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VDT办公室照明影响员工绩效的研究动态
来源:《照明技术与设计》2022年1-2月 | 作者:admin | 发布时间: 2023-02-20 | 1374 次浏览 | 分享到:
办公室照明对VDT作业者的工作表现有重要影响。本文对近5年天然采光和人工照明影响VDT作业者绩效的实验研究进行了系统回顾,总结了VDT作业者工作绩效的评估方法,即绩效任务评估、生理数据评估和主观评估,其中绩效任务又分为模拟工作类和诊断测试类。各项实验研究的结果按天然采光和人工照明分类讨论。结果显示,采光口易成为VDT办公室的大面积眩光源干扰员工工作,能兼顾观景视野和改善采光口眩光的遮阳设施是提高绩效的关键。针对人工照明各项参数,研究显示不同任务类型受影响效果不同,部分任务类型还受照明参数和个体差异的交互作用影响,因此建议将动态照明个性化曲线作为未来研究重点。

重庆大学建筑城规学院 高立蕾

山地城镇建设与新技术教育部重点实验室 严永红


关键词:办公室照明 VDT作业者 工作绩效



引 言



  照明包括天然采光和人工照明。照明数量和质量通过直接影响人的视敏度和对比灵敏度等视觉功能,影响人的视觉作业绩效[1]。此外,照明还能产生非视觉效应,因此涉及情绪和认知功能的任务绩效也可能会受光照环境影响[2]。改善光环境的质量可以提高工作效率[3-7],具体影响效果因办公室类型而异[8]。传统办公室以桌面作业为主,研究人员对其照明影响员工绩效的具体效果已经进行了大量研究[9]。但是,无纸化办公是未来的发展趋势[10]。视觉显示终端(Visual Display Terminal)在工作中的应用日渐普遍[11],依赖计算机执行的工作任务增多[12],例如通过网页阅读信息、处理数据、写报告和发送电子邮件等。

  目前VDT作业已成为现代劳动中具有代表性的作业形式之一[13]。Vries 等[14]认为,员工绩效在VDT办公室里受照明影响的反应可能比在传统办公室更显著。近5年,关于VDT办公室照明对工作人员的绩效表现的影响研究已取得一定成果。因此,本文从照明影响VDT作业者绩效的评估方法和影响效果两方面述评已有成果,力图推进该领域的研究进程,为现代VDT办公室的照明设计实践提供指导。



1、文献检索和筛选



  以主题词“照明(illumination)”、“视觉显示终端(VDT)”和“绩效(performance)”为基本条件,检索Google Scholar、Web of Science和SAGE Journals等数据库中2015年至2020年8月期间所发表的文献,检索到与主题紧密相关的文献36篇,全部检索词见表1;在中国知网、万方数据库等以“照明/光环境”、“VDT”和“绩效”进行主题检索,共检索到文献5篇。国内外文献总量为41篇,对所有通过筛选的文献进行了研究方法和影响效果的分析,考虑到不同光源对人的绩效影响有差异[15],且发光二极管(Light Emitting Diode)灯是办公室照明未来的发展趋势,因此分析影响效果时剔除10篇以荧光灯作为实验光源的文献。结果表明VDT办公室照明和员工绩效之间具有显著相关性,各项实验研究的结果将分类详细讨论。

表1 在线数据库中使用的英文检索词



2、VDT作业者工作绩效的评估方法



2.1      绩效任务评估

  VDT办公室照明影响作业者绩效的实验研究中常见评估方法可分为三类,分别是客观的、主观的和生理的方法。客观评估方法大致可分为两类,一是模拟真实VDT工作类,被试需执行从实际任务中拆分出的绩效度量任务,典型的有文本输入(英文[9,16-18]、波斯语[15])、阅读理解测试[16,19]、战略管理模拟评估[20]等。使用模拟工作方法时,模拟任务必须与真实VDT的办公室工作相似。随着信息时代的发展,VDT作业人员需要处理的工作任务日渐复杂化,简单任务已无法充分衡量VDT脑力工作者的绩效,Ishii等[21]开发了一个基于工作状态转换模型的新评估方法,通过假设VDT脑力工作者在执行高难度认知任务时,会在工作、短期休息和长期休息状态之间来回切换,利用注意力集中状态在总任务执行时间中所占比率(concentration time ratio,CTR)衡量脑力工作表现。具体任务是收据分类,要求被试根据日期、交易类型、和金额将收据分为27类之一。被试通过按下显示屏上的27个按钮来记录分类结果,对每张收据的反应时间以每次按下按钮间的时间间隔来衡量,时间记录在计算机后台程序中,CTR最终等于集中状态下的平均回答时间与任务数量的乘积除以总任务时间。


