基于改進FMEA的圖書館內部人因設計預防模型

王穎 王潤周

摘 要 目前高校圖書館的內部設計大多從學校角度單方面考慮，對用戶與環境間的感知層次信息分析較少，而以人為本的建設理念受到越來越多的關注。本文對圖書館內部人因要素進行分析，把用戶感知加入到失效模式與效應分析（FMEA）方法中，通過將人因指標與改進后的FMEA結合，首次建立圖書館內部人因設計預防模型。改進后的方法可以更加精確地找出潛在的設計失效模式，對圖書館服務提出針對性的提升方法。

關鍵詞 圖書館內部設計 人因因素 用戶感知 失效模式與效應分析

分類號 G251

DOI 10.16810/j.cnki.1672-514X.2019.08.011

Abstract Most of the current analysis on the internal design of university libraries are mainly from the perspective? of schools and lacks analysis of the perception between users and environment. The concept of people-oriented construction has attracted widely attention recently. This paper analyzes the human factors in the library and adds user perception to the failure mode and effect analysis （FMEA） method. By combining the human factor index with the improved FMEA， the prevention model of human factor design inside the library is established for the first time. The improved method can more accurately identify potential design failure modes and propose targeted improving methods for library services.

Keywords Library internal design. Human factors. User perception. Failure mode and effect analysis.

0 引言

高校圖書館是學校教學資源管理、信息儲存的重要機構，也是師生學術研究、課外活動的重要場所，其內部環境的提升對于學生學習、科研交流影響頗深，決定了學生能否舒適、高效地學習。因此，近年來隨著用戶對圖書館整體環境要求的不斷提高，我國高校圖書館在新館建設的過程中都開始加強空間及環境的內部設計[1]，以實現“人—圖書館環境—設備”更高水平的匹配。圖書館內部空間及環境設計是直接向用戶展示圖書館、指引用戶使用和理解圖書館的重要因素，不僅是一種物理表現，更從一定程度上反映了服務質量，它既有室內設計的一般屬性，也有其服務廣大師生的獨特性。它的好壞在一定程度決定了圖書館自身服務質量，影響著讀者學習的效率，同時也綜合反映了學校的特色風貌、文化氛圍等。本文為了提升高校圖書館的內部設計效果，對圖書館內部環境中所涉及的人因要素進行分析，并基于用戶與環境間的感知層次，將人因指標與改進后的失效模式與效用分析（Failure Mode and Effects Analysis ，下文簡稱FMEA ）結合，建立了圖書館內部人因設計預防模型，以幫助圖書館更加精確地找出潛在的內部設計失效模式，有針對性地改進圖書館內部環境和服務方式。

1 人因理論在圖書館內部設計的應用

人因工程是工業工程領域的一個分支，主要是研究人與機械在廣義工作環境下的相互作用，以及處在不同環境下的人如何能舒適、高效地作業和生活的學科。工業工程雖然源于制造業，但其理念早已被一些服務性行業所采用，且效果顯著。如應用于銀行柜臺操作的動作分析、應用于超市選址的設施規劃、應用于超市貨架擺放的人因工程和應用于醫院流程再造的流程分析方法等[2]。如今，圖書館內部設計中也開始研究與應用人因工程理論，大多集中在人、空間布局、內部環境及軟硬設備配置四個方面。在人的層面上，喻萍從人性化角度出發，從建筑的形態位置、室內空間分布、家具、色彩、氣氛、標示、生態指標等方面入手，以提升讀者對圖書館的歸屬感[3]。趙洗塵從讀者視角，綜合考慮室內的空間感、行為感、視覺感，最大限度地為讀者創造良好的閱覽環境[4]。在空間布局層面上，肖小勃和喬亞銘研究了圖書館外部建筑與內部空間特點，使圖書館在功能與外觀上相互平衡，成為讀者閱讀的良好場所[5]。在內部環境層面上，陳雙華主要對室內空間、光影和色彩進行探討，提出建設具有人文色彩的圖書館[6]。劉衛萍研究了圖書館空間設計、室內物理環境、室內裝修、室內擺設等諸多因素的功能和作用[7]。在軟硬設備層面，圖書館的軟硬設備能否滿足讀者使用也尤為重要，學者在研究中大多強調了這一點，希望圖書館能緊跟科學技術的發展，添置一些先進的設備，比如各類圖書館的集成管理系統、各種自動化借閱和閱讀設備等。

