基于認知心理學的可視化管理選擇與應用研究

摘 要：為實現生產企業的透明化、全方位管理，加強生產現場的監控，提高隱藏危險應急反應速度，提升管理者對企業的信息搜集效率，通過認知心理學人類認知世界的信息極限理論與可視化管理以及可視化技術應用的結合，介紹了可視化管理的研究范圍和應用概述，并提出了運用認知心理學理論建立人類有限資源理論函數，同時以理論函數為指導構造了可視化管理在企業實施中選擇的方法框架。

關鍵詞：可視化管理 認知心理 選擇方法 原則

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（a）-0150-04

可視化管理，亦稱“看得見的管理”，其是管理與IT系統的結合，旨在解決企業信息量過多、信息傳遞存在失真性和不及時性、管理者認知決策存在局限性等問題，提高企業處理問題的效率，實現企業全部業務線、生產線的透明化管理。

1 可視化管理的范圍和應用（定位）

1.1 可視化管理研究范圍

可視化管理的研究大體上是由現場目視管理的過程過渡到現場結合IT可視化技術管理的過程。其中，對于可視化管理的研究東方專家以現場管理和目視管理為主，即注重于用眼睛觀察生產過程的管理，體現了主動性和有意識性[1]。現場可視化管理表現為看板管理、目視管理、可視力、現場管理等，主要方法工具有5M標準管理、5S管理、看板管理。其中5M即man（人）、machine（機器）、material（材料）、methord（方法）、measurement（衡量）的管理，而5S管理即整理、整頓、清掃、清潔和素養的管理[2]。而目視管理是以紅牌、看板、信號燈等方法為主導趨勢[3]。

西方學者在可視化管理的基礎上，首先提出研究如何利用IT系統是現場的信息得到充分的收集、有效整合、加強關聯性等使得管理決策更為科學有效。其可視化管理中運用的技術發展過程為科學計算可視化技術、數據可視化技術、信息可視化技術、知識可視化技術。如圖1所示

針對上述東西方學者的研究方向，可視化管理的研究主要范圍三個方向：（1）對于海量信息的數據挖掘和智能處理；（2）可視化管理界面組織結構、圖像渲染、模塊分類等的技術研究；（3）基于上述兩個方面的系統開發應用[7]。

1.2 可視化管理的應用概述

伴隨著企業信息資源的指數方式上升，形成了信息大爆炸現象。企業如何在利用有效的信息決策和管理是企業生存的第一要素，第一，如果依靠手工輸入、人工統計發覺有效信息，那么企業的業務效率將會隨著信息的增多而逐漸降低，而且海量信息反應的重大問題人難以立即清晰識別，特別是對企業內部的生產事務處理、財務事務處理、運輸事務處理、銷售事務處理、安保事務處理等等多事務多信息的處理人工顯得有心無力；第二，大多數企業存在多種內部信息系統的應用，如OA系統、財務管理系統、電力系統等等，這些系統由于開發廠家采用不同的數據結構和編碼技術，導致信息資源綜合利用率差，信息之間沒有交互使用；第三，企業每日業務繁重，形式變化快，如何有效跟蹤信息潛在關系依靠企業管理人員人力資源難以實現，精神成本也很高；第四，信息傳遞存在已丟失性，特別在層級比較多的企業，基層問題信息反饋到高層領導決策時不僅信息真實性有所貶低，而且時間丟失嚴重；第五，現有辦公沒有針對員工認知心理的設計，導致員工易于疲憊尋找信息，疲于界面設計不夠人性化而工作效率難以提高。

針對以上問題，可視化管理綜合管理學、電子信息技術學、神經科學、心理學等學科，通過數學建模、系統建模、軟件開發，硬件設備的研究，信息的可視化管理克服了傳統的圖像、字符、統計分析等手段的弊端，幫助人們從海量數據困擾中解救出來，并探索無法目視的物體結構和特性，從而實現“分析客觀數據、認知自然規律、解密大自然”的目標。

