De loods aan het werk
evaluatie en gebruik van een tijd-tot-contact model van mentale werkbelasting in mens-machine systemen
Fulko van Westrenen
Mensen zijn flexibel en betrouwbaar in vele besturingstaken, zoals het besturen van auto's en het navigeren van schepen. Er is veel onderzoek gedaan naar de mogelijkheden deze taken te automatiseren, maar tot nu toe zonder veel succes door de vele problemen. Andere taken zoals in de procesindustrie, waar gecompliceerde systemen met elkaar zijn verbonden om grote volumes van hoogwaardige producten te kunnen produceren, hebben een veel hogere graad van automatisering. Deze automatisering maakt het mogelijk om de processen onder controle te houden, de kwaliteit van de productie te verhogen, en de operator te ontlasten. In beide gevallen is een uitgebreide kennis van de menselijke mogelijkheden beperkingen nodig om de taak aan de mens aan te kunnen passen. Hierdoor kan een optimale prestatie geleverd worden, en veiligheid en gezondheid gewaarborgd zijn.
In deze studie wordt het het regelgedrag van operators bestudeerd door het verband te bepalen tussen procesvariabelen en het waarneemgedrag. Dit is gedaan in twee situaties: een relatief complexe en realistische proces-simulator en aan boord van schepen bij het uitvoeren van de loodstaak. Het waarneemgedrag van de loods is gemeten met behulp van mentale werkbelastingsmaten. De hypothese is dat mentale werkbelasting omgekeerd evenredig is met de tijd die resteert tot het proces buiten zijn grenzen treedt (tijd tot contact, TTC). De aanname hierbij is dat de mentale werkbelasting het gevolg is van observeren en beslissen en evenredig is met de frequentie waarmee deze cyclus van observeren en beslissen wordt doorlopen.
De mentale werkbelasting is gemeten met behulp van de hartslag, in het bijzonder de hartslag variabiliteit. De hartslag is niet constant, maar fluctueert ongeveer 10% rond de gemiddelde hartslag. Uit de literatuur is bekend dat een toename van de mentale werkbelasting samengaat met een afname van deze hartslag variabiliteit, en deze afname is gebruikt als een indicatie voor een toename in de mentale belasting, die op zijn beurt een indicatie voor het waarneemgedrag van de operator is.
De hypothese is getest met behulp van de proces-simulator DURESS, een simulatie van de productie van heet water. De proefpersonen hadden als opdracht water te produceren in een bepaalde hoeveelheid en van een bepaalde temperatuur door zorgvuldig de regelaars in te stellen. Gedurende dit experiment werd de hartslag van de proefpersoon opgenomen, werden al zijn handelingen vastgelegd, en werd zijn productie-prestatie bepaald. De resultaten tonen aan dat de tijd die resteert tot het proces buiten zijn grenzen treedt een belangrijke voorspeller is voor het observatiegedrag van de operator: deze tijd correleert goed met de hartslagvariabiliteit gedurende het productieproces. Dit betekent dat er een relatie is tussen de tijd die de operator nog heeft om in te grijpen en zijn observatiegedrag.
Het tweede experiment komt voor een deel overeen met het eerste maar nu met een echte taak: het beloodsen van schepen. Vier Rotterdamse loodsen namen deel aan dit experiment waarbij zij werden opgenomen op video, hun hartslag werd vastgelegd, en de reis werd ingetekend op de kaart. Vijfentwintig reizen zijn opgenomen, met een grote varieteit in type, grootte en bestemming van de schepen.
Dit experiment levert een reeks resultaten. Het belangrijkste resultaat is de relatie tussen de tijd die resteerde tot de vaargrens (TTC), die het directe gevolg is van de vorm van de waterweg, en de mentale werkbelasting. De correlatie-functies tussen de TTC en de hartslag varibiliteit zijn grotendeels als voorspeld door de theorie. Deze correlatie-functies hadden een maximum op ongeveer een halve kilometer voor er contact zou zijn, wat aangaf dat de maximale werkbelasting ruim voor het kritieke moment lag, of anders gezegd, de loods maakt op ongeveer een halve kilometer voor het kritieke punt een beslissing.
Als de resultaten van beide experimenten, DURESS en de loodsen, worden samengenomen zijn deze een sterke indicatie voor de ondersteuning van de theorie over de relatie tussen observatiegedrag en de mentale werkbelasting. De relatie was afgeleid van de relatie tussen hartslagvariabiliteit en de tijd tot contact (TTC).
Naast dit resultaat zijn er verschillende conclusies getrokken met betrekking tot de gebruikte technieken, beloodsing, en beloodsen op afstand.
"The maritime pilot at work" (PDF-format 2MB, rebuild).
« terug
home