基于认知心理学的可视化管理选择与应用

摘 要：为实现生产企业的透明化、全方位管理,加强生产现场的监控,提高隐藏危险应急反应速度,提升管理者对企业的信息搜集效率,通过认知心理学人类认知世界的信息极限理论与可视化管理以及可视化技术应用的结合,介绍了可视化管理的研究范围和应用概述,并提出了运用认知心理学理论建立人类有限资源理论函数,同时以理论函数为指导构造了可视化管理在企业实施中选择的方法框架.

关 键 词：可视化管理认知心理选择方法原则

中图分类号：G420文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）05（a）-0150-04

可视化管理,亦称“看得见的管理”,其是管理与IT系统的结合,旨在解决企业信息量过多、信息传递存在失真性和不及时性、管理者认知决策存在局限性等问题,提高企业处理问题的效率,实现企业全部业务线、生产线的透明化管理.

1可视化管理的范围和应用（定位）

1.1可视化管理研究范围

可视化管理的研究大体上是由现场目视管理的过程过渡到现场结合IT可视化技术管理的过程.其中,对于可视化管理的研究东方专家以现场管理和目视管理为主,即注重于用眼睛观察生产过程的管理,体现了主动性和有意识性[1].现场可视化管理表现为看板管理、目视管理、可视力、现场管理等,主要方法工具有5M标准管理、5S管理、看板管理.其中5M即man（人）、machine（机器）、material（材料）、methord（方法）、measurement（衡量）的管理,而5S管理即整理、整顿、清扫、清洁和素养的管理[2].而目视管理是以红牌、看板、信号灯等方法为主导趋势[3].

西方学者在可视化管理的基础上,首先提出研究如何利用IT系统是现场的信息得到充分的收集、有效整合、加强关联性等使得管理决策更为科学有效.其可视化管理中运用的技术发展过程为科学计算可视化技术、数据可视化技术、信息可视化技术、知识可视化技术.如图1所示

针对上述东西方学者的研究方向,可视化管理的研究主要范围三个方向：（1）对于海量信息的数据挖掘和智能处理；（2）可视化管理界面组织结构、图像渲染、模块分类等的技术研究；（3）基于上述两个方面的系统开发应用[7].

1.2可视化管理的应用概述

伴随着企业信息资源的指数方式上升,形成了信息大爆炸现象.企业如何在利用有效的信息决策和管理是企业生存的第一要素,第一,如果依靠手工输入、人工统计发觉有效信息,那么企业的业务效率将会随着信息的增多而逐渐降低,而且海量信息反应的重大问题人难以立即清晰识别,特别是对企业内部的生产事务处理、财务事务处理、运输事务处理、销售事务处理、安保事务处理等等多事务多信息的处理人工显得有心无力；第二,大多数企业存在多种内部信息系统的应用,如OA系统、财务管理系统、电力系统等等,这些系统由于开发厂家采用不同的数据结构和编码技术,导致信息资源综合利用率差,信息之间没有交互使用；第三,企业每日业务繁重,形式变化快,如何有效跟踪信息潜在关系依靠企业管理人员人力资源难以实现,精神成本也很高；第四,信息传递存在已丢失性,特别在层级比较多的企业,基层问题信息反馈到高层领导决策时不仅信息真实性有所贬低,而且时间丢失严重；第五,现有办公没有针对员工认知心理的设计,导致员工易于疲惫寻找信息,疲于界面设计不够人性化而工作效率难以提高.

针对以上问题,可视化管理综合管理学、电子信息技术学、神经科学、心理学等学科,通过数学建模、系统建模、软件开发,硬件设备的研究,信息的可视化管理克服了传统的图像、字符、统计分析等手段的弊端,帮助人们从海量数据困扰中解救出来,并探索无法目视的物体结构和特性,从而实现“分析客观数据、认知自然规律、解密大自然”的目标.

2可视化管理的判定标准与方式选择

通过对可视化管理研究范围的了解以及可视化管理的实际应用领域的研究,本部分针对可视化管理中“以人为本”的选择原则进行阐述,结合认知心理学相关理论旨在解决企业各层次领导的不同可视化方式的需求.

2.1认知心理有限资源理论

心理资源是人类信息加工过程所消耗的资源和能量,外界刺激信息指进入认知范围内的信息（被感觉器官接收到的信息）,信息处理效率指单位时间内处理信息的量和信息反应、处理的准确率,心理素质是人类处理信息时的基本技能和心理状态.那么心理资源可用公式表示R：R等于f（i,p）[8].

R为心理资源；

i为外界信息；

p为信息加工、处理；

f为心理资源函数.