图1  工作状态转换模型(图片来源:文献[21]


图2  分类收据(左)和输入结果的界面(右)(图片来源:文献[21]

  二是诊断测试类,通过软件测试程序衡量被试某方面的能力,推断其在使用该能力的工作类型下的绩效情况。这些测试由简单的原始任务组成,比较常用的是空间可视化能力(心理旋转测试[22,23]、绘制截面图[24]、心理切割测试[24])、任务转换能力[22,25,26]、发散与收敛思维[14,27]、持续注意力(舒尔特网格[9]、go/no-go任务[15,22,28-30]、精神运动警戒任务[28,31,32]、Eriksen flanker task[28]、持续表现测试[29]、麦克沃斯时钟警惕任务[23,33,34]、Stroop任务[14,26,32-36]、信号检测[37])、工作记忆(单词记忆[15,35]、N-back测试[29-32]、运算广度测试[26])、和视觉绩效类测试(FrACT软件[1,9,14]、目标可见度[10]、视觉搜索[2,33,34,37]),例如Petros J.Katsioloudis等[24]为测试工程师的空间可视化能力,在不同光环境下展示3D立体模型,要求被试选择出正确的横截面。

2.2  生理数据评估

  生理学方法通过心电图[9]、泪膜结晶质量[2]和脑电图等[38]生理指标,反映工作人员的疲劳程度。此方法假设生理信号与神经系统活动存在某种关系,当被试长时间工作时,他们会变得疲劳,进而导致神经-行为测试结果变差。例如,脑电图β波和活跃的精神活动现象有关,Zhang等[38]通过感觉运动节律(SMR)波、α波和β波的功率比来分析被试者的注意力状态,即(SMR+Middle Beta)/Theta。虽然这种方法可以得到客观生理数据,但是必须准备心率监测器等设备,这可能会限制被试的活动。除照明外,其他因素也可能对被试者的生理反应产生影响,因此使用该方法时需要一个稳定和控制良好的实验环境,保证获得数据的可靠性。

2.3  主观评估

  自我评估方法主要是通过问卷和访谈[38]收集与工作绩效相关的信息,常用的问卷评估工具为工作效率主观评价问卷[2,14,16,33,34]、卡罗林斯卡嗜睡量表[14,15,23,31-34,39]和斯坦福嗜睡量表[29],结果可以进行定量和定性分析,但是自我评估法易受被试心理因素影响,Clausen的实验表明[40]被试自我评估工作绩效的提高量比实际情况要大得多,因此实验过程中应避免被试注意到实验目的。所有评价方法都有各自优缺点,建议开展实验时将生理与主客观方法结合使用。对于不同的任务类型,适宜的照明条件可能存在差异,因此需要进行分类详细调查,以便为有不同工作任务的员工提供舒适的照明环境。



3、天然采光影响VDT作业者绩效的实验研究



  在建筑光学与生物医学领域,健康照明还包括天然光对被试作用与影响的研究[41]。调查表明,60%~85%的办公室工作人员偏好天然光作为照明来源[42]。Boubekri等[43]通过对比在无窗和天然光充足的环境中工作人员的健康状况,也建议办公建筑设计应注重使用天然采光。同时,天然采光对办公室员工的绩效也有影响[44],当工作场所的天然光与人工照明有效结合时,工作人员的绩效能提高约5%~15%[42]。近5年,具体的实验研究集中在两方面,即采光口和遮阳设施对VDT作业者绩效的影响。

