作業負荷

「ワークロード」という用語は、互いに関連しながらも異なる複数の要素を指す場合がある。

古い定義では、ワークロードとは個人が行わなければならない仕事の量を指します。^{[ 1 ]}実際の仕事量と個人のワークロードに対する認識には違いがあります。^{[ 1 ]} この2つのタイプを区別するために、「精神的ワークロード」（MWL）という用語がよく使われます。これは、タスクの難易度に関係なく、人間が経験するワークロードを指す後者のタイプを明確に示しています。これは、同じ基本的なタスクであっても、同じ人が実行した場合でも、2つの異なる精神的反応と経験、したがって異なる認知負荷量を生み出す可能性があるためです。精神的ワークロードの定義は長年にわたって数多く提案されてきました。^{[ 2 ]}

より最近の、より実用的な定義は、「精神的作業負荷（MWL）とは、限られた容量のリソースプールが、外部の確率的な環境要因や状況要因によって媒介され、また人間のオペレーターの明確な内部特性によっても影響を受ける、主要なタスクを認知的に処理しながら、静的なタスク要求に対処するために、献身的な努力と注意を払うという、時間経過に伴う活性化の度合いを表す」というものである。^{[ 2 ]}この定義は、過去 60 年間に発表された多くの研究論文と、その都度出現したあらゆるアドホックな定義を分析することによって、精神的作業負荷の概念を体系的にレビューした結果生まれたものである。また、後述する多重リソース理論と、人間の多重リソースの概念にも影響を受けている。^{[ 3 ]}

オペレーターの作業負荷の評価は、新しいヒューマンマシンシステムの設計に大きな影響を与えます。新しいシステムの設計時、あるいは既存システムの改良時にオペレーターの作業負荷を評価することで、作業負荷のボトルネックや過負荷といった問題を特定できます。オペレーターはヒューマンマシンシステムの中心的な役割を担うため、これらの問題を解決することは、安全かつ効率的なシステムを運用するために不可欠です。運用予算には、特定の作業における想定作業負荷の見積もりが含まれる場合があります。

ワークロードとは、システムの総エネルギー出力、特に長時間にわたって激しい作業を行う人や動物の総エネルギー出力を指す場合もあります。この概念の具体的な応用例の一つがウェイトリフティング／ウェイトトレーニングです。経験的な証拠と科学的研究の両方から、筋肉の成長にとって重要なのは、負荷、ボリューム、あるいは「負荷がかかっている時間」だけではなく、総「ワークロード」であることが示されています。このような場合や関連する用法では、「ワークロード」は「ワーク＋ロード」に分解でき、与えられた負荷で行われる作業を指します。ウェイトトレーニングに関して言えば、「負荷」とは持ち上げる重量の重さを指し（20kg は10kgよりも大きな負荷です ）、そして「ワーク」とはボリューム、つまりその重量で行う反復回数とセット数の合計を指します（20回反復は10回反復よりも多くのワークですが、10回反復を2セット行うのは20回反復を1セット行うのと同じワークです。ただし、人間の体は休憩なしで重い重量を20回反復することはできないため、2x10は20回反復で、間に休憩があると考えるのが最善です）。

この理論は、馬力（hp）を決定するためにも用いられました。馬力とは、一定の負荷で馬が一定時間内にどれだけの仕事ができるかを示す値です。ワットの最初の実験で馬が回した車輪は、馬の筋肉に特定の負荷をかけ、馬はこの負荷で1分間に一定量の仕事ができました。馬が完全な機械であれば、一定の最大作業負荷を維持できるはずです。負荷を一定の割合で増加させると、可能な仕事量は同じ割合で減少し、それでも「1 hp」に等しくなります。しかし、馬は完全な機械ではなく、短時間であれば最大14  hpを発揮できますが、長時間の運動では平均で1  hp未満しか発揮できません。

この理論は、動物よりもやや「完璧」な自動車やその他の機械にも適用できます。たとえば、車を重くすると、エンジンが引っ張らなければならない負荷が増加します。同様に、空気抵抗を減らすと、車にかかる負荷も減少します。トルクは負荷を動かす能力と考えることができ、回転数は一定時間内にその負荷でどれだけの仕事をすることができるかを表します。したがって、トルクと回転数を合わせると、キロワット、つまり総出力が生成されます。総出力は、エンジン/車の「作業負荷」、つまり一定の負荷でどれだけの仕事をすることができるかに関係します。エンジンは動物の筋肉よりも機械的に完璧で、同様に疲労しないため、負荷を増やすと仕事量が減り、その逆もまた然りという公式に非常によく適合します。

