Термин «рабочая нагрузка» может относиться к нескольким различным, но взаимосвязанным сущностям.
Старое определение относится к рабочей нагрузке как к объему работы, которую должен выполнить человек. [1] Существует различие между фактическим объемом работы и восприятием рабочей нагрузки человеком. [1] Чтобы различать два типа, часто предпочитают термин «умственная рабочая нагрузка» (УМН), четко указывающий на последний тип, который относится к рабочей нагрузке, испытываемой человеком, независимо от сложности задачи. Это связано с тем, что одна и та же основная задача может генерировать две различные умственные реакции и переживания, таким образом, разные объемы когнитивной нагрузки, даже если она выполняется одним и тем же человеком. За эти годы было предложено много определений умственной рабочей нагрузки. [2]
Более позднее и рабочее определение заключается в том, что «Умственная нагрузка (УН) представляет собой степень активации конечного пула ресурсов, ограниченных по емкости, при когнитивной обработке основной задачи с течением времени, опосредованную внешними стохастическими факторами окружающей среды и ситуативными факторами, а также находящуюся под влиянием определенных внутренних характеристик человека-оператора, для того, чтобы справиться со статическими требованиями задачи, посредством преданных усилий и внимания». [2] Это определение возникло из систематического обзора конструкции умственной нагрузки путем анализа многих опубликованных исследовательских работ и всех специальных определений, которые появились за последние 60 лет. На него также повлияла теория множественных ресурсов, описанная ниже, и понятие человеческих множественных ресурсов. [3]
Оценка рабочей нагрузки оператора оказывает сильное влияние на проектирование новых систем «человек-машина» . Оценивая рабочую нагрузку оператора во время проектирования новой системы или итерации существующей системы, можно выявить такие проблемы, как узкие места рабочей нагрузки и перегрузка . Поскольку человек-оператор является центральной частью системы «человек-машина», исправление этих проблем необходимо для эксплуатации безопасных и эффективных систем. Операционный бюджет может включать оценки ожидаемой рабочей нагрузки для определенной деятельности. «Рабочую нагрузку» или «когнитивную нагрузку» часто путают с « теорией когнитивной нагрузки ». Последняя называется фактической конструкцией когнитивной нагрузки (CL) или умственной рабочей нагрузки (MWL). Напротив, первая относится к конкретной когнитивистской теории обучения в более широкой области педагогики и учебного проектирования .
Рабочая нагрузка также может относиться к общему выходу энергии системы, в частности, человека или животного, выполняющего напряженную задачу в течение времени. Одним из конкретных применений этого является поднятие тяжестей / силовые тренировки , где как неофициальные данные, так и научные исследования показали, что для роста мышц важна общая «рабочая нагрузка», а не только нагрузка, только объем или «время под напряжением». В этих и связанных с ними случаях «рабочая нагрузка» может быть разбита на «работа + нагрузка», имея в виду работу, выполненную с заданной нагрузкой. В терминах силовых тренировок «нагрузка» относится к тяжести поднимаемого веса (20 кг — более значительная нагрузка, чем 10 кг), а «работа» относится к объему или общему количеству повторений и подходов, выполненных с этим весом (20 повторений — это больше работы, чем десять повторений, но два подхода по 10 повторений — это та же работа, что и 1 подход из 20 повторений, просто человеческое тело не может выполнить 20 повторений с тяжелым весом без отдыха, поэтому лучше всего рассматривать 2x10 как 20 повторений с отдыхом посередине).
Эта теория также использовалась для определения лошадиной силы (л. с.), которая определялась как количество работы, которую лошадь могла выполнить с заданной нагрузкой за определенное время. Колесо, которое лошадь вращала в оригинальном эксперименте Уатта, оказывало определенную нагрузку на мышцы лошади, и лошадь могла выполнить определенное количество работы с этой нагрузкой за минуту. При условии, что лошадь была идеальной машиной, она была бы способна на постоянную максимальную рабочую нагрузку. Увеличение нагрузки на определенный процент уменьшило бы возможную выполненную работу на тот же процент, так что она все еще была бы равна «1 л. с.». Лошади не являются идеальными машинами и в течение коротких периодов способны развивать мощность до 14 л. с., а в течение длительных периодов нагрузки выдают в среднем менее 1 л. с.