物质世界的信息是多彩多样的,而资源是稀缺的.在稀缺的资源条件下,西蒙认为一切管理行为都有一个内在约束——可用资源的稀缺性,这种约束可能是生物生理、心理的限度,而人类理性是在这个限度之内起作用的[9].如此,f将不是i、p无限制的投入转变为无限制的R产出.人类的有限度的资源（心理能力）,给理性的发挥和利用划定了界限,且仅仅是在有限性的领地里,才存在着组织与管理理论生长的真正土壤.这就决定了人的心理活动或精神现象必定是节约的,人类需要有效的配置心理资源.这些“有限、稀缺”的约束是通过对进入“人脑”的信息进行感知、识别、选择和过滤,以及注意、思维、记忆、决策等稀缺心理资源来实现的[10].认知心理学相关的实验研究表明,大脑信息加工过程确实存在着心理资源“有限”Simon（1988,1989）认为心理资源有限主要分为感知能力资源有限、注意力资源有限、信息加工过程资源有限、记忆能力有限.

本文作者根据上述理论以及函数进行相应扩展,建造认知心理学函数如下：

R等于F1（I）/F2（P）×[F3（S）+F4（E）]

R为心理资源,即人类信息加工过程所消耗的资源和能量；I为外界信息,即进入人认知范围的信息；

P为信息加工、处理；

S为信息展现方式,如文字表示、图画表示、图表表示等；

E为受教育程度；

F为函数.

该理论主要观点就是人的眼睛接受信息有极限、大脑的信息处理加工过程存在极限.而可视化的设计就需要避免心理资源的无效配置,过滤掉干扰数据和无效信息,并且利用可视化技术深度探索、挖掘数据背后的信息.及时将有效信息呈现给管理者做出决策,同时使管理者最大限度而又“心情愉悦”的接受信息.

该函数旨在表示人类接受信息并处理的极限基本限制函数,具体解释如下.

通过人类基本信息加工效率F1（I）与进入人认知范围信息函数F2（P）来表示两个信息,一方面为人类认知的信息范围并不是无穷大,处理信息的速度同样不具无限性；另一方面表示当基本加工信息效率F1（I）与进入人认知范围信息函数F2（P）比值寻求最优时候人类信息加工过程所消耗资源和能量才能减少.其次在[F3（S）+F4（E）]函数中选取信息展现方式和受教育程度最为次要影响因素,主要因为这两个方面是影响人类当时处理当下信息的主要因素,不过不是人类处理信息的绝对因素.这一点是基于人类最为高等生物本身具备处理问题能力,即使F4（E）等于0,但是信息展现方式的等级评分也不会为零（因为只要是信息的存在,必然有它呈现的方式）,这样这个R函数就不可能为无效函数出现为零现象.

综上所述,本函数综合人类认知心理学与人类本能生物学,得出人的认知存在极限,并称述了主要影响其极限的因素.

3可视化方式设计

可视化方式作为可视化管理的研究分支,本文作者以认知心理有限理论作为理论支撑,结合可视化管理的各层次管理者需求进行可视化方式的选择研究,并提出了可视化方式选择模式以及具体应用.

3.1可视化方式设计准则

根据认知心理学的理论函数,在可视化管理的方式选择上以“以人为本”的设计理念,即设计准则侧重于用户的使用界面、由受教育程度决定的信息接受能力等,使采用可视化管理的管理者和参与的工作人员在心情愉快前提下高效工作.（如表1）

因此,可视化方式首先应符合工作人员的认知规律,这样不仅能有效提高工作效率,使工作人员最快接受新的信息并及时处理.其次,应符合工作人员的工作习惯,每一个行业拥有不同的职业特性,比如会计对于数据的排列方式、电气自动化研究者对三维图像建造都有固有的使用习惯,可视化方式选择贴合他们的使用习惯可使工作人员尽快熟练可视化管理使用方式.第三,应注意符合管理对象的现场场景.

3.2可视化方式的种类

一般而言,企业信息可视化方式很多,如结构化文档、表格、公式符号、启发式草图、概念图、可视化隐喻、知识地图、模拟图像等.总的来说可分为5种：概念图、草图、可视化隐喻、知识地图、模拟动画和视频.

（1）概念图.

概念图是主题的概念及其关系,其通常将某一主题至于各种图形中,用曲线将相关的关系连接,并表明概念的关系、内容和意义.常用概念图有Pichart、Venn、Pyramid、Circles、Bares、Network、Synergy、3D简图等.概念图有助于明确各信息的关系,降低信息的复杂程度,并使抽象的信息容易理解,辅助认知.概念图在煤炭企业可视化管理较常用.

（2）草图.

草图是对信息和知识的特殊描述,是粗略的信息图画,或者是信息加工过程更精确的细节.常用的草图工具有tablet-PCs、思维导图、windows和office图形设计软件等.草图描述了信息加工过程和知识处理的关键特征,快速有效的使信息形象化；其形式灵活多样,便于理解,并吸引工作人员的注意.

（3）可视化隐喻.

可视化隐喻指用图形化方式展示具体现象,并通过形象的视觉特征将抽象的信息、知识与特定域关联,并传达抽象的概念、知识的信息.其常使用自然物体、现象、行为、概念和人造物体,描述结构化信息,也可传达信息中隐含的知识.

（4）知识地图.

知识地图是企业内部知识导航图,显示不同知识之间的动态关系,一般其由知识节点、知识关联、知识链接和知识描述四部分组成.知识地图一般分为资源层、描述层、图表层,其中图表层描述知识资源的整体状态,描述层描述单个知识对象的信息,图表层、描述层是知识资源层的可视化映射.