2 可視化管理的判定標準與方式選擇

通過對可視化管理研究范圍的了解以及可視化管理的實際應用領域的研究，本部分針對可視化管理中“以人為本”的選擇原則進行闡述，結合認知心理學相關理論旨在解決企業各層次領導的不同可視化方式的需求。

2.1 認知心理有限資源理論

心理資源是人類信息加工過程所消耗的資源和能量，外界刺激信息指進入認知范圍內的信息（被感覺器官接收到的信息），信息處理效率指單位時間內處理信息的量和信息反應、處理的準確率，心理素質是人類處理信息時的基本技能和心理狀態。那么心理資源可用公式表示R：R=f（i，p）[8]。

R為心理資源；

i為外界信息；

p為信息加工、處理；

f為心理資源函數。

物質世界的信息是多彩多樣的，而資源是稀缺的。在稀缺的資源條件下，西蒙認為一切管理行為都有一個內在約束—— 可用資源的稀缺性，這種約束可能是生物生理、心理的限度，而人類理性是在這個限度之內起作用的[9]。如此，f將不是i、p無限制的投入轉變為無限制的R產出。人類的有限度的資源（心理能力），給理性的發揮和利用劃定了界限，且僅僅是在有限性的領地里，才存在著組織與管理理論生長的真正土壤。這就決定了人的心理活動或精神現象必定是節約的，人類需要有效的配置心理資源。這些“有限、稀缺”的約束是通過對進入“人腦”的信息進行感知、識別、選擇和過濾，以及注意、思維、記憶、決策等稀缺心理資源來實現的[10]。認知心理學相關的實驗研究表明，大腦信息加工過程確實存在著心理資源“有限”Simon（1988，1989）認為心理資源有限主要分為感知能力資源有限、注意力資源有限、信息加工過程資源有限、記憶能力有限。

本文作者根據上述理論以及函數進行相應擴展，建造認知心理學函數如下：

R=F1（I）/F2（P）×[F3（S）+F4（E）]

R為心理資源，即人類信息加工過程所消耗的資源和能量；

I為外界信息，即進入人認知范圍的信息；

P為信息加工、處理；

S為信息展現方式，如文字表示、圖畫表示、圖表表示等；

E為受教育程度；

F為函數。

該理論主要觀點就是人的眼睛接受信息有極限、大腦的信息處理加工過程存在極限。而可視化的設計就需要避免心理資源的無效配置，過濾掉干擾數據和無效信息，并且利用可視化技術深度探索、挖掘數據背后的信息。及時將有效信息呈現給管理者做出決策，同時使管理者最大限度而又“心情愉悅”的接受信息。

該函數旨在表示人類接受信息并處理的極限基本限制函數，具體解釋如下。

通過人類基本信息加工效率F1（I）與進入人認知范圍信息函數F2（P）來表示兩個信息，一方面為人類認知的信息范圍并不是無窮大，處理信息的速度同樣不具無限性；另一方面表示當基本加工信息效率F1（I）與進入人認知范圍信息函數F2（P）比值尋求最優時候人類信息加工過程所消耗資源和能量才能減少。其次在[F3（S）+F4（E）]函數中選取信息展現方式和受教育程度最為次要影響因素，主要因為這兩個方面是影響人類當時處理當下信息的主要因素，不過不是人類處理信息的絕對因素。這一點是基于人類最為高等生物本身具備處理問題能力，即使F4（E）=0，但是信息展現方式的等級評分也不會為零（因為只要是信息的存在，必然有它呈現的方式），這樣這個R函數就不可能為無效函數出現為零現象。

綜上所述，本函數綜合人類認知心理學與人類本能生物學，得出人的認知存在極限，并稱述了主要影響其極限的因素。

3 可視化方式設計

可視化方式作為可視化管理的研究分支，本文作者以認知心理有限理論作為理論支撐，結合可視化管理的各層次管理者需求進行可視化方式的選擇研究，并提出了可視化方式選擇模式以及具體應用。

