Термин «рабочая нагрузка» может относиться к нескольким различным, но связанным между собой сущностям.
Старое определение относится к рабочей нагрузке как к объему работы, которую должен выполнить человек. [1] Существует различие между фактическим объемом работы и индивидуальным восприятием рабочей нагрузки. [1] Чтобы различать эти два типа, часто предпочитают термин «умственная нагрузка» (УМН), четко обозначая 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 вызвать две разные умственные реакции и переживания, а значит, и разную степень когнитивной нагрузки, даже если она выполняется одним и тем же человеком. За последние годы было предложено множество определений умственной нагрузки. [2]
Более свежее и оперативное определение заключается в том, что «умственная рабочая нагрузка (MWL) представляет собой степень активации конечного пула ресурсов, ограниченного по мощности, при когнитивной обработке основной задачи с течением времени, опосредованной внешними стохастическими факторами окружающей среды и ситуативными факторами, а также под влиянием определенных внутренних характеристик человека-оператора, требующего выполнения статических задач, приложенных усилий и внимания». [2] Это определение возникло в результате систематического обзора структуры умственной нагрузки путем анализа многих опубликованных исследовательских работ и всех специальных определений, появившихся за последние 60 лет. На нее также повлияла теория множественных ресурсов, описанная ниже, и понятие человеческих, множественных ресурсов. [3]
Оценка рабочей нагрузки оператора оказывает сильное влияние на проектирование новых человеко-машинных систем . Оценивая рабочую нагрузку оператора во время разработки новой системы или итерации существующей системы, можно выявить такие проблемы, как узкие места в рабочей нагрузке и перегрузку . Поскольку человек-оператор является центральной частью человеко-машинной системы, исправление этих проблем необходимо для безопасной и эффективной работы систем. Операционный бюджет может включать оценки ожидаемой рабочей нагрузки по конкретному виду деятельности. «Рабочую нагрузку» или «когнитивную нагрузку» часто путают с « теорией когнитивной нагрузки ». Последнее называется фактической конструкцией когнитивной нагрузки (CL) или умственной нагрузки (MWL). Напротив, первое относится к специфической когнитивистской теории обучения в более широкой области педагогики и учебного дизайна .
Рабочая нагрузка также может относиться к общей выработке энергии системой, особенно человеком или животным, выполняющим тяжелую работу с течением времени. Одним из конкретных применений этого является поднятие тяжестей / тренировки с отягощениями , где как неофициальные данные, так и научные исследования показали, что для роста мышц важна общая «рабочая нагрузка», а не просто 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 данной нагрузкой. С точки зрения силовых тренировок, «нагрузка» относится к тяжести поднимаемого веса (20 кг — это более значительная нагрузка, чем 10 кг), а «работа» относится к объему или общему количеству выполненных повторений и подходов. 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 по 20 повторений, просто человеческое тело не может выполнить 20 повторений с тяжелым весом без отдыха, поэтому лучше думайте о 2x10 как о 20 повторениях с отдыхом посередине).
Эта теория также использовалась для определения лошадиной силы (л.с.), которая определялась как объем работы, которую лошадь могла выполнить с заданной нагрузкой с течением времени. Колесо, которое лошадь вращала в оригинальном эксперименте Уотта, оказывало специфическую нагрузку на мышцы лошади, и лошадь могла выполнить с этой нагрузкой определенный объем работы за минуту. Если бы лошадь была идеальной машиной, она была бы способна выдерживать постоянную максимальную нагрузку. Увеличение нагрузки на заданный процент уменьшит возможную работу, выполняемую на тот же процент, так что она все равно будет равна «1 л.с.». Лошади не являются совершенными машинами и в течение коротких периодов времени способны развивать до 14 л.с., а при длительных нагрузках - в среднем менее 1 л.с.
