随着工业自动化的日益发展,人机系统呈现出新的特征,人作为人机系统中的一个重要组成部分,对于系统的影响也越来越大;复杂人机系统一旦发生人因失误将可能给社会和企业造成巨大的损失。自从人因失误概念提出以来,大多数的研究都集中在人因失误的模式和原因分析上。因此,迫切需要研究人因失误的防范方法,尤其需要研究单调作业中防范人因失误的方法,提高复杂人机系统的可靠性。不同的作业内容具有不同的人因失误模式,本文首先在国内外学者研究的文献基础上,通过对人机系统的基本形式和人机系统的连接方式进行对比分析,总结了复杂系统中单调作业的特点:人因失误的原因显现为注意不集中、厌烦等,单调作业的系统形式为半自动化或自动化,系统连接方式表现为并联或串联。通过对脑力负荷、工作业绩和任务需求的关系进行了分析,着重研究了脑力负荷与工作业绩的关系,总结了本文研究和实验的理论基础:无论在“三阶段”模式或“倒U型”模式中,人机系统中工作业绩波动都要滞后于脑力负荷的变化。不同的定性研究方法有各自的优缺点,本文对比分析了脑力负荷的三类测量方法,选择出适合本研究的测量方法和实验软件,通过E-prime软件和主任务测量法设计和模拟单调作业的人机交互实验。本文利用控制图对实验收集的脑力负荷数据进行监控,进而对系统中可能出现的人因失误进行防范。当实验过程存在自相关时,如果仍采用常规控制图,将可能导致虚发警报;本文采用了差分方法对反应时数据进行处理,直至最终获得平稳序列;再基于样本的自相关函数和偏自相关函数,通过修正后的控制图对实验数据进行监控,建立了防范单调作业中人因失误的基本模型;通过工作业绩—脑力负荷四象限图对防范模型的效果进行了分析。最后,对模型的误差及原因进行了分析,找出其不足和提出具体的改善建议,并对以后的研究工作进行展望。