Cognitive ergonomics analysis of combined assembly and picking tasks - friends or foes?

This thesis investigates the effects of task switching and combination on worker’s human body behaviour and performance within a manufacturing environment. The study explores, specifically, how combinations of tasks - such as an assembly task interrupted by a picking task - affect workers’ human body parameters, such as attention and stress level, and job performance, such as assembly time and error rate. The research adopts a quantitative methodology, involving a controlled experiment conducted in a laboratory setting that simulates a manufacturing plant. Twenty participants performed the experiment, which corresponds to an assembly task periodically interrupted by a picking task. Several data types are collected: EEG and ECG signals to monitor, respectively, the cognitive workload and the heart rate of the participant, and two KPIs to analyse performances, i.e., time and errors committed. The study also includes qualitative feedback from participants regarding their experiences during task switching and interruptions. The findings reveal that task switching significantly increases cognitive workload and error rates, even though it slightly reduces task completion time. These insights underscore the negative impacts of task switching on both performance and worker well-being. The thesis integrates its findings with the principles of Industry 5.0, emphasizing the need for workflows that minimize disruptions and support human-technology collaboration. The research contributes to the broader discussion on how Industry 5.0 can create more sustainable, human-centric work environments by aligning technological advancements with human needs.

Questa tesi analizza gli effetti del cambio e della combinazione di task sul comportamento del corpo umano e sulle prestazioni dei lavoratori in un ambiente di produzione. Lo studio esplora il modo in cui le combinazioni di task - come un task di assemblaggio interrotto da un task di prelievo - influenzino i parametri del corpo umano dei lavoratori, come l'attenzione e il livello di stress, e le prestazioni lavorative, come il tempo di assemblaggio e il tasso di errore. La ricerca adotta una metodologia quantitativa, che prevede un esperimento controllato condotto in un ambiente di laboratorio che simula un impianto di produzione. Venti partecipanti hanno eseguito l'esperimento, corrsipondente a un task di assemblaggio periodicamente interrotto da un task di prelievo. Sono stati raccolti diversi tipi di dati: segnali EEG ed ECG per monitorare, rispettivamente, il carico di lavoro cognitivo e la frequenza cardiaca del partecipante, e due KPI per analizzare il tempo di esecuzione e gli errori commessi. Lo studio include anche il feedback qualitativo dei partecipanti sulle loro esperienze durante il cambio di task e le interruzioni. I risultati rivelano che il cambio di task aumenta significativamente il carico di lavoro cognitivo e il tasso di errori, anche se riduce leggermente il tempo di completamento del compito. Questi risultati sottolineano gli impatti negativi del cambio di mansione sia sulle prestazioni che sul benessere dei lavoratori. La tesi integra i suoi risultati con i principi dell'Industria 5.0, sottolineando la necessità di flussi di lavoro che riducano al minimo le interruzioni e supportino la collaborazione uomo-tecnologia. La ricerca contribuisce al dibattito più ampio su come l'Industria 5.0 possa creare ambienti di lavoro più sostenibili e incentrati sull'uomo, allineando i progressi tecnologici alle esigenze umane.