Теорию также можно применить к автомобилям и другим машинам, которые немного более «совершенны», чем животные. Например, увеличение веса автомобиля увеличивает нагрузку, которую должен выдерживать двигатель. Аналогичным образом, повышение аэродинамики снижает сопротивление, которое также действует как нагрузка на автомобиль. Крутящий момент можно рассматривать как способность перемещать груз, а обороты — это объем работы, который он может выполнить с этим грузом за определенный промежуток времени. Таким образом, крутящий момент и обороты вместе создают киловатты или общую выходную мощность. Общая мощность может быть связана с «рабочей нагрузкой» двигателя/автомобиля или с тем, сколько работы он может выполнить при данной нагрузке. Поскольку двигатели более механически совершенны, чем мышцы животных, и не утомляются одинаково, они будут гораздо точнее соответствовать формуле, согласно которой, если вы прикладываете большую нагрузку, они будут выполнять меньшую работу, и наоборот.
В профессиональных условиях рабочая нагрузка может быть стрессовой и служить фактором стресса для сотрудников. Три аспекта рабочей нагрузки могут вызывать стресс.
Рабочая нагрузка связана с рядом стрессов, включая тревогу , физиологические реакции, такие как кортизол , усталость, [5] боль в спине, головную боль и желудочно-кишечные проблемы. [6]
Рабочая нагрузка как требование к работе является основным компонентом модели стресса, основанной на контроле спроса. [7] Эта модель предполагает, что работа с высокими требованиями может быть стрессовой, особенно когда человек плохо контролирует работу. Другими словами, контроль служит буфером или защитным фактором, когда требования или рабочая нагрузка высоки. Эта модель была расширена до модели контроля спроса и поддержки, которая предполагает, что сочетание высокого контроля и высокой социальной поддержки на работе смягчает последствия высоких требований. [8] Опрос Cartridge People, проведенный в 2019 году, выявил, что рабочая нагрузка является основной причиной профессионального стресса. [9]
Как потребность в работе, рабочая нагрузка также имеет отношение к модели стресса «требования к работе и ресурсы» , которая предполагает, что работа является стрессовой, когда требования (например, рабочая нагрузка) превышают ресурсы человека для их удовлетворения. [10] [11]
Не существует единого согласованного определения умственной нагрузки и, следовательно, единого согласованного метода ее оценки или моделирования. [2] В одном из примеров определения Харта и Стейвленда (1988) рабочая нагрузка описывается как «воспринимаемая взаимосвязь между объемом умственных способностей или ресурсов и объемом, необходимым для выполнения задачи». Более широко применимое рабочее определение рабочей нагрузки состоит в том, что «умственная рабочая нагрузка (MWL) представляет собой степень активации конечного пула ресурсов, ограниченного по мощности, при когнитивной обработке основной задачи с течением времени, опосредованной внешними стохастическими факторами окружающей среды и ситуацией. а также на определенные внутренние характеристики человека-оператора, позволяющие справляться со статическими требованиями задачи, прилагаемые усилия и внимание». [2]
Моделирование рабочей нагрузки — это аналитический метод, используемый для измерения и прогнозирования рабочей нагрузки. Основная цель оценки и прогнозирования когнитивной нагрузки — добиться равномерно распределенной, управляемой рабочей нагрузки и избежать перегрузки или недогрузки. Еще одним аспектом рабочей нагрузки являются математические модели прогнозирования, используемые при анализе человеческого фактора для поддержки проектирования и оценки систем, критически важных для безопасности.
Модель теории множественных ресурсов (MRT) Викенса (1984) [12] проиллюстрирована на рисунке 1:
MRT Викенса предполагает, что у человека-оператора нет единого источника обработки информации, который можно использовать, а есть несколько разных пулов ресурсов, которые можно использовать одновременно. Каждый прямоугольник на рисунке 1 обозначает один когнитивный ресурс. В зависимости от характера задачи эти ресурсы могут обрабатывать информацию последовательно, если разные задачи требуют одного и того же пула ресурсов, или могут обрабатываться параллельно, если задача требует разных ресурсов.
Теория Виккенса рассматривает снижение производительности как нехватку этих различных ресурсов и описывает людей как людей с ограниченными возможностями обработки информации. Когнитивные ресурсы ограничены, и проблема спроса и предложения возникает, когда человек выполняет две или более задач, требующих одного ресурса (как показано одним квадратом на диаграмме). Чрезмерная рабочая нагрузка, вызванная задачей, использующей тот же ресурс, может вызвать проблемы, ошибки или снижение производительности. Например, если задача — позвонить по телефону, то ни к одному компоненту не предъявляется никаких лишних требований. Однако если одновременно выполняется другая задача, требующая того же компонента(ов), результатом может стать избыточная рабочая нагрузка.
