Stres w pracy pod lupą – badanie eyetracking VR

Automatyzacja produkcji pędzi dziś jak szalona. Nowoczesne technologie zmieniają krajobraz przemysłowy, ale same maszyny nie zbudują sukcesu żadnej firmy. W nowoczesnych halach fabrycznych największym wyzwaniem staje się samopoczucie człowieka. Aby zrozumieć, jak bardzo obciążony jest umysł operatora, inżynierowie coraz częściej sięgają po nowoczesne rozwiązania. Ostatecznie okazało się, że to właśnie badanie eyetrackingowe w VR pozwala najskuteczniej zajrzeć w głąb ludzkiej psychiki i zapobiec wypadkom na linii produkcyjnej.

Przemęczenie, gigantyczne przeciążenie informacyjne oraz przewlekły stres to niezwykle realny problem operatorów. Przekłada się on na błędy, nagłe przestoje maszyn oraz zagrożenie zdrowia. Na szczęście nowa koncepcja Przemysłu 5.0 całkowicie zmienia zasady gry rynkowej. Przesuwa ona środek ciężkości z wydajności maszyn na dobrostan psychofizyczny ludzi. W odpowiedzi na te wyzwania zespół naukowców (R.K. Khamaisi i współpracownicy) opracował nową strategię oceny UX (User Experience) pracowników.

Czym jest koncepcja Industry 5.0?

Przemysł 5.0 (Industry 5.0) to kolejny, nieuchronny etap ewolucji przemysłowej. Nie zastępuje on automatyzacji spod znaku 4.0, lecz twórczo ją rozwija. Koncepcja ta płynnie łączy sztuczną inteligencję (AI) z głęboką humanizacją procesów produkcyjnych. Podczas gdy poprzednia faza skupiała się wyłącznie na cyfryzacji, nowa filozofia stawia w centrum uwagi trzy kluczowe filary:

1. Człowiek w centrum (Human-centric): Jego zdrowie fizyczne, absolutne bezpieczeństwo, komfort psychiczny oraz ogólny dobrostan stają się wartością nadrzędną.
2. Zrównoważony rozwój (Sustainability): Oznacza to radykalne minimalizowanie śladu węglowego i mniejsze zużycie zasobów naturalnych.
3. Odporność na kryzysy (Resilience): Elastyczna zdolność systemów do błyskawicznego reagowania na nagłe zmiany rynkowe.

Nowa koncepcja zakłada, że ergonomia stanowiska musi być idealnie dopasowana do fizycznych i poznawczych ograniczeń organizmu. Niestety, praca z nowoczesnymi systemami pociąga za sobą rosnące napięcie psychiczne, które trudno zmierzyć tradycyjnymi metodami.

Ukryty wróg – obciążenie poznawcze i fizyczne

Współczesny pracownik musi nie tylko pracować fizycznie, ale też na bieżąco przetwarzać mnóstwo informacji. Zespół badawczy wziął pod lupę konkretny przypadek z sektora Oil & Gas – manualną produkcję wielkich zbiorników ciśnieniowych. Wytypowano cztery najbardziej wymagające zadania:

• dopasowywanie sekcji zbiornika (fitting-up),
• trasowanie i rozmieszczanie elementów (tracing and placement),
• spawanie (welding),
• szlifowanie i polerowanie (grinding/polishing).

Z ankiet (takich jak NASA-TLX i skala dyskomfortu ciała) przeprowadzonych na 20 pracownikach wynikało, że zadania te są wycieńczające fizycznie (zwłaszcza szlifowanie), ale mają też wysoki koszt mentalny. Jak jednak obiektywnie zmierzyć ten ukryty stres, unikając subiektywnych ocen? Naukowcy stworzyli unikalny algorytm łączący dane biomechaniczne z fizjologicznymi.

Cyfrowa fabryka i wirtualna rzeczywistość – przebieg testów

Z powodu restrykcji związanych z pandemią COVID-19, wstępne testy z hali fabrycznej zostały przeniesione do świata cyfrowego. Badacze stworzyli innowacyjne środowisko wirtualnej rzeczywistości. Wiernie odtworzono tam wyżej wspomniane zadania operacyjne. Uczestnik eksperymentu realizował je w specjalnych goglach oraz zestawie nieinwazyjnych czujników ubieralnych (wearables). Urządzenia te dyskretnie rejestrowały parametry ludzkiego organizmu.

