培訓(xùn)和管理等提供指導(dǎo)性意見。

2 團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的影響機(jī)理

現(xiàn)有研究中缺乏對(duì)團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)影響機(jī)理的深入分析，尚未有研究系統(tǒng)地比較和整合文獻(xiàn)中的研究成果。根據(jù)McGrath[14]和Hackman[15]等提出的IPO(輸入-過程-輸出)模型，團(tuán)隊(duì)特征(team characteristics)是團(tuán)隊(duì)合作的輸入變量，團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)、團(tuán)隊(duì)情境意識(shí)和主觀工作負(fù)荷等是團(tuán)隊(duì)合作的中間過程，而團(tuán)隊(duì)操作績(jī)效和主觀滿意度等則是團(tuán)隊(duì)輸出結(jié)果。結(jié)合團(tuán)隊(duì)合作的IPO模型以及對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)的歸納整理，本文提出團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)與團(tuán)隊(duì)合作的關(guān)系模型，如圖1所示。具體而言，團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)影響因素作為團(tuán)隊(duì)合作過程的輸入變量，首先影響團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)活動(dòng)，一方面，團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)通過與團(tuán)隊(duì)情境意識(shí)、主觀工作負(fù)荷的雙向交互，反映到對(duì)團(tuán)隊(duì)輸出結(jié)果(操作績(jī)效和主觀滿意度等)的影響上；另一方面，團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)活動(dòng)也可以直接影響團(tuán)隊(duì)輸出結(jié)果。

圖1 團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)與團(tuán)隊(duì)合作的關(guān)系模型

需要指出的是，在大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)中，由于缺乏團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)行為分類系統(tǒng)和相關(guān)實(shí)證研究，圖1所示的模型主要通過理論邏輯推演或質(zhì)性資料分析提出。模型中所表示的團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)運(yùn)作機(jī)制和相互作用關(guān)系是否成立，需要進(jìn)一步實(shí)證檢驗(yàn)。

2.1 數(shù)字化設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)控制室通常通過模擬信號(hào)顯示系統(tǒng)信息，而數(shù)字化控制室的信息表達(dá)方式則更為復(fù)雜、多樣。例如，在核電領(lǐng)域，通過構(gòu)型和整合顯示(Configural and Integral Display)[16]，可以將緊急特征相關(guān)的數(shù)據(jù)通過一種不需要深入思考的、有意義的形式表示出來；通過生態(tài)界面設(shè)計(jì)(Ecological Interface Design)[17]，可以促進(jìn)操縱員基于知識(shí)和規(guī)則的行為，使操縱員快速有效地處理任務(wù)需要；通過富集信息設(shè)計(jì)(Information-rich Display)[18]，可以將信息進(jìn)行濃縮，在數(shù)字化頁面上顯示更多信息。

信息呈現(xiàn)方式和界面復(fù)雜度是影響數(shù)字化控制室中團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的重要因素。例如，相比于文本呈現(xiàn)，圖形呈現(xiàn)方式可以比較直觀地顯示當(dāng)前數(shù)值以及偏離正常值的多少等[19-20]，可能有利于控制團(tuán)隊(duì)的協(xié)調(diào)活動(dòng)以及更加快速、有效地處理當(dāng)前任務(wù)。此外，構(gòu)型和整合顯示、生態(tài)界面設(shè)計(jì)和富集信息設(shè)計(jì)等信息呈現(xiàn)方式，一方面，通過高亮顯示、彈出窗口和分層疊加等方式幫助操縱員篩選和甄別關(guān)鍵的參數(shù)信息，可以有效降低操縱員的工作負(fù)荷，可能有利于改善控制團(tuán)隊(duì)的協(xié)調(diào)活動(dòng)；另一方面，這些數(shù)字化設(shè)計(jì)需要控制團(tuán)隊(duì)成員頻繁地進(jìn)行界面切換和配置，可能會(huì)超出控制團(tuán)隊(duì)的信息處理能力，導(dǎo)致信息超載(Information Overload)、任務(wù)中斷(Task Interruption)、主操作任務(wù)績(jī)效降低和團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)失效等一系列問題[21]。此外，有研究指出[22]，雖然數(shù)字化系統(tǒng)在速度、準(zhǔn)確性和多任務(wù)處理等技能規(guī)則型任務(wù)處理上優(yōu)于人類，而在估測(cè)推理和故障診斷等基于知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的任務(wù)處理上則不如人類，因此需要充分考慮數(shù)字化系統(tǒng)和控制團(tuán)隊(duì)的優(yōu)劣勢(shì)，解決分配工作的平衡問題。信息超載和工作內(nèi)容的平衡問題都將深刻影響傳統(tǒng)的團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)策略。