3.1 可視化方式設計準則

根據認知心理學的理論函數，在可視化管理的方式選擇上以“以人為本”的設計理念，即設計準則側重于用戶的使用界面、由受教育程度決定的信息接受能力等，使采用可視化管理的管理者和參與的工作人員在心情愉快前提下高效工作。（如表1）

因此，可視化方式首先應符合工作人員的認知規律，這樣不僅能有效提高工作效率，使工作人員最快接受新的信息并及時處理。其次，應符合工作人員的工作習慣，每一個行業擁有不同的職業特性，比如會計對于數據的排列方式、電氣自動化研究者對三維圖像建造都有固有的使用習慣，可視化方式選擇貼合他們的使用習慣可使工作人員盡快熟練可視化管理使用方式。第三，應注意符合管理對象的現場場景。

3.2 可視化方式的種類

一般而言，企業信息可視化方式很多，如結構化文檔、表格、公式符號、啟發式草圖、概念圖、可視化隱喻、知識地圖、模擬圖像等。總的來說可分為5種：概念圖、草圖、可視化隱喻、知識地圖、模擬動畫和視頻。

（1）概念圖。

概念圖是主題的概念及其關系，其通常將某一主題至于各種圖形中，用曲線將相關的關系連接，并表明概念的關系、內容和意義。常用概念圖有Pichart、Venn、Pyramid、Circles、Bares、Network、Synergy、3D簡圖等。概念圖有助于明確各信息的關系，降低信息的復雜程度，并使抽象的信息容易理解，輔助認知。概念圖在煤炭企業可視化管理較常用。

（2）草圖。

草圖是對信息和知識的特殊描述，是粗略的信息圖畫，或者是信息加工過程更精確的細節。常用的草圖工具有tablet-PCs、思維導圖、windows和office圖形設計軟件等。草圖描述了信息加工過程和知識處理的關鍵特征，快速有效的使信息形象化；其形式靈活多樣，便于理解，并吸引工作人員的注意。

（3）可視化隱喻。

可視化隱喻指用圖形化方式展示具體現象，并通過形象的視覺特征將抽象的信息、知識與特定域關聯，并傳達抽象的概念、知識的信息。其常使用自然物體、現象、行為、概念和人造物體，描述結構化信息，也可傳達信息中隱含的知識。

（4）知識地圖。

知識地圖是企業內部知識導航圖，顯示不同知識之間的動態關系，一般其由知識節點、知識關聯、知識鏈接和知識描述四部分組成。知識地圖一般分為資源層、描述層、圖表層，其中圖表層描述知識資源的整體狀態，描述層描述單個知識對象的信息，圖表層、描述層是知識資源層的可視化映射。

（5）模擬動畫與視頻。

模擬動畫和視頻是用以IT支持的具有交互方式的信息可視化方式，讓工作人員控制、交互并操縱的不同類型的信息，并通過模擬和識別技術促進信息發現、知識的傳播和創新。其作用是通過信息交互，幫助在各種背景下問題的發現、解釋、討論，促進工作人員之間的協作和交流，以及獲得新的知識。

3.3 可視化方式的選擇流程

通過全文前部分對可視化管理的設計原則以及可視化方式的設計準則的研究，并且結合認知心理學有限資源理論的擴充和發展，本文作者構造了可視化方式的選擇模型，根據模型選擇企業各層領導的可視化方式的權限以及信息數據挖掘程度等。設計如圖2所示。

