基于改进FMEA的图书馆内部人因设计预防模型

王颖 王润周

摘 要 目前高校图书馆的内部设计大多从学校角度单方面考虑，对用户与环境间的感知层次信息分析较少，而以人为本的建设理念受到越来越多的关注。本文对图书馆内部人因要素进行分析，把用户感知加入到失效模式与效应分析（FMEA）方法中，通过将人因指标与改进后的FMEA结合，首次建立图书馆内部人因设计预防模型。改进后的方法可以更加精确地找出潜在的设计失效模式，对图书馆服务提出针对性的提升方法。

关键词 图书馆内部设计 人因因素 用户感知 失效模式与效应分析

分类号 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

高校圖书馆是学校教学资源管理、信息储存的重要机构，也是师生学术研究、课外活动的重要场所，其内部环境的提升对于学生学习、科研交流影响颇深，决定了学生能否舒适、高效地学习。因此，近年来随着用户对图书馆整体环境要求的不断提高，我国高校图书馆在新馆建设的过程中都开始加强空间及环境的内部设计[1]，以实现“人—图书馆环境—设备”更高水平的匹配。图书馆内部空间及环境设计是直接向用户展示图书馆、指引用户使用和理解图书馆的重要因素，不仅是一种物理表现，更从一定程度上反映了服务质量，它既有室内设计的一般属性，也有其服务广大师生的独特性。它的好坏在一定程度决定了图书馆自身服务质量，影响着读者学习的效率，同时也综合反映了学校的特色风貌、文化氛围等。本文为了提升高校图书馆的内部设计效果，对图书馆内部环境中所涉及的人因要素进行分析，并基于用户与环境间的感知层次，将人因指标与改进后的失效模式与效用分析（Failure Mode and Effects Analysis ，下文简称FMEA ）结合，建立了图书馆内部人因设计预防模型，以帮助图书馆更加精确地找出潜在的内部设计失效模式，有针对性地改进图书馆内部环境和服务方式。

1 人因理论在图书馆内部设计的应用

人因工程是工业工程领域的一个分支，主要是研究人与机械在广义工作环境下的相互作用，以及处在不同环境下的人如何能舒适、高效地作业和生活的学科。工业工程虽然源于制造业，但其理念早已被一些服务性行业所采用，且效果显著。如应用于银行柜台操作的动作分析、应用于超市选址的设施规划、应用于超市货架摆放的人因工程和应用于医院流程再造的流程分析方法等[2]。如今，图书馆内部设计中也开始研究与应用人因工程理论，大多集中在人、空间布局、内部环境及软硬设备配置四个方面。在人的层面上，喻萍从人性化角度出发，从建筑的形态位置、室内空间分布、家具、色彩、气氛、标示、生态指标等方面入手，以提升读者对图书馆的归属感[3]。赵洗尘从读者视角，综合考虑室内的空间感、行为感、视觉感，最大限度地为读者创造良好的阅览环境[4]。在空间布局层面上，肖小勃和乔亚铭研究了图书馆外部建筑与内部空间特点，使图书馆在功能与外观上相互平衡，成为读者阅读的良好场所[5]。在内部环境层面上，陈双华主要对室内空间、光影和色彩进行探讨，提出建设具有人文色彩的图书馆[6]。刘卫萍研究了图书馆空间设计、室内物理环境、室内装修、室内摆设等诸多因素的功能和作用[7]。在软硬设备层面，图书馆的软硬设备能否满足读者使用也尤为重要，学者在研究中大多强调了这一点，希望图书馆能紧跟科学技术的发展，添置一些先进的设备，比如各类图书馆的集成管理系统、各种自动化借阅和阅读设备等。

以上关于图书馆内部人因设计的应用主要是以主观性、理论性论述作为图书馆内部设计的表征，但事实上，高校图书馆内部人因设计是用户对高校图书馆建设情况及服务的客观分析与主观感知的综合体现，因而在设计上，一方面需要根据高校不同的个性化特点进行实地考察，考虑适合不同高校图书馆的内部风格，另一方面，在图书馆服务环境设计中也要考虑到用户感知。传统的FMEA方法由于没有考虑用户的容忍程度，计算出的风险优先数重复率高、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，针对高校图书馆内部设计人因特征，本文将从人的因素、空间因素、环境因素、设备4个层面分析图书馆内部设计，再利用改进后的FMEA方法，结合实地调查数据，找出设计服务失效模式，尽量达到“人—室内环境—设备”的匹配。