數(shù)字化設(shè)計(jì)的引入，令控制團(tuán)隊(duì)成員將有限的注意力資源集中到整合畫面上，但也增加了人機(jī)系統(tǒng)的界面復(fù)雜度，無形中增加了控制團(tuán)隊(duì)信息處理的任務(wù)量和認(rèn)知工作負(fù)荷，可能造成控制團(tuán)隊(duì)的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)與系統(tǒng)運(yùn)行策略之間的沖突[23-24]。Li等人[25]的研究表明，過高或過低的界面復(fù)雜度均會(huì)帶來較低的感知有效性(Perceived Effectiveness)和滿意度。因此，數(shù)字化界面的復(fù)雜度也是影響團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)和團(tuán)隊(duì)績(jī)效的重要因素之一。

2.2 任務(wù)因素

影響團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的任務(wù)因素包括任務(wù)復(fù)雜度和任務(wù)類型等。任務(wù)復(fù)雜度是指任務(wù)操作步驟的多少、需成員配合次數(shù)的多少，以及任務(wù)完成時(shí)間的長(zhǎng)短[26-27]。一般情況下，團(tuán)隊(duì)執(zhí)行任務(wù)的復(fù)雜度越高，完成任務(wù)所需的時(shí)間越長(zhǎng)，團(tuán)隊(duì)成員之間需要的協(xié)調(diào)活動(dòng)就會(huì)越多。此外，任務(wù)復(fù)雜度還可以和其他因素(如團(tuán)隊(duì)成員多樣性)通過交互作用影響團(tuán)隊(duì)績(jī)效。例如，Higgs等人[28]的研究表明，在完成復(fù)雜度高的任務(wù)時(shí)，團(tuán)隊(duì)成員的多樣性(Diversity)越高，團(tuán)隊(duì)績(jī)效會(huì)越好。而在執(zhí)行低復(fù)雜度的任務(wù)時(shí)，該結(jié)論剛好相反，即團(tuán)隊(duì)多樣性越高，團(tuán)隊(duì)績(jī)效越低。

任務(wù)類型對(duì)團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的影響主要體現(xiàn)在團(tuán)隊(duì)成員的時(shí)間壓力和工作負(fù)荷上。例如，在核電運(yùn)行領(lǐng)域，當(dāng)處理一般任務(wù)時(shí)，控制團(tuán)隊(duì)通常有充足的時(shí)間進(jìn)行團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)，并且在執(zhí)行關(guān)鍵操作時(shí)可以互相檢查和提醒；而在處理應(yīng)急任務(wù)時(shí)，團(tuán)隊(duì)面臨的時(shí)間壓力、心理壓力和任務(wù)難度均會(huì)明顯增加，使得班組成員之間的協(xié)調(diào)活動(dòng)變得比較困難[29-30]。在醫(yī)療領(lǐng)域，Schmutz等人[31]的研究表明：在算法導(dǎo)向(Algorithm-driven)的任務(wù)中，團(tuán)隊(duì)成員傾向于求助他人以獲取更多的資源，從而管理和完成手頭上的任務(wù)，從而團(tuán)隊(duì)成員的求助行為次數(shù)更多；而在知識(shí)導(dǎo)向(Knowledge-driven)的任務(wù)中，班組成員則傾向于獨(dú)立完成任務(wù)，求助他人的行為次數(shù)則較少。