3.1  采光口影响VDT作业者绩效的实验研究

  天然光是最重要和最受员工欢迎的照明光源[34],其透过采光口进入室内,为VDT作业者提供昼间照明。工作空间布局对采光口设计有重要影响,工作人员离采光口太近会导致眩光[45]和夏热冬冷的问题[46]。采光口与周围墙面形成强烈的亮度对比,成为大面积眩光源,也会潜在增加作业人员视疲劳和头痛风险[47]。之前的研究已充分证实不舒适眩光会影响VDT作业者的视觉绩效[19]。最近RG Rodriguez等[35]进一步研究了采光口形成的大面积眩光源对VDT作业者注意力和工作记忆的影响,32名被试(男=7,女=25)在模拟VDT办公室的两种眩光环境下(阳光直射和漫射在工作平面)进行Stroop任务和记忆测试,结果显示绩效存在差异。这证明,采光口成为眩光源确实严重危害员工的VDT任务绩效,因此对于工作要求高的VDT办公室,将不舒适眩光降至最低是采光设计的必须要求。

  采光口还为VDT办公室员工提供了观景视野,在工作场所提供适宜的观景视野对于工作人员的绩效、舒适和幸福感非常重要[46]。Ko等[27]的一项有86名VDT作业者(男女各半)参与的剑桥脑科学绩效实验表明,办公室有观景窗口和无窗条件显著影响员工的工作记忆和注意力,在有窗条件下被试的工作记忆测试分数比无窗条件下高6%(P<0.01),注意力测试分数高5%(P=0.03)。实验中被试仅通过窗户与自然产生视觉联系,但工作记忆和注意力的改善结果与实际接触自然环境[48]后效果一致。Kong等[45]的调查表明为员工提供办公室开放式布局和采光口适宜的观景视野能提高其对眩光的耐受性。由此可见,能兼顾观景视野和最大程度改善采光口眩光的遮阳设施对于VDT作业者的绩效提高非常重要。

3.2  遮阳设施影响VDT作业者绩效的实验研究

  百叶窗是办公室最常使用的遮阳设施,F Leccese等[33]在一项实验中测量了两种不同场景(百叶窗遮阳环境和无遮阳环境)下VDT作业者的工作绩效,其中被试完成了基于计算机的持续注意力、字母搜索和警惕性测试任务。每次实验持续约30min,共有26名被试参与(男=17,女=9)。比较使用百叶窗遮阳系统和无遮阳场景的结果显示,在持续注意力测试中被试的成绩有显著差异,使用百叶窗提高了被试在Stroop任务中的表现。在M Oner等[34]的研究中也得到了类似发现,其还将眨眼率和闭眼百分比与持续注意力测试中的反应时间关联分析,数据表明具有显著相关性,后续研究可将此用作VDT作业者持续注意力的客观生理指标。

  除了百叶窗外,电致变色玻璃技术的出现,释放出积极影响VDT作业者绩效和健康的巨大潜力[49]。电致变色玻璃通过将薄涂层从透明变为有色,动态控制天然光以减轻眩光[50],其还可有效过滤有益蓝光,这为调控员工的昼夜节律提供了可能性。Boubekri等[20]对比了30名VDT作业者(男=19,女=11)在装有电致变色玻璃和传统百叶窗的办公室环境中的认知能力和睡眠差异,发现被试在装有电致变色玻璃条件下工作一周后,代表综合绩效的战略管理模拟得分提高了42%,睡眠时间也平均延长了37min。该技术似乎通过影响昼夜节律改善了VDT办公室员工的综合绩效和睡眠质量。此外Choi等[51]的一项耗时一年的调查显示,电致变色玻璃技术的动态特性增强了VDT作业者对环境的感知,与使用百叶窗的办公室相比,员工的工作效率、注意力和警觉性分别提高了21.7%、12.7%和29.4%。

  同时,在一项有10名VDT办公室职员(男=3,女=7)参加的实验中,Jamrozik等[26]对比了工作人员分别在全遮光窗帘、网格遮光窗帘和动态变色玻璃遮阳场景下工作两周的运算广度、Stroop任务和幅度/奇偶测试成绩,结果显示在网格遮光窗帘和动态变色玻璃遮阳场景下VDT作业者的工作记忆和注意力均有所改善。这些结论表明了使用电致变色玻璃对VDT作业绩效的有益影响。不局限于该遮阳设施,建筑师在设计、建造和翻新VDT办公楼时,应因地制宜地设计采光口和选择遮阳设施类型,有效利用天然光和景观视野。