2 图书馆内部设计人因因素分析及指标

图书馆内部设计人因因素分析，主要是从人的因素、空间因素、环境因素、设备因素四个方面来进行。其中人的因素包括人的感觉系统、神经系统、呼吸循环系统、疲劳度、舒适度、满意度、私密性、生理因素8个指标;空间因素包括藏书区布局、阅览区布局、公共活动区布局、共享空间布局、出入口布局、办公区布局、自习区布局、电梯楼梯布局、整体布局9个指标;环境因素包含采光水平、照明水平、装饰和色彩、眩光强弱、噪音影响、微气候、室内外环境差异7个指标;设备因素包括书架设备、书刊和电子资源、桌椅设备、检索设备、存储设备、书刊运输设备、网络设备7个指标。依据上述四类因素，分别设置一级指标和相对应的二级指标。各指标虽然跨度范围广，但结果会出现重复，且有的指标不契合实际，同时考虑到指标数据获取的难易程度，为更客观地体现高校图书馆内部设计基本情况，需要对这些指标进行筛选。首先选取6名专家组成员（主要有熟悉图书馆的学生、图书馆工作人员、工业工程学教授）对每个评价指标的重要程度打分，满分为 5 分。评分分成五级，按照“非常重要”（4～5 分）、“较重要”（3～4分）、“一般”（2～3 分）、“较不重要”（1～2 分）和“不重要”（<1 分） 打分。其次整理各专家打分表，计算各图书馆内部设计人因评价指标的均值，并与高校师生、图书馆开发人员、图书馆数据情报工作者进行问卷、访谈与线上采访，了解对内部设计的看法和使用情况。最后基于实际情况与图书馆特色，结合专家打分情况，形成如表1所示的评价指标体系。

3 基于改进FMEA的图书馆内部人因设计预防模型构建

若学生感知到的图书馆内部环境与期望内部环境之间的差距过大，就会产生不满情绪，而这种负面的情绪将通过日常交流、网络快速传播，给图书馆带来负面影响的同时影响自身学习。因此，对于图书馆管理者而言，提前做好内部设计失误的预防，减少服务失误的发生，完善服务质量显得尤为重要。

由于FMEA是预防失误的一种有效方法，人因工程学也旨在减少失误，因此将其与人因工程学相结合，通过用改进的FMEA来分析图书馆内部设计人因因素指标，可以较好地进行失效预防，提升图书馆自身的服务质量。

FMEA是通过对每一种潜在的失效模式系统分析，得到其严重度（S）、频度（O）和探测度（D），计算其风险优先数（Risk Priority Number，RPN ），对潜在的失效模式按大小排序，从而根据失效模式的风险程度采取措施[8]。严重度是指当潜在失效模式导致用户最终产生损失时的相应影响程度;频度是指某一特定事件导致用户不满的可能次数;探测度是能够感知到相关联事件的可能性。计算式如公式（1）：

计算得到的RPN值越大，则该失效模式的风险越大，越需要对其采取措施进行预防。其中，S、O、D的取值为[1，10]区间内的整数。

Chang等研究表明，传统RPN存在一些缺陷，如RPN的数值重复频繁，数据利用率不高，对严重度、频度和探测度的权重考虑不全面[9]。例如RPN=6对应的风险优先数S、O 、D 组合可以是（6、1、1），也可以是（3、2、1），但是第一种组合所对应的失效模式严重度更高，需重点改进预防。这表明通过比较RPN值不易筛选且容易出现重复。图书馆的内部环境作为一种可以被读者感知的实体空间，读者对于服务区域内的各类设计有最底容忍限度，因此在考虑用户感知的情况下，韩亚娟[10]等提出了一种新型风险优先数计算方式，他们在考虑S、O、D权重的同时，加进了用户感知，并应用在了网购服务之中，如公式（2）：