2.3 團(tuán)隊(duì)特征

影響團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的團(tuán)隊(duì)特征(Characteristics)包括團(tuán)隊(duì)凝聚力(Team Cohesion)、團(tuán)隊(duì)多樣性(Diversity)和團(tuán)隊(duì)大小(Size)等。團(tuán)隊(duì)凝聚力是指團(tuán)隊(duì)成員對(duì)團(tuán)隊(duì)任務(wù)和其他成員的承諾(Commitment)[32]。一般來說，團(tuán)隊(duì)凝聚力對(duì)團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)和團(tuán)隊(duì)績(jī)效具有正面影響[33]。Beal等人[34]的研究表明，團(tuán)隊(duì)的凝聚力越強(qiáng)，團(tuán)隊(duì)工作流程中的行為模式越集中(Intensive)，該團(tuán)隊(duì)的整體績(jī)效越好。相比之下，團(tuán)隊(duì)多樣性對(duì)團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的影響則具有雙面性。Kilduff等人[35]指出，團(tuán)隊(duì)在任期(Tenure)和年齡上的多樣性有利于促進(jìn)團(tuán)隊(duì)合作與協(xié)調(diào)。然而，Jackson等人[36]通過對(duì)365名銷售團(tuán)隊(duì)業(yè)績(jī)的分析得出，過多的團(tuán)隊(duì)多樣性(例如，在種族(Ethnicity)、性別、任期、年齡和教育等方面)反而不利于團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)銷售目標(biāo)。此外，團(tuán)隊(duì)大小也是影響團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)和團(tuán)隊(duì)績(jī)效的重要因素之一。Huang等人[37]通過分析核電站控制團(tuán)隊(duì)的模擬事故處理過程得出：2人團(tuán)隊(duì)和3人團(tuán)隊(duì)在任務(wù)的完成時(shí)間上比1人團(tuán)隊(duì)用時(shí)更短，并且對(duì)自己操作技能的主觀評(píng)價(jià)更高，而2人團(tuán)隊(duì)和3人團(tuán)隊(duì)在操作準(zhǔn)確度、操作時(shí)間和主觀評(píng)價(jià)三個(gè)方面沒有顯著差異。

2.4 組織環(huán)境

影響團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的組織環(huán)境因素包括團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)力、訓(xùn)練、監(jiān)管(Supervision)和安全文化等。Druskat等人[38]指出，團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)力對(duì)團(tuán)隊(duì)合作過程的影響視具體情形而定：符合情形需要的團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)力可以促進(jìn)團(tuán)隊(duì)合作、提高團(tuán)隊(duì)績(jī)效，而不符合情形需要的團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)力可能對(duì)團(tuán)隊(duì)合作有負(fù)面影響。Connor等人[39]通過分析航空、醫(yī)療和核電等領(lǐng)域在1980年-2006年間有關(guān)班組資源管理(Crew Resource Management)訓(xùn)練的74篇文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，接受過團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練的團(tuán)隊(duì)在態(tài)度、知識(shí)和行為方面的表現(xiàn)更好。此外，Cannon-Bowers等人[40]認(rèn)為，通過適當(dāng)?shù)膱F(tuán)隊(duì)訓(xùn)練不僅有助于提高班組成員的操作技能，也有助于團(tuán)隊(duì)成員在處理應(yīng)急情況時(shí)進(jìn)行更好的協(xié)調(diào)配合。與團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)力對(duì)團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的影響類似，監(jiān)管的影響同樣需要視具體的情形而定：對(duì)于需要嚴(yán)格遵循安全規(guī)則的任務(wù)(如鐵路維修)，適當(dāng)?shù)谋O(jiān)管有助于提醒團(tuán)隊(duì)成員對(duì)異常情形的注意，有利于提高團(tuán)隊(duì)成員的安全意識(shí)，促進(jìn)團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)和團(tuán)隊(duì)績(jī)效[41]；而對(duì)于自我導(dǎo)向(Self-directed)和自我管理(Self-managed)的任務(wù)(如加工制造車間)[42-43]，過多的監(jiān)管反而會(huì)干擾團(tuán)隊(duì)成員的協(xié)調(diào)過程，對(duì)團(tuán)隊(duì)績(jī)效產(chǎn)生不利的影響。安全文化是個(gè)由安全態(tài)度、安全行為和安全規(guī)則等多個(gè)維度構(gòu)成的綜合概念[44]。在分析安全文化對(duì)團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的影響時(shí)，研究者通常從安全文化的子維度入手。例如，Katz-Navon等人[45]通過分析46所醫(yī)院的安全文化與治療失誤之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，工作人員對(duì)安全規(guī)程的細(xì)節(jié)感知(Perceived Detailing)和治療失誤的關(guān)系是曲線型(Curvilinear)的。這意味著，只有當(dāng)安全文化在合適的范圍內(nèi)，才能有效地促進(jìn)團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)。