職場環境において、業務量はストレスの原因となり、従業員のストレス要因となる可能性があります。業務量には、ストレスの原因となる3つの側面があります。

量的作業負荷または過負荷：無理なくこなせる量よりも多くの仕事を抱えていること。

質的な業務量：難しすぎる仕事をしていること。

過少負荷：労働者のスキルや能力を活かせない仕事をすること。^{[ 4 ]}

仕事量は、不安、コルチゾールなどの生理的反応、疲労^{[ 5 ]} 、腰痛、頭痛、胃腸障害^{[ 6 ]}など、多くのストレスと関連付けられています。

仕事の要求としてのワークロードは、ストレスの要求-コントロールモデルの主要な構成要素です。^{[ 7 ]}このモデルは、要求の高い仕事は、特に個人が仕事に対するコントロールが低い場合にストレスになる可能性があることを示唆しています。言い換えれば、コントロールは、要求やワークロードが高い場合に緩衝材または保護因子として機能します。このモデルは、要求-コントロール-サポートモデルに拡張され、職場での高いコントロールと高い社会的サポートの組み合わせが、高い要求の影響を緩和することを示唆しています。^{[ 8 ]} Cartridge Peopleによる2019年の調査では、ワークロードが職業性ストレスの主な原因であると特定されました。^{[ 9 ]}

仕事の要求として、作業負荷は、仕事の要求とリソースのストレスモデルにも関連しており、要求（例えば、作業負荷）が個人がそれに対処するためのリソースを超えると、仕事はストレスになるということを示唆している。^{[ 10 ] [ 11 ]}

精神的作業負荷の定義は統一されておらず、したがって、それを評価またはモデル化する統一された方法もありません。^{[ 2 ]}ハートとスタヴェランド（1988）による定義の一例として、作業負荷は「精神的処理能力またはリソースの量とタスクに必要な量との間の認識された関係」と説明されています。作業負荷のより一般的に適用可能な操作的定義は、「精神的作業負荷（MWL）は、限られた容量のリソースプールの活性化の度合いを表し、外部の確率的な環境および状況要因によって媒介され、また人間のオペレーターの明確な内部特性によって影響を受け、静的なタスク要求に対処するために、献身的な努力と注意によって、時間とともに主要なタスクを認知的に処理します」です。^{[ 2 ]}

ワークロードモデリングとは、ワークロードを測定および予測するために用いられる分析手法です。認知ワークロードの評価と予測の主な目的は、ワークロードを均等に分散させ、管理可能な状態にし、過負荷や過少負荷を回避することです。ワークロードのもう一つの側面は、安全性が重要なシステムの設計と評価を支援するために、人間工学分析で使用される数学的予測モデルです。

理論

ウィッケンズ（1984）の多重資源理論（MRT）モデル^{[ 12 ]}を図1に示す。

ウィッケンズのMRT（多元的資源理論）は、人間のオペレーターは単一の情報処理源を利用できるのではなく、同時に利用できる複数の異なる資源プールを持っていると提唱している。図1の各ボックスは、1つの認知資源を示している。タスクの性質に応じて、異なるタスクが同じ資源プールを必要とする場合は、これらの資源は情報を順次処理する必要があり、タスクが異なる資源を必要とする場合は、並列処理することができる。

ウィッケンズの理論では、パフォーマンスの低下はこれらの異なるリソースの不足によるものと捉えられ、人間は情報処理能力が限られていると説明されています。認知リソースは限られており、個人が単一のリソースを必要とするタスクを2つ以上実行すると、需要と供給の問題が発生します（図の1つのボックスで示されています）。同じリソースを使用するタスクによって生じる過剰なワークロードは、問題、エラー、またはパフォーマンスの低下を引き起こす可能性があります。たとえば、タスクが電話をダイヤルすることであれば、どのコンポーネントにも過剰な要求はかかりません。しかし、同じコンポーネントを必要とする別のタスクが同時に実行されると、結果として過剰なワークロードが発生する可能性があります。

作業負荷とパフォーマンスの関係は複雑です。作業負荷が増加すると必ずしもパフォーマンスが低下するとは限りません。作業負荷が高すぎても低すぎてもパフォーマンスに影響が出る可能性があります（Nachreiner、1995）。作業負荷が低い状態が続くと（負荷不足）、退屈、状況認識の喪失、注意力の低下につながる可能性があります。また、作業負荷が増加しても、オペレーターがタスクの要求に対応するための戦略を持っている場合、パフォーマンスが低下しないこともあります。

ウィッケンスの理論により、システム設計者は次のことを予測できます。

• 複数のタスクを同時に実行できます。
• タスク同士が干渉し合うでしょう。
• あるタスクの難易度が上がると、別のタスクのパフォーマンスが低下する。

ウィッケンズと同様に、マクラッケンとアルドリッチ（1984）は、処理を単一の中心的なリソースとしてではなく、視覚、認知、聴覚、精神運動（VCAP）という複数の処理リソースとして説明している。すべてのタスクはこれらのコンポーネントに分解できる。

• 視覚と聴覚の要素は、注意を向けられる外部刺激である。
• 認知要素とは、必要とされる情報処理のレベルを表すものである。
• 精神運動要素とは、必要とされる身体的な動作を指す。