其中S、O、D为用户恰能够接受服务的临界值，W为权重。当其都处于临界值时，ERPN=3。若ERPN≤3，用户能容忍图书馆的内部设计;若ERPN>3，则用户不能容忍。ERPN的数值越大，风险程度越高，越需要对这些风险采取措施。

改进后的ERPN在图书馆内部设计失效预防中，有着如下优点：（1） 把人因指标当作失效因素，更加全面地考虑了用户的感受。（2） 添加了用户容感知，结合改进的FMEA方法预防图书馆内部人因设计缺陷，把图书馆内部设计当做了一种服务，使得评价更加客观。（3） 改进后的FMEA重复数值减少，对潜在的图书馆内部设计失效模式预测的准确度会不断提高，能够快速寻找失效模式，改进图书馆服务。

4 实证分析与研究

天津理工大学图书馆新馆于2013年9月投入使用，建筑面积达到4.6万平方米。截至2017年，馆藏纸质图书190余万册、纸质报刊600余种、电子期刊5万种、电子图书250万种，拥有Elsevier ScienceDirect、IEL、ACS、Wiley、SciFinder 、SCI、EI、CNKI、读秀等中外文数据库70余个，与全国许多公共和高校图书馆开展馆际互借与文献传递服务，实现资源互通，全馆覆盖无线网络。为了进一步完善馆内部人因設计，为读者提供更舒适的学习环境，同时提升图书馆服务质量，减少服务失误的发生，天津理工大学基于人因工程对图书馆内部设计进行了潜在失效模式与效应分析。

4.1 构建与FMEA相对应的服务评级

在调查过程中，对用户的临界服务与理想服务采用了李克特9级测量表进行探测，表内数据根据FMEA标准参考表以及天津理工大学图书馆实地分析对比获得，从而调查严重度、频度和探测度的容忍区域。具体评级见表2。

4.2 用户所期望及可忍受区域等级测量和实际值

为了获得顾客对天津理工大学图书馆内部人因设计的容忍区域，本次研究进行了实地问卷调查。调研对象范围为天津理工大学附近的师生、图书馆工作人员，共随机发放问卷200份，收回问卷175份。为在一定程度上确保样本的广泛性及数据的准确性，剔除无效问卷17份，回收有效问卷158份，有效比例为90%。筛选标准为：问卷选项填写缺失过多;选项选择存在某种显而易见的规律性。

采用表2的指标内容分别调查严重度、频度和探测度的理想服务与合适服务，并通过对问卷进行数据处理，得到用户所期望以及可忍受的区域等级。对图书馆内部人因设计拟失效指标进行容忍区域测量，结果如表3所示。对表3的数据取平均值，严重度（S）、频度（O）、探测度（D）的合适服务分别为5.7、5.05、4.95，理想服务均为1。对合适服务的值四舍五入，得到天津理工大学图书馆内部人因设计中的严重度（S）、频度（O）和探测度（D）的容忍区域（合适） 平均值分别为6、5、5。

4.3 潜在失效模式的评价分析

根据上述图书馆内部人因设计中严重度、频度和探测度的容忍区域（合适）平均值，设置容忍临界值，再将严重度、频度和探测度的权重（W）值设为相同，取值为1，则公式（2）变为：

（3）

根据图书馆工作人员评估严重度、频度、探测度的实际值，用公式（3）计算每一个潜在失效模式的ERPN值，同时计算出其对应的RPN值，便于比较改进前后结果，各ERPN和RPN值如表3所示。基于表3的计算结果可知，改进前后的RPN值重复率下降，改进前的20个数值中有13个数值不相同，重复率为35%;改进后有ERPN有15个数值不相同，重复率为25%，下降10%。同时也可看出改进后的ERPN有着更精确的失效模式计算与排序，如H3与E4两者的RPN取值都是48，但其对应的 S、O、D 实际值却分别为（6、2、4）、（8、2、3），其ERPN值也分别为1.37、9.15。可见，改进后的ERPN 由于包含了用户容忍临界值，使得范围更小，取值更多，可以迅速客观地辨别失效模式。