2.5 個(gè)體因素

影響團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的個(gè)體因素包括團(tuán)隊(duì)成員的個(gè)性特征和知識(shí)經(jīng)驗(yàn)等。Halfhill等人[46]通過綜述團(tuán)隊(duì)有效性的相關(guān)文獻(xiàn)指出，在人格的“大五”(Big Five)維度中，團(tuán)隊(duì)成員的責(zé)任心(Conscientiousness)和開放性(Openness)是團(tuán)隊(duì)有效性的良好預(yù)測(cè)指標(biāo)；在“大五”維度以外，團(tuán)隊(duì)成員的信任、成就動(dòng)機(jī)(Achievement Motivation)、任務(wù)取向(Task Orientation)和權(quán)術(shù)主義(Machiavellianism)也可以預(yù)測(cè)團(tuán)隊(duì)有效性。與之類似，Bell等[47]通過對(duì)團(tuán)隊(duì)構(gòu)成(Team Composition)相關(guān)文獻(xiàn)的元分析(Meta-analysis)得出：團(tuán)隊(duì)成員的平均責(zé)任心(Conscientiousness)、經(jīng)驗(yàn)的開放性(Openness to Experience)、最小一致性(Minimum Agreeableness)、集體主義(Collectivism)和團(tuán)隊(duì)合作偏好(Preference for Teamwork)與團(tuán)隊(duì)績(jī)效有正相關(guān)關(guān)系。此外，團(tuán)隊(duì)成員的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)對(duì)團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)和團(tuán)隊(duì)績(jī)效同樣有著正向影響。Taylor等人[48]通過分析漫畫書產(chǎn)業(yè)(Comic Book Industry)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新成果得出，具有各領(lǐng)域的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的多元團(tuán)隊(duì)更容易整合知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的多樣性，團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)過程更加順暢有效，更容易取得較高的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新績(jī)效。

2.6 環(huán)境因素

影響團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的環(huán)境因素主要包括室內(nèi)照明和色溫等。環(huán)境因素對(duì)團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的影響一般會(huì)通過其他介質(zhì)，例如團(tuán)隊(duì)成員的視覺舒適度(Visual Comfort)和生物鐘(Biological Clock)等，來影響團(tuán)隊(duì)成員的人際關(guān)系(Interpersonal Relationship)、解決問題的績(jī)效和工作滿意度[49]。Juslén等[49]認(rèn)為，適當(dāng)?shù)恼彰?Lightning)會(huì)促進(jìn)團(tuán)隊(duì)成員形成積極樂觀的情緒，使他們更愿意和其他團(tuán)隊(duì)成員交流，形成更好的人際關(guān)系，獲得更佳的團(tuán)隊(duì)操作績(jī)效。然而，由于團(tuán)隊(duì)成員在適應(yīng)環(huán)境方面存在個(gè)體差異(如性別差異等)，室內(nèi)照明和色溫等環(huán)境因素對(duì)團(tuán)隊(duì)合作的影響可能具有不穩(wěn)定性[50-51]。

3 支持團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的人機(jī)交互設(shè)計(jì)

近年來，研究者對(duì)支持團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的人機(jī)交互設(shè)計(jì)進(jìn)行了大量的探索，包括對(duì)應(yīng)急管理中團(tuán)隊(duì)活動(dòng)意識(shí)(Group Activity Awareness)的支持工具[9]、對(duì)線上環(huán)境中團(tuán)隊(duì)知識(shí)意識(shí)(Knowledge Awareness)的支持工具[52]和遠(yuǎn)程協(xié)作團(tuán)隊(duì)(Remote Collaborative Teams)分析任務(wù)的支持工具[53]等。為了盡可能多地滿足團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)在多種情形下的具體需求，研究者一般會(huì)綜合使用多種交互技術(shù)來設(shè)計(jì)支持工具。例如，為了支持應(yīng)急任務(wù)管理中的團(tuán)隊(duì)計(jì)劃和決策活動(dòng)，Wu等人[9]采用了標(biāo)注(Annotation)、素描(Sketching)、指針(Telepointer)、多地圖視角(Multiple Map Views)和顏色編碼(Color-coding)等技術(shù)。下面，本研究從支持團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的基本交互工具或技術(shù)(如標(biāo)注)入手，對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)進(jìn)行介紹。