彼らはVCAPの各構成要素ごとに評価尺度を開発し、各リソース構成要素がどの程度使用されているかを相対的に評価できるようにした。

ジョセフ・ホプキンス（未発表）はトレーニング方法論を開発した。彼のトレーニング理論の背景は、複雑なスキルは本質的にリソースの競合であり、トレーニングによって、より高度な処理または予測的な時間シーケンスによって、競合する作業負荷の要求が除去または軽減されるというものである。彼の研究は、ガルウェイ（1974）とモアハウス（1977）に基づいている。この理論は、トレーニングによって異なるタスク機能が1つの新しいスキルに統合されることを可能にすると仮定している。その例として、車の運転を学ぶことが挙げられる。ギアチェンジとステアリングは、新しいスキル「運転」に統合される前は、2つの競合するタスク（つまり、両方とも同じリソースを必要とする）である。熟練したドライバーは、コーナーを曲がるときに何をすべきかを考える必要がなく（より高度な処理）、コーナーを曲がるのに十分なリソースを確保するために、必要以上に早くギアチェンジするかもしれない（予測的な時間シーケンス）。

人事管理の研究において、ワークロードは、精神的処理能力またはリソースの量とタスクに必要な量との間の認識された関係と考えられており、ストレスと密接に関連しています。先行要因とは、別の変数または結果に先行し、影響を与える要因または変数を指します。^{[ 14 ]}職場のワークロードは、単独で発生するのではなく、複数の要因によって形成されます。個人の特性と組織の条件の両方が、従業員が仕事の要求をどのように経験し、管理するかに影響を与える先行要因として機能します。

1. 個人要因：^{[ 15 ]}
   • 心理的分離：仕事以外の時間に精神的に仕事から離れる能力は、従業員が新たな注意力と集中力を持って仕事に戻ることを可能にすることで、より高いレベルのマインドフルネスを促進します。
   • 睡眠の質：質の高い睡眠と十分な休息は、特性としてのマインドフルネスを強化し、従業員が職場において冷静で注意深く、意識を高く保つ能力をサポートします。
   • 内部的な課題：痛み、不安、個人的なストレスなどの内部的な不快感は、従業員が集中して今この瞬間に意識を向け続けることを難しくすることで、マインドフルネスの状態を阻害します。
   • 個人の目標志向：自己啓発に焦点を当てた学習目標志向は、特性マインドフルネスを高めます。一方、無能に見えることへの恐怖に駆られたパフォーマンス回避志向は、特性マインドフルネスを低下させます。
   • 心理的要求：高い心理的要求と仕事のプレッシャーは、従業員が現在の瞬間に集中するために必要な認知的および感情的リソースを消耗させることで、状態マインドフルネスを低下させる。
   • マインドフルネス関連の経験と自己効力感：過去のマインドフルネス経験（例：瞑想）とマインドフルネス技法を応用できるという自信は、従業員が仕事中にマインドフルネススキルを効果的に活用できるようにすることで、状態マインドフルネスを高める。
   • 疲労、継続的な思考、感情：疲労は状態マインドフルネスを阻害する一方、継続的な思考や感情（肯定的または否定的）は、現在の瞬間の注意にどのように影響するかによって、マインドフルネスをサポートすることも妨げることもあります。
   • 職務経験：職務経験が長いほど、特性マインドフルネスと状態マインドフルネスが高くなる傾向がある。これは、蓄積された仕事経験が、従業員の注意制御能力と感情調整能力の向上に役立つためである。
   • メタ認知的な信念：注意を向け、精神的なプロセスを調整する能力についての肯定的な信念は、職場でマインドフルネスの状態を経験する可能性を高めます。
2. 職場要因^{[ 15 ]}：
   • 業務量：業務量の増加は、職場における従業員のマインドフルネス体験を阻害することがわかった。
   • 外部の課題：仕事以外の課題や要求、例えば多忙なスケジュールや家庭の問題などは、従業員の意識状態を阻害することがわかった。
   • 組織における思いやりのある風土：組織が従業員の幸福を気遣っていると認識されるような支援的な組織風土は、従業員の特性としてのマインドフルネスを肯定的に予測することがわかった。
   • 仕事のコントロール：仕事のコントロールと自律性の向上は、従業員の意識状態を高める要因として特定された。
   • 状況的要求：職場における注意、感情、およびタスク関連の要求は、従業員の状態マインドフルネスにプラスの影響を与えることがわかった。
   • 組織的制約：組織内の資源不足や役割の対立といった要因は、特性マインドフルネスと状態マインドフルネスの両方を阻害することがわかった。
   • タスクのルーチン性：タスクのルーチン性が低く、自律性や経験の多様性が少ないと、従業員のマインドフルネスが阻害されることが示された。
   • 上司のサポート：上司からのサポートと自律性の向上は、特性マインドフルネスと状態マインドフルネスの向上を促進することがわかった。
   • 作業への注意集中：集中した注意を必要とする要求は、従業員の意識状態を高めることがわかった。
   • 業務外の注意要求：注意散漫や業務外の注意要求は、従業員の意識状態を阻害することがわかった。

• 認知負荷
• 人材
• 状況認識