Cognitive ergonomics analysis of occupational noise exposure in manufacturing

The industrial environment is recognized for its impact on workers' performance and health. Noise is a factor which has been understood as disturbing and regulated for a long time in the context of generalized limiting regulations. Building on the Industry 5.0 concept and its concentration on human-centric operations, this thesis investigates the impact of varying noise levels and types on workload, attention, arousal, and performance of industry workers in multi-task settings. The study was conducted in a laboratory setting simulating an industrial assembly station with 19 valid participants. Physiological measures of mobile electrocardiogram (ECG) and electroencephalogram (EEG), a combination of questionnaires containing NASA-TLX workload index, Short version of Weinstein noise sensitivity, single item questions about perceived arousal, attention, concentration and workload were utilized. The performance of participants was measured in the multi-task setting through assembly time, assembly error rate and side-task error rate. The results of this study suggest that increasing noise exposure significantly increases workload. The effect of noise exposure on arousal, attention, and performance on average was not statistically significant across conditions. The non-auditory effects of noise were found to be complex and interrelated with each other. We found performance to be affected significantly by perceived arousal, perceived concentration, noise-related workload, attention, and arousal. Furthermore, they were found to be strongly task-specific and affected by the individualities of the participants. This suggests that a one-size-fits-all approach to noise management may be inadequate in modern industrial settings. The implications of this study are important for industrial environments under the Industry 5.0 concept. This study offers valuable insights for developing personalized and adaptive workplaces which not only improve workers’ well-being but enhance productivity.

L'ambiente industriale è riconosciuto per il suo impatto sulle prestazioni e sulla salute dei lavoratori. Il rumore è un fattore che da tempo è compreso come disturbante e regolamentato nel contesto di normative generali che ne limitano l'esposizione. Basandosi sul concetto di Industry 5.0 e sulla sua attenzione alle operazioni incentrate sull'uomo, questa tesi indaga l'impatto di diversi livelli e tipi di rumore sul carico di lavoro, l'attenzione, l'eccitazione e le prestazioni dei lavoratori industriali in contesti multitasking. Lo studio è stato condotto in un ambiente di laboratorio che simulava una postazione di assemblaggio industriale con 19 partecipanti validi. Sono state utilizzate misurazioni fisiologiche di elettrocardiogramma (ECG) mobile ed elettroencefalogramma (EEG), una combinazione di questionari contenenti l'indice di carico di lavoro NASA-TLX, la versione breve della sensibilità al rumore di Weinstein, domande a singolo elemento su percezione dell'eccitazione, attenzione, concentrazione e carico di lavoro. Le prestazioni dei partecipanti sono state misurate in un contesto multitasking attraverso il tempo di assemblaggio, il tasso di errore nell'assemblaggio e il tasso di errore nel compito secondario. I risultati di questo studio suggeriscono che l'aumento dell'esposizione al rumore aumenta significativamente il carico di lavoro. L'effetto dell'esposizione al rumore su eccitazione, attenzione e prestazioni, in media, non è stato statisticamente significativo tra le diverse condizioni. Gli effetti non uditivi del rumore sono stati trovati complessi e interconnessi tra loro. Abbiamo riscontrato che le prestazioni erano significativamente influenzate dalla percezione dell'eccitazione, dalla percezione della concentrazione, dal carico di lavoro legato al rumore, dall'attenzione e dall'eccitazione. Inoltre, questi effetti si sono rivelati fortemente specifici per il compito e influenzati dalle individualità dei partecipanti. Ciò suggerisce che un approccio "unico per tutti" alla gestione del rumore potrebbe essere inadeguato nei moderni ambienti industriali. Le implicazioni di questo studio sono importanti per gli ambienti industriali nell'ambito del concetto di Industry 5.0. Questo studio offre preziose intuizioni per lo sviluppo di luoghi di lavoro personalizzati e adattivi che non solo migliorano il benessere dei lavoratori, ma aumentano anche la produttività.