3.1 標(biāo)注

團(tuán)隊(duì)成員的標(biāo)注行為又被稱為“協(xié)同標(biāo)注”(Collaborative Annotation)或“社會(huì)化標(biāo)注”(Social Tagging)[54]，它是基于Web 2.0的許多服務(wù)的特征之一。Wu等人[9]認(rèn)為，通過使用標(biāo)注工具，團(tuán)隊(duì)成員可以表達(dá)和記錄個(gè)人的觀點(diǎn)、分析討論過程中他人觀點(diǎn)的優(yōu)劣勢(shì)、對(duì)特定目標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，甚至可以展示目標(biāo)之間可能的關(guān)系。在現(xiàn)有研究中[55-56]，標(biāo)注工具被廣泛地用來分析復(fù)雜的外部信息和支持團(tuán)隊(duì)的協(xié)調(diào)過程。

在Wu等人[9]所開發(fā)的支持團(tuán)隊(duì)活動(dòng)意識(shí)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)原型中，Wu等提供了3種標(biāo)注工具：標(biāo)注篩選表(Annotation Sorting Table)、標(biāo)注整合圖(Annotation Aggregation Chart)和標(biāo)注時(shí)間表(Annotation Timelines Chart)。其中，標(biāo)注篩選表可以按照內(nèi)容(Content)、標(biāo)簽(Tag)、用戶和時(shí)間對(duì)團(tuán)隊(duì)成員的標(biāo)注內(nèi)容進(jìn)行篩選，標(biāo)注整合圖則分角色記錄了各團(tuán)隊(duì)成員的標(biāo)注內(nèi)容，標(biāo)注時(shí)間表則按時(shí)間順序記錄了所有成員的標(biāo)注活動(dòng)。為了支持軟件開發(fā)團(tuán)隊(duì)的概念設(shè)計(jì)，Germani等人[57]采用了標(biāo)注工具來輔助設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)評(píng)估個(gè)人工作、決策未來的工作方向和工作內(nèi)容。標(biāo)注工具的使用使得團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)過程是主動(dòng)的(Active)和雙向的(Bidirectional)，并且有利于設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)完成既定的任務(wù)。

3.2 概念圖

概念圖(Concept Map)是將知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行圖形化的主要方式。它是通過節(jié)點(diǎn)表示重要的知識(shí)或信息，通過節(jié)點(diǎn)之間的連線表示知識(shí)或信息之間的關(guān)系。在繪制概念圖的過程中，團(tuán)隊(duì)成員可以有效地將各自的想法以及想法之間的聯(lián)系表達(dá)出來。因此，繪制概念圖的做法被廣泛地使用于教學(xué)、學(xué)習(xí)和知識(shí)表征(Knowledge Representation)等領(lǐng)域。

為了支持團(tuán)隊(duì)協(xié)作分析(Collaborative Analysis)，Chung等人提供了一種基于網(wǎng)絡(luò)的分析系統(tǒng)VizCept。該系統(tǒng)提供了豐富的工具來幫助團(tuán)隊(duì)成員繪制分析任務(wù)的概念圖。通過繪制概念圖的方式，團(tuán)隊(duì)成員可以跟蹤其他成員的分析狀態(tài)和關(guān)鍵信息，從而更容易產(chǎn)生新的想法和假設(shè)。Engelmann等人[52]使用Cmap工具將概念知識(shí)(Conceptual Knowledge)表述成概念圖形式，并且在每位成員的個(gè)人視圖上提供了共享工作窗口、自己工作窗口和他人工作窗口。團(tuán)隊(duì)成員通過概念圖可以方便地比較自己與他人在知識(shí)結(jié)構(gòu)上的差異，從而增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)成員之間的知識(shí)意識(shí)。為了支持基于計(jì)算機(jī)的協(xié)作論證(Collaborative Argumentation)，Loll等人以團(tuán)隊(duì)成員的論證概念作為節(jié)點(diǎn)，以各概念節(jié)點(diǎn)之間的論證關(guān)系作為連線，建立了一個(gè)團(tuán)隊(duì)論證模型。該論證模型有利于促進(jìn)論證過程中的各研究結(jié)論之間的比較和團(tuán)隊(duì)成員之間的協(xié)調(diào)配合。為了研究支持遠(yuǎn)程協(xié)作分析(Remote Collaborative Analysis)的方法，Balakrishnan等人[53]測(cè)試了一款知識(shí)圖繪制軟件NetDraw對(duì)協(xié)作分析績(jī)效的影響。在NetDraw軟件中，節(jié)點(diǎn)之間的粗連線表示人物之間的強(qiáng)聯(lián)系(如夫妻關(guān)系)，而細(xì)連線則表示在同一時(shí)間同一地點(diǎn)出現(xiàn)的兩人。該研究結(jié)果表明，使用NetDraw進(jìn)行協(xié)作分析的團(tuán)隊(duì)績(jī)效更好。