4、人工照明影响VDT作业者绩效的实验研究



  VDT作业者的绩效受多种环境因素影响,其中光环境是最重要的因素之一[52],光照会显著影响办公室员工的昼夜生理节律[53,54]。与普通办公室员工相比,VDT作业者接触人工光的时间更多。因此,创造良好的人工照明环境对VDT作业者提高工作绩效非常重要[7]。使用LED灯具进行照明是VDT办公室的发展趋势,LED灯具寿命长和色温可调等特性也使实验光参数更易精确控制[55]。先前的研究显示人工照明似乎对不同类的工作任务有不同影响效果[56,57]。近5年研究人员主要关注各人工照明参数在昼间对不同类型VDT任务的影响效果,包括照度、色温、光谱组成和动态照明模式等方面,部分研究还探讨了个体差异性。

4.1  人工照明对VDT作业者绩效的有益影响

  相关研究揭示了人工照明对VDT作业者绩效的有益影响,如持续注意力[9,28,29]、复杂脑力任务[21]、视觉绩效[10,52]和工作记忆[28,29]。照度和色温作为人工光环境的重要属性,两者影响VDT作业者绩效的交互作用被研究人员注意到。Taotao Ru等[28]人的一项研究对比了57名VDT作业者(男=19,女=38)在照度(100lx/1000lx)与色温(3000K/6500K)组合光环境下的精神运动警戒、go/no-go、Eriksen flanker和工作记忆任务绩效,结果表明照度和色温之间没有显著交互作用,VDT办公室人工照明的色温对持续注意力、抑制无关信息和工作记忆的影响程度小于照度。此外,Sithravel等[39]的研究显示在不同的时间提供不同的照度水平可能会有效提高VDT办公室员工的工作绩效,这证明了探索动态照明模式的重要性。针对VDT办公室的动态照明曲线,Seyyed AZ等[52]提出在电站控制室等需要轮班的VDT作业场所,应在每个轮班的末期时段增加桌面照度水平,以防止因嗜睡[58]和疲劳[59,60]出现错误和意外事故。M.B.C.Aries等[23]则建议不能直接将实验室环境得出的动态照明曲线应用到真实办公环境,其对比了模拟实验室和真实办公室中各20名被试在两种动态照明模式下的空间可视化能力和注意力,如图3所示,结果显示真实办公环境与实验室所得结论不一致。

图3  动态照明程序的示意图(图片来源:文献[23]

  VDT办公室最常用的照明方式为一般照明,H Ishii等[21]通过一项有24名VDT作业者(男女各半)参与的收据分类任务发现,保持水平桌面照度750lx不变,在工作区域增加450K~6200K高色温局部照明而降低环境光照度至300lx,既提升了员工复杂脑力任务集中时间的5个百分点又节约了41%能耗。这与Wang等[9]和Joines等[16]的实验结论一致。

4.2  人工照明对VDT作业者绩效的其它影响

  除了有益影响,Cajochen等[31]的研究发现与LED光源相比,全光谱LED对VDT作业者的注意力和工作记忆没有显著的统计学改善,但是被试在全光谱LED下的视觉舒适度更好,早晚感觉更清醒和更快乐。Vries等人[14]的研究也显示增加墙面亮度对VDT作业者的持续注意力、发散思维和收敛思维没有显著影响。Jung等[55]的实验还显示光环境不合理会对VDT作业者的绩效产生破坏效应。与400lx相比,被试(N=16)在1000lx照度水平下长期记忆能力受损,单词片段记忆任务表现更差,记忆率由60.42%下降至52.68%(P=0.028)。