以上關于圖書館內部人因設計的應用主要是以主觀性、理論性論述作為圖書館內部設計的表征，但事實上，高校圖書館內部人因設計是用戶對高校圖書館建設情況及服務的客觀分析與主觀感知的綜合體現，因而在設計上，一方面需要根據高校不同的個性化特點進行實地考察，考慮適合不同高校圖書館的內部風格，另一方面，在圖書館服務環境設計中也要考慮到用戶感知。傳統的FMEA方法由于沒有考慮用戶的容忍程度，計算出的風險優先數重復率高、不易迅速找到失效模式，存在一定程度的缺陷。因此，基于上述研究，針對高校圖書館內部設計人因特征，本文將從人的因素、空間因素、環境因素、設備4個層面分析圖書館內部設計，再利用改進后的FMEA方法，結合實地調查數據，找出設計服務失效模式，盡量達到“人—室內環境—設備”的匹配。

2 圖書館內部設計人因因素分析及指標

圖書館內部設計人因因素分析，主要是從人的因素、空間因素、環境因素、設備因素四個方面來進行。其中人的因素包括人的感覺系統、神經系統、呼吸循環系統、疲勞度、舒適度、滿意度、私密性、生理因素8個指標;空間因素包括藏書區布局、閱覽區布局、公共活動區布局、共享空間布局、出入口布局、辦公區布局、自習區布局、電梯樓梯布局、整體布局9個指標;環境因素包含采光水平、照明水平、裝飾和色彩、眩光強弱、噪音影響、微氣候、室內外環境差異7個指標;設備因素包括書架設備、書刊和電子資源、桌椅設備、檢索設備、存儲設備、書刊運輸設備、網絡設備7個指標。依據上述四類因素，分別設置一級指標和相對應的二級指標。各指標雖然跨度范圍廣，但結果會出現重復，且有的指標不契合實際，同時考慮到指標數據獲取的難易程度，為更客觀地體現高校圖書館內部設計基本情況，需要對這些指標進行篩選。首先選取6名專家組成員（主要有熟悉圖書館的學生、圖書館工作人員、工業工程學教授）對每個評價指標的重要程度打分，滿分為 5 分。評分分成五級，按照“非常重要”（4～5 分）、“較重要”（3～4分）、“一般”（2～3 分）、“較不重要”（1～2 分）和“不重要”（<1 分） 打分。其次整理各專家打分表，計算各圖書館內部設計人因評價指標的均值，并與高校師生、圖書館開發人員、圖書館數據情報工作者進行問卷、訪談與線上采訪，了解對內部設計的看法和使用情況。最后基于實際情況與圖書館特色，結合專家打分情況，形成如表1所示的評價指標體系。

3 基于改進FMEA的圖書館內部人因設計預防模型構建

若學生感知到的圖書館內部環境與期望內部環境之間的差距過大，就會產生不滿情緒，而這種負面的情緒將通過日常交流、網絡快速傳播，給圖書館帶來負面影響的同時影響自身學習。因此，對于圖書館管理者而言，提前做好內部設計失誤的預防，減少服務失誤的發生，完善服務質量顯得尤為重要。

由于FMEA是預防失誤的一種有效方法，人因工程學也旨在減少失誤，因此將其與人因工程學相結合，通過用改進的FMEA來分析圖書館內部設計人因因素指標，可以較好地進行失效預防，提升圖書館自身的服務質量。