3.3 活動(dòng)時(shí)間表

活動(dòng)時(shí)間表(Timeline)是一款記錄團(tuán)隊(duì)活動(dòng)的圖示化的工具。通過活動(dòng)時(shí)間表上顯示的信息，團(tuán)隊(duì)成員可以清晰地了解其他隊(duì)員做了哪些工作，這些工作是何時(shí)完成的，各團(tuán)隊(duì)成員的貢獻(xiàn)比例如何[9]。在記錄團(tuán)隊(duì)成員的歷史活動(dòng)上，活動(dòng)時(shí)間表與歷史工作流(History Flow)有相似之處。目前，活動(dòng)時(shí)間表工具被廣泛地使用在支持團(tuán)隊(duì)決策、分析和討論等活動(dòng)的研究中。

為了記錄團(tuán)隊(duì)成員在分析任務(wù)中的時(shí)間信息，Chung等人使用了SIMILE時(shí)間表插件(Timeline Widget)。該插件將團(tuán)隊(duì)成員提出的概念視為事件(Event)，并且依據(jù)概念之間的聯(lián)系排列事件點(diǎn)的位置。該插件還可以用顏色標(biāo)注提出概念的團(tuán)隊(duì)成員，并且提供輔助團(tuán)隊(duì)成員篩選概念和事件的功能。為了支持團(tuán)隊(duì)成員的決策過程，Wu等人[9]設(shè)計(jì)了一款活動(dòng)時(shí)間表工具來記錄團(tuán)隊(duì)的活動(dòng)過程。Wu等人[9]認(rèn)為，通過整合活動(dòng)時(shí)間表上提供的活動(dòng)信息(如活動(dòng)時(shí)間和活動(dòng)類型)，團(tuán)隊(duì)成員可以在決策過程獲得必要的支持。為了支持來自不同地點(diǎn)的科學(xué)家的團(tuán)隊(duì)討論和協(xié)調(diào)，Maceachren等人設(shè)計(jì)了一個(gè)記錄各科學(xué)家活動(dòng)的時(shí)間表顯示工具。該工具用不同的顏色標(biāo)注各科學(xué)家，用活動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度表示科學(xué)家參與討論的時(shí)間長(zhǎng)短。為了幫助團(tuán)隊(duì)成員分析案例之間的聯(lián)系(Iinter-case Linkages)，Balakrishnan等人[53]采用活動(dòng)時(shí)間表工具(Timeline Worksheet)來記錄犯罪情形何時(shí)何地發(fā)生。采用活動(dòng)時(shí)間表設(shè)計(jì)的研究還包括等。

3.4 討論板

討論板(Discussion Board)是用來顯示團(tuán)隊(duì)成員在討論過程中的參與程度的圖形化工具。其作用主要是平衡討論者的參與程度，避免出現(xiàn)過度參與討論和不參與討論(Over and Under Participation)的情形。這種實(shí)時(shí)顯示團(tuán)隊(duì)成員的討論過程，而不提供診斷建議(如告訴參與者正確和錯(cuò)誤的做法)的工具又被稱為共享鏡面顯示(Shared Mirroring Display)[54]。目前，討論板被廣泛地使用在計(jì)算機(jī)支持的協(xié)作學(xué)習(xí)(Collaborative Learning)、協(xié)作研究(Collaborative Research)[11]和協(xié)作解決問題(Collaborative Problem Solving)等領(lǐng)域。