  对于VDT作业者,还要注意视频显示终端的设置差异对绩效的影响。Li等[37]建议黄光环境下使用VDT高亮度显示黑色任务界面(0.45cd/m2),而白光下使用中等亮度显示白色任务界面(52cd/m2)。Kazemi等[29]和Yoshimura等[10]还调查了屏幕光谱对VDT作业者绩效的影响,结果表明使用屏幕光谱过滤软件减少短波蓝光不会影响屏幕可见度[10],对医疗急救中心的30名女性夜班VDT作业者的工作记忆、注意力和警觉性有改善作用[29]

4.3  人工照明影响VDT作业者绩效的个体差异性

  相关研究[28]表明VDT作业者的工作绩效受人工光环境的照度和相关色温影响,其中部分学者注意到了个体差异性。Hartstein等[22]对比了分别在3500K和5000K的光环境下19名男性和21名女性VDT作业者的任务切换、注意力和空间可视化能力差异,发现在5000K的光照下女性的任务转换反应时间减少了约10%,而男性减少了在注意力测试中的反应时间,这表明较高的相关色温照明对VDT作业者绩效的影响与性别有关。除了性别差异,张文力和严永红[30]的研究表明VDT作业者的中医体质显著影响其对光环境的适应性和主观偏好,在其调查的207例样本中最典型的体质是平和质与阳虚质,32名VDT作业者(平和质与阳虚质各半)分别在固定(500lx/4000K)和偏好光环境下完成N-back、go/no-go任务和KSS量表等测试,见表2,结果显示平和质VDT作业者在偏好光环境下工作状态更好,而阳虚质在固定光环境下更好,具有更佳的光环境耐受性与适应性。

表2  各被试组偏好光环境参数表(表格来源:文献[30]

  Smolders等[61]的研究还发现照度对办公室员工绩效的影响与实验时间有交互作用,被试在早晨处于强光下,比在下午绩效表现更好。Yang等[25]表示这可能受被试的睡眠类型影响,即被试主观上对睡眠和清醒时间的偏好。59名被试在起床1.5h和10.5h后分别完成任务切换能力测试、精神运动警戒任务和卡罗林斯卡嗜睡量表,实验数据表明夜猫型VDT作业者在1200lx/6500K下的任务切换速度更快,而晨鸟型VDT作业者在200lx/6500K下更快,且1200lx的照度可以显著提高两种时间型VDT作业者实验临近结束时的主观警觉性[25]。针对警觉性实验时,Correa等[62]提示人工照明对警觉性的影响效果取决于个人实验前的警觉状态,被试基础警觉性越高,富蓝光环境刺激后警觉性提升越明显。上述结果表明,在VDT办公室照明系统的设计中,应考虑不同类型的个体差异。


5、讨论与总结



  照明显著影响VDT作业者的工作绩效,目前的研究表明这些影响取决于任务类型,其中部分类型还有性别和时间型差异,例如任务切换和注意力测试。照明参数和个体差异的交互作用对任务类型的影响程度还未得出系统性结论,仍需进一步研究。目前大多数实验是在特定实验室光环境中进行,但Aries等[23]的实验显示在真实办公环境与实验室所得结论不一致,这强调了将实验室所得结果应用于实际工程前,进行实地研究的重要性。实验持续时间在不同研究中差异较大[56],这可能使绩效结果受影响。因此,后续应开展长期实验,得出长期研究结论。

  适宜的天然采光比人工照明更有利于VDT作业者的昼夜节律,提高睡眠质量也有利于工作效率。各项研究表明办公室的采光口易成为大面积眩光源干扰VDT作业者,适宜的遮阳设施设计是实现天然光有效利用的关键。此外采光口提供的景观视野同样重要,遮阳设施还应兼顾员工的观景视野。动态照明是照明研究的新趋势之一,天然采光和人工照明都在朝着动态化发展。VDT作业者主要在室内工作,昼夜节律和绩效受照明影响大,探索动态照明模式对于VDT作业者非常重要。降低一般照明的照度,增加局部照明有利于员工的绩效表现和节能[21],这为个性化的动态照明模式发展提供了支持。但个体差异造成的影响,还未被充分研究,因此建议将VDT作业动态照明个性化曲线作为未来研究的重点。总之,VDT办公室照明对员工的绩效有显著影响,为了探索适宜的动态照明模式,还需要更多的研究。


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