To właśnie tutaj zastosowano zaawansowane badanie eyetracking VR. Wbudowany w gogle system śledził średnicę źrenicy, która jest doskonałym wskaźnikiem wysiłku poznawczego i wizualnego. Oprócz tego mierzono:

• Aktywność serca: Opaska na klatkę piersiową oraz smartwatch mierzyły tętno i odstępy między uderzeniami serca (RR).
• Elektrodermalną aktywność skóry (EDA/GSR): Czujnik na nadgarstku rejestrował nagłe napięcie psychiczne poprzez wzrost potliwości.
• Postawę ciała: Specjalne trackery analizowały kąty nachylenia stawów w czasie rzeczywistym.

Na podstawie tych surowych danych, algorytm na bieżąco wyliczał dwa wskaźniki: Obciążenie Mentalne (na bazie tętna, źrenic i potliwości) oraz ogólny stres w pracy.

Gdzie kryje się największe obciążenie? Zaskakujące wyniki

Wyniki tego skomplikowanego, wirtualnego eksperymentu dostarczyły cennej wiedzy inżynierom. Pomiary obciążenia posturalnego potwierdziły wcześniejsze ankiety. Zdecydowanie najgorszą postawę odnotowano przy spawaniu oraz dopasowywaniu elementów, gdzie operator musiał ciągle się schylać.

Jednak analiza ukrytego obciążenia psychicznego przyniosła niespodzianki. Algorytm wyliczył, że najwyższy poziom stresu pojawiał się podczas dopasowywania sekcji (fitting-up). Co najbardziej fascynujące, naukowcy zauważyli pewną rozbieżność. Parametry biometryczne zarejestrowane podczas symulacji w wirtualnej rzeczywistości nie odzwierciedlały w pełni tego, jak wycieńczające to zadanie było w prawdziwej fabryce (według wcześniejszych ankiet).

Dlaczego tak się stało? Środowisko testowe, jakie stworzyło wirtualne badanie eyetracking VR, nie potrafiło w stu procentach oddać brutalnych realiów hali produkcyjnej. Brak rzeczywistego ciężaru stalowych narzędzi, hałasu czy presji odpowiedzialności sprawił, że organizm badanego nie wszedł na maksymalne obroty stresowe. To dobitnie udowadnia, że ostateczne testy ergonomii w Przemyśle 5.0 muszą odbywać się na żywym organizmie bezpośrednio na linii montażowej.

Przyszłość przemysłu oparta na ergonomii poznawczej

Tradycyjne projektowanie linii montażowych przez całe dekady skupiało się wyłącznie na ślepej optymalizacji wydajności maszyn. Jednakże wyniki nowoczesnych badań dowodzą, że to droga donikąd. Kluczem do rynkowego sukcesu w epoce Industry 5.0 jest projektowanie zorientowane bezpośrednio na pracownika (Human-Centered Design).

Inwestycja w zaawansowaną ergonomię pozwala skutecznie zapobiegać chorobom zawodowym i wypaleniu najlepszych specjalistów. Zastosowanie obiektywnych pomiarów, takich jak wykorzystujące obiektywne badanie eyetracking VR gogle czy czujniki tętna, pozwala projektantom wcześnie wykryć „wąskie gardła”, w których pracownik jest przebodźcowany. Zamiast czekać na katastrofalny w skutkach błąd, inżynierowie mogą zawczasu przeprojektować interfejs maszyny.

Dla pracodawców dbanie o dobrostan to twardy rachunek ekonomiczny. Zredukowany stres w pracy oznacza mniejszą rotację cennych kadr, spadek liczby kosztownych zwolnień lekarskich, minimalizację odszkodowań za wypadki i stabilniejszy zysk przedsiębiorstwa. Maszyna przyszłości ma być bezbłędna, ale to bezpieczny, wypoczęty i spokojny człowiek zadecyduje o przetrwaniu firmy.

Bibliografia:

Khamaisi, R. K., Brunzini, A., Grandi, F., Peruzzini, M., & Pellicciari, M. (2022). UX assessment strategy to identify potential stressful conditions for workers. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 78, 102403. https://doi.org/10.1016/j.rcim.2022.102403