Bachour等[10]為了解決面對(duì)面討論過程中參與度不平衡的問題，基于討論板原型而設(shè)計(jì)了一款交互式桌面Reflect。該桌面用若干種不同顏色的LED燈來表示參與討論過程的參與者，而LED燈點(diǎn)亮的數(shù)量則表示討論者的參與水平。Reflect桌面包括領(lǐng)土顯示(Territorial Display)和專欄顯示(Column Visualization)兩種方式。專欄顯示方式將每位成員參與討論的水平顯示為若干列LED燈，每列表示1名團(tuán)隊(duì)成員。團(tuán)隊(duì)成員參與討論的次數(shù)越多，代表該成員的LED燈被點(diǎn)亮的個(gè)數(shù)就會(huì)越多，該列就會(huì)越長(zhǎng)。與Bachour等人[10]的方案不同，Bergstrom等人提出了一種可以顯示團(tuán)隊(duì)成員輪流討論(Turn-taking)行為的討論板Conversation Clock。該工具將團(tuán)隊(duì)成員參與討論的過程記錄為環(huán)繞桌面中心的一系列矩形。矩形的顏色表示各團(tuán)隊(duì)成員，矩形的長(zhǎng)度表示團(tuán)隊(duì)成員的聲量。矩形以環(huán)繞桌面中心的方式進(jìn)行排布，每一環(huán)表示每一分鐘內(nèi)團(tuán)隊(duì)成員的討論活動(dòng)軌跡。不同顏色矩形之間的重疊表示討論過程中出現(xiàn)的重疊講話情形(Overlapping Speech)。采用活動(dòng)討論板設(shè)計(jì)的研究還包括等。

3.5 其他交互設(shè)計(jì)

除了以上常用的交互設(shè)計(jì)之外，多指針技術(shù)(Telepointer)、多視圖技術(shù)(Multiple Views)和輕量文字(Lightweight Text)技術(shù)等也被一些研究者采用。

多指針技術(shù)是指通過顯示團(tuán)隊(duì)成員的指針位置，將團(tuán)隊(duì)成員關(guān)注的位置和正在執(zhí)行的操作進(jìn)行可視化。Greenberg等人提出了7種多指針技術(shù)的應(yīng)用方法。例如，當(dāng)其中一位團(tuán)隊(duì)成員點(diǎn)擊某按鈕時(shí)，在其他成員的視圖上該指針將會(huì)變大，同時(shí)顯示出點(diǎn)擊按鈕者的名字。May開發(fā)了一套支持多人交互的桌面HI-SPACE，該桌面允許多人同時(shí)使用觸摸的方式控制指針，從而可以進(jìn)行合并桌面上物體的操作。

多視圖技術(shù)是指基于團(tuán)隊(duì)成員的具體角色，通過提供個(gè)人和整體等多種視圖來輔助信息分享和信息整合。Wu等人[9]為團(tuán)隊(duì)成員提供了特定角色的(Role-specific)個(gè)人視圖和共享的(Shared)團(tuán)隊(duì)視圖。其中，個(gè)人視圖能使團(tuán)隊(duì)成員獨(dú)立地分析自己角色的數(shù)據(jù)，并且在與其他隊(duì)員分享信息之前探索更多的可能性；團(tuán)隊(duì)視圖則提供共享信息和需要團(tuán)隊(duì)討論的話題。為了便于團(tuán)隊(duì)成員在移動(dòng)過程中進(jìn)行操作，McGrath等將個(gè)人視圖設(shè)計(jì)在手持平板(Handheld Tablet)上，將團(tuán)隊(duì)視圖設(shè)計(jì)在臺(tái)式顯示器(Tabletop Display)上。

輕量文字技術(shù)是指通過基本文字(如text文本)為團(tuán)隊(duì)成員提供重要信息、支持團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的技術(shù)。為了促進(jìn)地震工程(Earthquake Engineering)的團(tuán)隊(duì)研究，Birnholtz等人設(shè)計(jì)了NEESgrid系統(tǒng)。該系統(tǒng)在左下角提供了一個(gè)可供團(tuán)隊(duì)成員傳遞文字信息(如系統(tǒng)和界面相關(guān)的問題)的窗口。該研究表明，即使是通過文字窗口進(jìn)行信息交流，團(tuán)隊(duì)成員之間也可以在如何解決問題上較快地達(dá)成共識(shí)。

4 總結(jié)與展望

4.1 研究總結(jié)

從現(xiàn)有的研究成果來看，數(shù)字化控制室團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的相關(guān)研究仍然停留在起步階段，主要局限如下：