上述模型通過提出問題、結合工具初步解決、利用判斷方法解決問題、反饋修正解決方案的流程建造。

首先，根據目標對象如煤炭企業的管理對象的屬性（生產環節、銷售環節、人力資源）、管理類型（縱向金字塔管理、橫向扁平式管理等）以及管理職能（高層全局戰略管理、中層各部門業務生產線管理、基層技術控制）的數據，進行數據的整理挖掘，并依照現有的可視化方式，對比不同的數據得出不同的可視化方式與數據挖掘結合考慮的方案。如針對人力資源部經理（中層管理人員）對人力資源的管理采取縱向金字塔式管理類型，搜集經理管理過程中需要搜集的各部門職工工作信息、性格信息、喜好信息等，通過數據挖掘的軟件處理初步進行數據關聯，初步提取有效信息并為下一步最準備。

其次，根據認知心理學有限資源理論，初步栓選出第一步方案中不最優的方案，并適當根據認知心理學函數調整方案。如某一部門采取橫向扁平式管理方式，由于部門信息過大，管理人員幾乎難以按時瀏覽全部信息或者有效及時處理信息，這就需要根據認知心理學函數調整方案，可以采取F4（E）函數表達的受教育程度更換就職人員，雇傭更適合這個職位的人，也可以依照F3（S）函數表達的信息展現方式引進ERP等系統進一步處理信息，使信息達到管理人員更為及時，更加精煉。

再次，將初步方案的數據利用AHP層次分析法、模糊評價法計算，利用數據比較各方案優劣，得出暫行方案。

最后以實際可視化工作的反饋信息再次調整可視化方式的選擇。

3.4 可視化方式選擇模型應用

依據可視化方式的選擇模型，結合認知心理學的理論以及模糊綜合評價法的計算，初步得出各層次管理者對可視化方式的需求如下。

（1）高層管理：戰略管理具有預測性、綜合性、關聯性強的特點，所以高層管理人員需要將中層管理人員反應的問題及時的處理、將各部門隱藏的各種信息以及外部環境綜合考慮，這就需要以實時的、及時的各部門上報報告進行數據挖掘，通過簡潔明了的圖表、文字反應，并能及時了解各部門系統的工作情況，迅速給予指導和意見。比如對待外部新的競爭者的進入，高層管理人員需要根據技術部門提供的現有專利發明以及與其他企業的對比數據、銷售部門的銷售現狀以及外部環境的銷售平均水平、財務部門的資金運用狀況進行數據挖掘，通過可視化方式建立的應用界面迅速獲得信息并綜合各方面因素及時作出決策。

（2）中層管理：中層管理人員具有承上啟下的重要作用，不僅要對基層管理人員做好指導工作，也需要合理為高層領導提出建設性意見。所以中層管理的可視化方式主要以綜合基層管理反饋信息為主，指導性的解決基層管理人員反映問題，并且遠瞻性的提出部門發展計劃，切實了解基層管理人員動向，了解公司整體發展規劃。比如財務部門對于會計、出納、盤查人員等每天的工作匯報可以及時收集并且處理，同時根據公司發展規劃進行財務杠桿應用并將財務狀況及時反應給高層領導，使高層領導對公司財務有準確理解并能為公司爭取閑置資金靈活運用。

（3）基層管理：基層管理主要面對是正在發生的、頻發發生的、具體的特性，需要針對生產、銷售、財務等細小的問題及時作出反應，所以基層管理人員的可視化方式以及時、準確為主，通過及時反應現場工作出現的各種問題特別是突發安全等事件作出反應，防止使問題出現蔓延才發現。比如對煤礦的井下天然氣濃度不僅需要安裝警報器，而且需將現場視頻以及警報器數據及時傳輸到基層管理人員操作界面上，并相應以醒目紅色閃爍圖形進行警告。（如表2）

4 結論

可視化技術通過東方、西方各專家的發展已經進入較為成熟的階段，此時通過將可視化技術與管理的結合，首先對企業生產、銷售等環節的信息處理，然后經過認知心理學理論將信息有效展示，最后呈現給管理者進行高效決策。因此，可視化管理方式以認知心理學有限理論為基礎，IT技術數據挖掘和APH層次分析法、模糊評價法為方式選擇可視化管理方案，可以有效準確解決企業對可視化管理的要求，為企業管理注入更強活力。

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