Теорию можно также применить к автомобилям или другим машинам, которые немного более «совершенны», чем животные. Например, утяжеление автомобиля увеличивает нагрузку, которую должен тянуть двигатель. Аналогично, увеличение его аэродинамических характеристик уменьшает сопротивление, которое также действует как нагрузка на автомобиль. Крутящий момент можно считать способностью перемещать груз, а обороты — это то, сколько работы он может выполнить с этим грузом за заданное время. Таким образом, крутящий момент и обороты вместе создают киловатты или общую выходную мощность. Общую выходную мощность можно соотнести с «рабочей нагрузкой» двигателя/автомобиля или тем, сколько работы он может выполнить с заданной нагрузкой. Поскольку двигатели механически более совершенны, чем мышцы животных, и не устают подобным образом, они будут гораздо лучше соответствовать формуле, что если вы приложите большую нагрузку, они выполнят меньшую работу, и наоборот.
В профессиональной среде рабочая нагрузка может быть стрессовой и служить фактором стресса для сотрудников. Три аспекта рабочей нагрузки могут быть стрессовыми.
Рабочая нагрузка связана с рядом проблем, включая беспокойство , физиологические реакции, такие как кортизол , усталость, [5] боли в спине, головные боли и желудочно-кишечные проблемы. [6]
Рабочая нагрузка как требование к работе является основным компонентом модели стресса «требования-контроль». [7] Эта модель предполагает, что работа с высокими требованиями может быть стрессовой, особенно когда у человека низкий контроль над работой. Другими словами, контроль служит буфером или защитным фактором, когда требования или рабочая нагрузка высоки. Эта модель была расширена до модели «требования-контроль-поддержка», которая предполагает, что сочетание высокого контроля и высокой социальной поддержки на работе смягчает последствия высоких требований. [8] Опрос, проведенный Cartridge People в 2019 году, определил рабочую нагрузку как основную причину профессионального стресса. [9]
Как требование к работе, рабочая нагрузка также имеет отношение к модели стресса «требования к работе-ресурсы» , которая предполагает, что работа становится стрессовой, когда требования (например, рабочая нагрузка) превышают ресурсы человека, необходимые для их выполнения. [10] [11]
Не существует единого согласованного определения умственной нагрузки и, следовательно, единого согласованного метода ее оценки или моделирования. [2] Одно из определений Харта и Стэйвленда (1988) описывает рабочую нагрузку как «воспринимаемую связь между объемом возможностей или ресурсов умственной обработки и объемом, требуемым для выполнения задачи». Более общеприменимое операционное определение рабочей нагрузки заключается в том, что «умственная нагрузка (УМН) представляет собой степень активации конечного пула ресурсов, ограниченных по емкости, при когнитивной обработке основной задачи с течением времени, опосредованную внешними стохастическими факторами окружающей среды и ситуативными факторами, а также находящуюся под влиянием определенных внутренних характеристик человека-оператора, для того, чтобы справиться со статическими требованиями задачи, посредством приложенных усилий и внимания». [2]
Моделирование рабочей нагрузки — это аналитический метод, используемый для измерения и прогнозирования рабочей нагрузки. Основная цель оценки и прогнозирования когнитивной рабочей нагрузки — добиться равномерно распределенной, управляемой рабочей нагрузки и избежать перегрузки или недогрузки. Другим аспектом рабочей нагрузки являются математические прогностические модели, используемые в анализе человеческого фактора для поддержки проектирования и оценки критически важных для безопасности систем.
Модель теории множественных ресурсов (MRT) Викенса (1984) [12] проиллюстрирована на рисунке 1:
MRT Викенса предполагает, что у оператора-человека нет одного источника обработки информации, к которому можно подключиться, а есть несколько различных пулов ресурсов, к которым можно подключиться одновременно. Каждый блок на рисунке 1 обозначает один когнитивный ресурс. В зависимости от характера задачи эти ресурсы могут обрабатывать информацию последовательно, если для разных задач требуется один и тот же пул ресурсов, или могут обрабатываться параллельно, если для задачи требуются разные ресурсы.
Теория Уикенса рассматривает снижение производительности как нехватку этих различных ресурсов и описывает людей как имеющих ограниченные возможности для обработки информации. Когнитивные ресурсы ограничены, и проблема спроса и предложения возникает, когда человек выполняет две или более задач, требующих одного ресурса (как указано одним квадратом на диаграмме). Избыточная рабочая нагрузка, вызванная задачей, использующей один и тот же ресурс, может вызвать проблемы, ошибки или более низкую производительность. Например, если задача состоит в том, чтобы набрать номер телефона, то никаких дополнительных требований не предъявляется ни к одному компоненту. Однако, если одновременно выполняется другая задача, требующая того же компонента(ов), результатом может быть избыточная рабочая нагрузка.