FMEA是通過對每一種潛在的失效模式系統分析，得到其嚴重度（S）、頻度（O）和探測度（D），計算其風險優先數（Risk Priority Number，RPN ），對潛在的失效模式按大小排序，從而根據失效模式的風險程度采取措施[8]。嚴重度是指當潛在失效模式導致用戶最終產生損失時的相應影響程度;頻度是指某一特定事件導致用戶不滿的可能次數;探測度是能夠感知到相關聯事件的可能性。計算式如公式（1）：

計算得到的RPN值越大，則該失效模式的風險越大，越需要對其采取措施進行預防。其中，S、O、D的取值為[1，10]區間內的整數。

Chang等研究表明，傳統RPN存在一些缺陷，如RPN的數值重復頻繁，數據利用率不高，對嚴重度、頻度和探測度的權重考慮不全面[9]。例如RPN=6對應的風險優先數S、O 、D 組合可以是（6、1、1），也可以是（3、2、1），但是第一種組合所對應的失效模式嚴重度更高，需重點改進預防。這表明通過比較RPN值不易篩選且容易出現重復。圖書館的內部環境作為一種可以被讀者感知的實體空間，讀者對于服務區域內的各類設計有最底容忍限度，因此在考慮用戶感知的情況下，韓亞娟[10]等提出了一種新型風險優先數計算方式，他們在考慮S、O、D權重的同時，加進了用戶感知，并應用在了網購服務之中，如公式（2）：

其中S、O、D為用戶恰能夠接受服務的臨界值，W為權重。當其都處于臨界值時，ERPN=3。若ERPN≤3，用戶能容忍圖書館的內部設計;若ERPN>3，則用戶不能容忍。ERPN的數值越大，風險程度越高，越需要對這些風險采取措施。

改進后的ERPN在圖書館內部設計失效預防中，有著如下優點：（1） 把人因指標當作失效因素，更加全面地考慮了用戶的感受。（2） 添加了用戶容感知，結合改進的FMEA方法預防圖書館內部人因設計缺陷，把圖書館內部設計當做了一種服務，使得評價更加客觀。（3） 改進后的FMEA重復數值減少，對潛在的圖書館內部設計失效模式預測的準確度會不斷提高，能夠快速尋找失效模式，改進圖書館服務。

4 實證分析與研究

天津理工大學圖書館新館于2013年9月投入使用，建筑面積達到4.6萬平方米。截至2017年，館藏紙質圖書190余萬冊、紙質報刊600余種、電子期刊5萬種、電子圖書250萬種，擁有Elsevier ScienceDirect、IEL、ACS、Wiley、SciFinder 、SCI、EI、CNKI、讀秀等中外文數據庫70余個，與全國許多公共和高校圖書館開展館際互借與文獻傳遞服務，實現資源互通，全館覆蓋無線網絡。為了進一步完善館內部人因設計，為讀者提供更舒適的學習環境，同時提升圖書館服務質量，減少服務失誤的發生，天津理工大學基于人因工程對圖書館內部設計進行了潛在失效模式與效應分析。

4.1 構建與FMEA相對應的服務評級

在調查過程中，對用戶的臨界服務與理想服務采用了李克特9級測量表進行探測，表內數據根據FMEA標準參考表以及天津理工大學圖書館實地分析對比獲得，從而調查嚴重度、頻度和探測度的容忍區域。具體評級見表2。

4.2 用戶所期望及可忍受區域等級測量和實際值

為了獲得顧客對天津理工大學圖書館內部人因設計的容忍區域，本次研究進行了實地問卷調查。調研對象范圍為天津理工大學附近的師生、圖書館工作人員，共隨機發放問卷200份，收回問卷175份。為在一定程度上確保樣本的廣泛性及數據的準確性，剔除無效問卷17份，回收有效問卷158份，有效比例為90%。篩選標準為：問卷選項填寫缺失過多;選項選擇存在某種顯而易見的規律性。