(1)現(xiàn)有研究很少關(guān)注影響團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的因素。雖然現(xiàn)有研究對(duì)輸入變量(如界面和系統(tǒng)設(shè)計(jì)等)如何影響個(gè)體績(jī)效(如操作績(jī)效、操作時(shí)間和失誤率等)和團(tuán)隊(duì)結(jié)果(如團(tuán)隊(duì)透明度等)做了充分探討，但很少關(guān)注團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)層面。根據(jù)圖1的關(guān)系模型，輸入變量是通過影響團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)過程來最終影響團(tuán)隊(duì)績(jī)效的。然而，這些輸入變量是如何影響團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)，尚未有研究進(jìn)行探討。

(2)缺乏探討數(shù)字化設(shè)計(jì)對(duì)控制團(tuán)隊(duì)的協(xié)調(diào)過程影響的實(shí)證研究。數(shù)字化設(shè)計(jì)的引入，改變了傳統(tǒng)控制室中團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)和團(tuán)隊(duì)合作的方式。然而，如何充分發(fā)揮數(shù)字化系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化系統(tǒng)與控制團(tuán)隊(duì)的工作平衡，仍然有待進(jìn)一步回答。此外，數(shù)字化設(shè)計(jì)是否與其他因素通過交互作用影響團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)和團(tuán)隊(duì)合作，都需要從實(shí)證角度進(jìn)一步探討和研究。

(3)缺乏針對(duì)數(shù)字化控制室特征而設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)支持工具的相關(guān)研究。研究數(shù)字化控制室團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的最終目標(biāo)是提出改善團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的具體方案，并通過技術(shù)和管理雙重手段進(jìn)行驗(yàn)證。因此，從人機(jī)交互設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，需要設(shè)計(jì)支持團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的交互工具，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。目前尚未有相關(guān)研究開展。

4.2 未來展望

(1)開展數(shù)字化控制室團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的影響機(jī)理研究。團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)與團(tuán)隊(duì)合作的關(guān)系模型(圖1)主要基于對(duì)現(xiàn)有研究的歸納、整理和邏輯推演，缺乏實(shí)證研究結(jié)果的支持，相關(guān)運(yùn)作機(jī)制和相互作用關(guān)系是否成立，需要進(jìn)一步實(shí)證檢驗(yàn)。未來研究可以通過交互設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)與團(tuán)隊(duì)合作的關(guān)系模型是否成立。例如，選取數(shù)字化設(shè)計(jì)和任務(wù)因素兩個(gè)影響因素設(shè)計(jì)交互實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)它們是否通過交互作用影響團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)(如行為發(fā)生次數(shù)和協(xié)調(diào)行為模式等)、團(tuán)隊(duì)合作中間變量(如團(tuán)隊(duì)情境意識(shí)和主觀工作負(fù)荷等)和團(tuán)隊(duì)合作結(jié)果(如團(tuán)隊(duì)績(jī)效和主觀滿意度等)，并且通過統(tǒng)計(jì)分析方法檢驗(yàn)團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)、團(tuán)隊(duì)合作中間變量和團(tuán)隊(duì)合作結(jié)果三者之間的關(guān)系是否成立。

(2)開展數(shù)字化控制室團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的影響因素研究。通過文獻(xiàn)研究、調(diào)查問卷和實(shí)地訪談等方式，更為全面地識(shí)別數(shù)字化控制室團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的影響因素，并通過實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證其影響機(jī)理。相關(guān)研究將不僅有助于完善團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的相關(guān)理論，而且將為數(shù)字化控制室中的任務(wù)設(shè)計(jì)、操作流程設(shè)計(jì)以及控制團(tuán)隊(duì)的考核與培訓(xùn)提供有價(jià)值的參考依據(jù)。

(3)開展支持?jǐn)?shù)字化控制室團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的人機(jī)交互設(shè)計(jì)方法研究。數(shù)字化控制系統(tǒng)的人機(jī)界面集成了需要團(tuán)隊(duì)成員關(guān)注的重要參數(shù)以及需要操作的重要按鈕?？梢詮慕缑鎱?shù)的布局位置、顯示方式和信息量等入手，結(jié)合對(duì)數(shù)字化控制室的實(shí)地調(diào)研，設(shè)計(jì)支持團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)的人機(jī)界面工具，并通過實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證工具的有效性和可用性。相關(guān)研究將為未來數(shù)字化控制室人機(jī)界面的設(shè)計(jì)與改善提供重要的參考線索。