Связь между рабочей нагрузкой и производительностью сложна. Не всегда бывает так, что при увеличении рабочей нагрузки производительность снижается. На производительность может влиять слишком высокая или слишком низкая рабочая нагрузка (Nachreiner, 1995). Длительно низкая рабочая нагрузка (недогрузка) может привести к скуке, потере ситуационной осведомленности и снижению бдительности. Кроме того, при увеличении рабочей нагрузки производительность может не снижаться, поскольку у оператора может быть стратегия для выполнения требований задачи.
Теория Уиккенса позволяет разработчикам систем предсказывать, когда:
Как и Викенс, МакКракен и Олдрич (1984) описывают обработку не как один центральный ресурс, а как несколько ресурсов обработки: визуальный, когнитивный, слуховой и психомоторный (VCAP). Все задачи можно разложить на эти компоненты.
Они разработали шкалы оценок для каждого компонента VCAP, которые дают относительную оценку степени использования каждого компонента ресурса.
Джозеф Хопкинс (неопубликовано) разработал методологию обучения. Предыстория его теории обучения заключается в том, что сложные навыки, по сути, являются конфликтами ресурсов, когда обучение устраняет или снижает противоречивые требования к рабочей нагрузке либо с помощью обработки более высокого уровня, либо с помощью прогнозируемой последовательности времени. Его работа основана на Gallwey (1974) и Morehouse (1977). Теория постулирует, что обучение позволяет интегрировать различные функции задачи в один новый навык. Примером этого является обучение вождению автомобиля. Переключение передач и рулевое управление являются двумя конфликтующими задачами (т. е. обе требуют одних и тех же ресурсов) до того, как они будут интегрированы в новый навык «вождения». Опытному водителю не нужно будет думать о том, что делать при повороте за угол (обработка более высокого уровня) или он может переключать передачи раньше, чем требуется, чтобы обеспечить достаточные ресурсы для руления за углом (прогнозируемая последовательность времени).
При любой попытке создания модели рабочей нагрузки процесс начинается с понимания задач, которые необходимо смоделировать. Это делается путем создания анализа задач, который определяет:
Каждая задача должна быть определена на достаточном уровне, чтобы можно было оценить реалистичные значения физической и умственной нагрузки и определить, какие ресурсы (или сочетание ресурсов) требуются для каждой задачи — визуальные, слуховые, когнитивные и психомоторные. Каждой задаче может быть присвоено числовое значение на основе шкал, разработанных Маккракеном и Олдричем.
Эти числовые значения для каждого типа ресурса затем вводятся в модель рабочей нагрузки. Модель суммирует оценки рабочей нагрузки в пределах каждого ресурса и по параллельным задачам. Таким образом, определяются критические точки в пределах задачи. Когда вносятся предложения по внедрению новых устройств в текущие базовые действия, это влияние затем можно сравнить с базовым уровнем. Одна из самых передовых моделей рабочей нагрузки была, возможно, разработана К. Тарой Смит (2007). Эта модель объединила теории Уикенса, Маккракена и Олдрича и Хопкинса для создания модели, которая не только прогнозирует рабочую нагрузку для отдельной задачи, но и указывает, как эта рабочая нагрузка может измениться с учетом опыта и уровня подготовки лиц, выполняющих эту задачу. Методы оценки рабочей нагрузки обычно используются для ответа на следующие типы вопросов: Эйзен, PS и Хенди, KC (1987):
Общепризнанно, что существует связь между средствами, с помощью которых информация передается и представляется лицу, принимающему решения , и его когнитивной рабочей нагрузкой. Во время концентрированной деятельности ограничивающим фактором является обмен информацией в одном режиме. Таким образом, баланс между различными информационными каналами (чаще всего считающимися визуальной обработкой и слуховой, но также могут включать тактильные и т. д.) напрямую влияет на когнитивную рабочую нагрузку (Wickens 1984). В ситуации принятия решения с ограничением по времени эта рабочая нагрузка может привести к человеческой ошибке или задержке решений, необходимых для обработки соответствующей информации. (Smith, KT & Mistry, B. 2009). [13] Работа, проведенная K Tara Smith, определила некоторые термины, относящиеся к рабочей нагрузке в этой области. Двумя основными концепциями, относящимися к рабочей нагрузке, являются:
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) В данной статье использован текст из этого источника, доступный по лицензии CC BY 4.0.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link){{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)