4.4 基于改进后失效模式的辨别解决措施

天津理工大学图书馆要想提高其内部人因设计质量，减少服务失误，可根据表3中的各项ERPN值结果采取相对应的措施。首先应考虑对S1藏书区书籍不易寻找进行预防，随后依次考虑E4噪音影响大，E5网络设备不稳定等问题，制定措施进行改进和完善。

针对藏书区书籍不易寻找问题，天津理工大学图书馆首先要在各分馆中合理布置藏书区域，并设置明显的提示标志，可以用不同颜色的书架来划分区域，编制导览服务手册，或进行屏幕式导航。同时要对书架标号、书籍编号信息进行及时更新，通过微信等网络平台实时更新书籍信息。

针对噪音问题，天津理工大学图书馆应分析噪音来源，针对各类噪音制定预防措施，加强对公共活动区域的监管。如对于馆内公共活动区域学生间的嬉笑声、自习室内的讨论问题声及安静区域的电话声等，可设置标示引导学生降低讨论问题的声音，同时设置专门的电话区域，降低噪音对学生的干扰。同时，也应改进图书馆的管理方式，提倡工作人员的“轻音”服务，创造安静的环境[11]。

针对网络设备不稳定问题，天津理工大学图书馆应不断更新网络硬件设备，合理进行无线网络布局，使无线信号覆盖全馆，包括休息区和卫生间等区域，同时注重解决网络系统漏洞，保证网络的稳定性和安全性。

5 结语

传统的FMEA很少应用于服务业，且不会考虑用户的感知，但实际上随着社会的进步和市场的竞争加剧，在对用户服务的过程中，各机构和组织越来越需要感知用户的体验。因此本文在采集人因指标后，通过大量问卷调查、走访用户，应用韩亚娟等改进后的FMEA评价方法计算用户对图书馆服务工作内容的容忍区域，将感知服务质量与FMEA相结合，建立了适用于图书馆内部人因设计的失效模型，以更加精确地找出人因设计上的缺陷，帮助图书馆改进服务上的各类问题，提升服务质量。由于各图书馆的建设进程各不相同，潜在的失效影响因子也有所不同，因此各图书馆应实地调查其用户的人因指标影响程度，提高图书馆内部设计失效模式的严重度、频度和探测度的准确性，找出潜在的设计失效模式，再根据自身风格，在被大多数用户认同的前提下，有的放矢地改进和提升图书馆服务质量和水平。

参考文献：

肖珑.后数图时代的图书馆空间功能及其布局设计[J].图书情报工作，2013，57（20）：5-10.

王知津，周鹏，韩正彪.工业工程视角下的图书馆管理创新[J].图书馆杂志，2013，32（2）：4-13.

喻萍.透视图书馆人性化设计[J].图书馆建设， 2004（3）：82-84

赵洗尘.现代图书馆的室内设计与布局：从深圳大学城图书馆建设谈起[J].图书馆论坛，2008，28（6）：240-244.

肖小勃， 乔亚铭. 图书馆空间：布局及利用[J]. 大学图书馆学报，2014，32（4）：103-107.

陈双华.高校图书馆室内环境设计的人文关怀[J].图书馆，2008（6）：91-92.

刘卫萍.论图书馆室内设计理念[J].图书馆学研究， 2006（3）：91-93.

SHARMA R K， KUMAR D， KUMAR P. Systematic failure mode effect analysis （FMEA） using fuzzy linguistic modelling[J]. International Journal of Quality & Reliability Management，2005，22（9）：986-1004.

CHANG K H， CHANG Y C， LAI P T. Applying the concept of exponential approach to enhance the assessment capability of FMEA[J]. Journal of Intelligent Manufacturing，2014，25（6）：1413-1427.

韓亚娟，尹纯，彭运芳，等.基于FMEA的网购服务失误预防模型[J].工业工程与管理，2017，22（5）：114-119.

李斯.公共图书馆转型背景下的噪音问题：基于微博的调查[J].图书馆论坛，2018，38（1）：10-106.