采用表2的指標內容分別調查嚴重度、頻度和探測度的理想服務與合適服務，并通過對問卷進行數據處理，得到用戶所期望以及可忍受的區域等級。對圖書館內部人因設計擬失效指標進行容忍區域測量，結果如表3所示。對表3的數據取平均值，嚴重度（S）、頻度（O）、探測度（D）的合適服務分別為5.7、5.05、4.95，理想服務均為1。對合適服務的值四舍五入，得到天津理工大學圖書館內部人因設計中的嚴重度（S）、頻度（O）和探測度（D）的容忍區域（合適） 平均值分別為6、5、5。

4.3 潛在失效模式的評價分析

根據上述圖書館內部人因設計中嚴重度、頻度和探測度的容忍區域（合適）平均值，設置容忍臨界值，再將嚴重度、頻度和探測度的權重（W）值設為相同，取值為1，則公式（2）變為：

（3）

根據圖書館工作人員評估嚴重度、頻度、探測度的實際值，用公式（3）計算每一個潛在失效模式的ERPN值，同時計算出其對應的RPN值，便于比較改進前后結果，各ERPN和RPN值如表3所示。基于表3的計算結果可知，改進前后的RPN值重復率下降，改進前的20個數值中有13個數值不相同，重復率為35%;改進后有ERPN有15個數值不相同，重復率為25%，下降10%。同時也可看出改進后的ERPN有著更精確的失效模式計算與排序，如H3與E4兩者的RPN取值都是48，但其對應的 S、O、D 實際值卻分別為（6、2、4）、（8、2、3），其ERPN值也分別為1.37、9.15。可見，改進后的ERPN 由于包含了用戶容忍臨界值，使得范圍更小，取值更多，可以迅速客觀地辨別失效模式。

4.4 基于改進后失效模式的辨別解決措施

天津理工大學圖書館要想提高其內部人因設計質量，減少服務失誤，可根據表3中的各項ERPN值結果采取相對應的措施。首先應考慮對S1藏書區書籍不易尋找進行預防，隨后依次考慮E4噪音影響大，E5網絡設備不穩定等問題，制定措施進行改進和完善。

針對藏書區書籍不易尋找問題，天津理工大學圖書館首先要在各分館中合理布置藏書區域，并設置明顯的提示標志，可以用不同顏色的書架來劃分區域，編制導覽服務手冊，或進行屏幕式導航。同時要對書架標號、書籍編號信息進行及時更新，通過微信等網絡平臺實時更新書籍信息。

針對噪音問題，天津理工大學圖書館應分析噪音來源，針對各類噪音制定預防措施，加強對公共活動區域的監管。如對于館內公共活動區域學生間的嬉笑聲、自習室內的討論問題聲及安靜區域的電話聲等，可設置標示引導學生降低討論問題的聲音，同時設置專門的電話區域，降低噪音對學生的干擾。同時，也應改進圖書館的管理方式，提倡工作人員的“輕音”服務，創造安靜的環境[11]。

針對網絡設備不穩定問題，天津理工大學圖書館應不斷更新網絡硬件設備，合理進行無線網絡布局，使無線信號覆蓋全館，包括休息區和衛生間等區域，同時注重解決網絡系統漏洞，保證網絡的穩定性和安全性。

5 結語

傳統的FMEA很少應用于服務業，且不會考慮用戶的感知，但實際上隨著社會的進步和市場的競爭加劇，在對用戶服務的過程中，各機構和組織越來越需要感知用戶的體驗。因此本文在采集人因指標后，通過大量問卷調查、走訪用戶，應用韓亞娟等改進后的FMEA評價方法計算用戶對圖書館服務工作內容的容忍區域，將感知服務質量與FMEA相結合，建立了適用于圖書館內部人因設計的失效模型，以更加精確地找出人因設計上的缺陷，幫助圖書館改進服務上的各類問題，提升服務質量。由于各圖書館的建設進程各不相同，潛在的失效影響因子也有所不同，因此各圖書館應實地調查其用戶的人因指標影響程度，提高圖書館內部設計失效模式的嚴重度、頻度和探測度的準確性，找出潛在的設計失效模式，再根據自身風格，在被大多數用戶認同的前提下，有的放矢地改進和提升圖書館服務質量和水平。

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