评估心理负荷：基于ISO 10075标准的评估工具分类方法

《Applied Ergonomics》：Evaluating mental workload: A taxonomic approach to evaluation tools based on ISO 10075

本文基于ISO 10075标准，构建了涵盖心理压力（mental stress）与心理应变（mental strain）的分类框架，系统分析了自我感知、绩效评估和生理信号三类评估工具的特性与适用场景，提出工具选择六项准则及效应关联矩阵，为制造业提供标准化评估指导。

　　在制造业的快速发展过程中，特别是从工业4.0向工业5.0的转变，生产环境的复杂性显著增加，对操作人员的工作方式和心理负荷产生了深远的影响。这种变化不仅对操作者的工作效率和心理状态构成了挑战，也促使认知人因工程领域开始探索新的方法，以更全面地理解和管理心理负荷。当前的研究表明，心理负荷的定义尚未达成共识，且现有的评估工具在不同情境下的适用性和有效性也存在差异。本文旨在通过引入一个基于ISO 10075标准的综合定义，构建一个全面的心理负荷评估框架，并分析不同心理负荷评估工具的优缺点，为制造业中的心理负荷管理提供指导。

心理负荷通常被视为一项复杂的多维现象，它不仅涉及任务本身的特性，还受到工作环境、社会因素以及个体特征的共同影响。ISO 10075标准对心理负荷进行了更为细致的划分，将它分为心理压力（mental stress）和心理紧张（mental strain）两个主要组成部分。心理压力是指由任务要求、工作环境特征和社会期望等因素共同作用于个体的外部负荷，而心理紧张则是个体对心理压力的主观反应，其强度和类型受到个体特征如年龄、性别、技能和应对策略的影响。这一划分有助于更准确地识别心理负荷的来源及其对操作者的影响，为制定有效的心理负荷管理策略提供了理论基础。

本文提出的心理负荷评估框架旨在帮助研究者和实践者更好地选择和使用评估工具。首先，该框架引入了基于ISO 10075的综合定义，强调心理压力和心理紧张之间的相互作用及其对操作者的影响。其次，通过文献分析，构建了一个心理负荷评估工具的分类体系，涵盖了自我感知方法、任务绩效方法和生理信号方法。这些工具的分类不仅考虑了其适用性，还分析了它们在不同任务类型中的表现，为实际应用提供了参考。此外，本文还提出了评估工具的选择标准，包括敏感性、诊断性、实施难度、任务干扰性和数据处理的简便性。这些标准帮助评估者根据具体的应用场景选择最合适的工具，从而提高心理负荷评估的准确性和实用性。

在自我感知方法中，NASA-TLX和SWAT是最常用的工具，它们通过让操作者自我报告心理负荷的各个方面，提供了一种直观的评估方式。然而，这些方法在敏感性和诊断性方面存在局限，尤其是在捕捉细微的心理负荷变化时。相比之下，基于生理信号的评估工具，如EEG、眼动追踪、心率变异性（HRV）和皮肤电活动（EDA），能够提供更客观的数据，有助于更精确地分析心理负荷的动态变化。尽管这些工具在数据处理和实施方面存在一定的技术门槛，但它们的高敏感性和高诊断性使其在需要精确评估心理负荷的场景中具有优势。

任务绩效方法则通过分析操作者在执行任务时的表现，如错误数量和反应时间，来评估心理负荷。这种方法虽然实施简便，但在捕捉细微的心理负荷变化时可能不够敏感。因此，本文建议在需要减少任务干扰的情况下使用任务绩效方法，而在需要更精确评估心理负荷时，结合自我感知方法和生理信号方法进行综合分析。

本文还提出了针对不同制造过程的心理负荷评估工具选择建议。例如，在需要高决策参与的制造过程中，EEG和眼动追踪可以提供更深入的分析，而在高体力劳动的制造过程中，心率变异性（HRV）和皮肤电活动（EDA）可能更为适用。这些工具的选择应根据具体的制造过程特点，如任务复杂性、工作环境和个体差异，进行综合考虑。

此外，本文还讨论了心理负荷评估的局限性和未来研究方向。目前的评估工具主要关注心理压力和心理紧张的短期影响，而对长期影响的研究仍显不足。未来的研究可以进一步探讨心理负荷的长期影响，以及如何通过评估工具进行长期监测和管理。同时，随着生物传感器技术的发展，心理负荷评估工具的成本和技术门槛可能会降低，从而在更广泛的制造环境中得到应用。

总之，本文通过引入基于ISO 10075标准的心理负荷定义，构建了一个全面的心理负荷评估框架，涵盖了自我感知方法、任务绩效方法和生理信号方法。这一框架不仅有助于更准确地理解和评估心理负荷，还为制造业中的心理负荷管理提供了实用的指导。未来的研究可以进一步优化这一框架，结合最新的技术发展，提高心理负荷评估的准确性和适用性，从而更好地支持人因工程在制造业中的应用。