Взаимосвязь между рабочей нагрузкой и производительностью сложна. Не всегда с увеличением нагрузки производительность снижается. На производительность может повлиять слишком высокая или слишком низкая рабочая нагрузка (Nachreiner, 1995). Устойчивая низкая рабочая нагрузка (недогрузка) может привести к скуке, потере осознания ситуации и снижению внимательности. Кроме того, по мере увеличения рабочей нагрузки производительность не может снижаться, поскольку у оператора может быть стратегия выполнения задач.
Теория Виккенса позволяет разработчикам систем предсказывать, когда:
Как и Викенс, Маккракен и Олдрич (1984) описывают обработку не как один центральный ресурс, а как несколько ресурсов обработки: зрительный, когнитивный, слуховой и психомоторный (VCAP). Все задачи можно разложить на эти составляющие.
Они разработали рейтинговые шкалы для каждого компонента VCAP, которые дают относительную оценку степени использования каждого компонента ресурса.
Джозеф Хопкинс (неопубликовано) разработал методику обучения. В основе его теории обучения лежит то, что сложные навыки — это, по сути, конфликты ресурсов, когда обучение устранило или уменьшило противоречивые требования к рабочей нагрузке либо за счет обработки более высокого уровня, либо за счет прогнозирующей последовательности времени. Его работа основана на работах Голви (1974) и Морхауса (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 — это две противоречивые задачи (т.е. обе требуют одних и тех же ресурсов), прежде чем они будут интегрированы в новый навык «вождения». Опытному водителю не нужно будет думать о том, что делать при повороте (более высокий уровень обработки), или он может переключить передачу раньше, чем требуется, чтобы предоставить достаточные ресурсы для поворота на повороте (прогнозирующая временная последовательность).
Любая попытка создания модели рабочей нагрузки начинается с понимания задач, подлежащих моделированию. Это делается путем создания анализа задачи, 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 комбинация ресурсов) требуются для каждой задачи — зрительные, слуховые, когнитивные и психомоторные. Каждому из них можно присвоить числовое значение на основе шкал, разработанных Маккракеном и Олдричем.
Эти числовые значения для каждого типа ресурсов затем вводятся в модель рабочей нагрузки. Модель суммирует рейтинги рабочей нагрузки внутри каждого ресурса и для параллельных задач. Таким образом, определяются критические точки в рамках задачи. Когда вносятся предложения по внедрению новых устройств в текущую базовую деятельность, это влияние можно затем сравнить с базовым уровнем. Одна из самых продвинутых моделей рабочей нагрузки, возможно, была разработана К. Тарой Смит (2007). Эта модель объединила теории Виккенса, Маккракена, Олдрича и Хопкинса, чтобы создать модель, которая не только прогнозирует рабочую нагрузку для отдельной задачи, но также показывает, как эта рабочая нагрузка может измениться с учетом опыта и уровня подготовки людей, выполняющих эту задачу. Методы оценки рабочей нагрузки обычно используются для ответа на следующие типы вопросов: Эйзен, П.С. и Хенди, К.С. (1987):
Общепризнано, что существует связь между средствами массовой информации, с помощью которых информация передается и представляется лицам, принимающим решения , и их когнитивной нагрузкой. В периоды концентрированной активности одномодовый обмен информацией является ограничивающим фактором. Следовательно, баланс между различными информационными каналами (чаще всего считается визуальным и слуховым, но может также включать тактильные и т. д.) напрямую влияет на когнитивную нагрузку (Wickens 1984). В ситуации принятия срочного решения эта рабочая нагрузка может привести к человеческой ошибке или задержке принятия решений, необходимых для обработки соответствующей информации. (Смит, К.Т. и Мистри, Б., 2009 г.). [13] Работа, проведенная К. Тарой Смит, определила некоторые термины, относящиеся к рабочей нагрузке в этой области. Двумя основными понятиями, относящимися к рабочей нагрузке, являются:
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) В эту статью включен текст из этого источника, доступного по лицензии CC BY 4.0.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link){{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)