（5）模拟动画与视频.

模拟动画和视频是用以IT支持的具有交互方式的信息可视化方式,让工作人员控制、交互并操纵的不同类型的信息,并通过模拟和识别技术促进信息发现、知识的传播和创新.其作用是通过信息交互,帮助在各种背景下问题的发现、解释、讨论,促进工作人员之间的协作和交流,以及获得新的知识.

3.3可视化方式的选择流程

通过全文前部分对可视化管理的设计原则以及可视化方式的设计准则的研究,并且结合认知心理学有限资源理论的扩充和发展,本文作者构造了可视化方式的选择模型,根据模型选择企业各层领导的可视化方式的权限以及信息数据挖掘程度等.设计如图2所示.

上述模型通过提出问题、结合工具初步解决、利用判断方法解决问题、反馈修正解决方案的流程建造.

首先,根据目标对象如煤炭企业的管理对象的属性（生产环节、销售环节、人力资源）、管理类型（纵向金字塔管理、横向扁平式管理等）以及管理职能（高层全局战略管理、中层各部门业务生产线管理、基层技术控制）的数据,进行数据的整理挖掘,并依照现有的可视化方式,对比不同的数据得出不同的可视化方式与数据挖掘结合考虑的方案.如针对人力资源部经理（中层管理人员）对人力资源的管理采取纵向金字塔式管理类型,搜集经理管理过程中需要搜集的各部门职工工作信息、性格信息、喜好信息等,通过数据挖掘的软件处理初步进行数据关联,初步提取有效信息并为下一步最准备.其次,根据认知心理学有限资源理论,初步栓选出第一步方案中不最优的方案,并适当根据认知心理学函数调整方案.如某一部门采取横向扁平式管理方式,由于部门信息过大,管理人员几乎难以按时浏览全部信息或者有效及时处理信息,这就需要根据认知心理学函数调整方案,可以采取F4（E）函数表达的受教育程度更换就职人员,雇佣更适合这个职位的人,也可以依照F3（S）函数表达的信息展现方式引进ERP等系统进一步处理信息,使信息达到管理人员更为及时,更加精炼.

再次,将初步方案的数据利用AHP层次分析法、模糊评价法计算,利用数据比较各方案优劣,得出暂行方案.

最后以实际可视化工作的反馈信息再次调整可视化方式的选择.

3.4可视化方式选择模型应用

依据可视化方式的选择模型,结合认知心理学的理论以及模糊综合评价法的计算,初步得出各层次管理者对可视化方式的需求如下.

（1）高层管理：战略管理具有预测性、综合性、关联性强的特点,所以高层管理人员需要将中层管理人员反应的问题及时的处理、将各部门隐藏的各种信息以及外部环境综合考虑,这就需要以实时的、及时的各部门上报报告进行数据挖掘,通过简洁明了的图表、文字反应,并能及时了解各部门系统的工作情况,迅速给予指导和意见.比如对待外部新的竞争者的进入,高层管理人员需要根据技术部门提供的现有专利发明以及与其他企业的对比数据、销售部门的销售现状以及外部环境的销售平均水平、财务部门的资金运用状况进行数据挖掘,通过可视化方式建立的应用界面迅速获得信息并综合各方面因素及时作出决策.

（2）中层管理：中层管理人员具有承上启下的重要作用,不仅要对基层管理人员做好指导工作,也需要合理为高层领导提出建设性意见.所以中层管理的可视化方式主要以综合基层管理反馈信息为主,指导性的解决基层管理人员反映问题,并且远瞻性的提出部门发展计划,切实了解基层管理人员动向,了解公司整体发展规划.比如财务部门对于会计、出纳、盘查人员等每天的工作汇报可以及时收集并且处理,同时根据公司发展规划进行财务杠杆应用并将财务状况及时反应给高层领导,使高层领导对公司财务有准确理解并能为公司争取闲置资金灵活运用.

（3）基层管理：基层管理主要面对是正在发生的、频发发生的、具体的特性,需要针对生产、销售、财务等细小的问题及时作出反应,所以基层管理人员的可视化方式以及时、准确为主,通过及时反应现场工作出现的各种问题特别是突发安全等事件作出反应,防止使问题出现蔓延才发现.比如对煤矿的井下天然气浓度不仅需要安装警报器,而且需将现场视频以及警报器数据及时传输到基层管理人员操作界面上,并相应以醒目红色闪烁图形进行警告.（如表2）

4结论

可视化技术通过东方、西方各专家的发展已经进入较为成熟的阶段,此时通过将可视化技术与管理的结合,首先对企业生产、销售等环节的信息处理,然后经过认知心理学理论将信息有效展示,最后呈现给管理者进行高效决策.因此,可视化管理方式以认知心理学有限理论为基础,IT技术数据挖掘和APH层次分析法、模糊评价法为方式选择可视化管理方案,可以有效准确解决企业对可视化管理的要求,为企业管理注入更强活力.