ISO 10075-3:2004
(Main)Ergonomic principles related to mental workload — Part 3: Principles and requirements concerning methods for measuring and assessing mental workload
Ergonomic principles related to mental workload — Part 3: Principles and requirements concerning methods for measuring and assessing mental workload
ISO 10075-3:2004 establishes principles and requirements for the measurement and assessment of mental workload and specifies the requirements for measurement instruments. ISO 10075-3:2004 provides information for choosing appropriate methods and provides information on aspects of assessing and measuring mental workload to improve communication among the parties involved. ISO 10075-3:2004 is intended for use mainly by ergonomic experts, for example, psychologists, occupational health specialists, and/or physiologists, with appropriate training in the theoretical background and usage of such methods, as well as in the interpretation of the results. They will find the information needed when developing or evaluating methods of mental-workload assessment.
Principes ergonomiques relatifs à la charge de travail mentale — Partie 3: Principes et exigences concernant les méthodes de mesurage et d'évaluation de la charge de travail mentale
L'ISO 10075-3:2004 établit des principes et spécifie des exigences pour le mesurage et l'évaluation de la charge de travail mental; elle spécifie également les exigences relatives aux instruments de mesure. La présente partie de l'ISO 10075 fournit des informations permettant de choisir les méthodes appropriées, ainsi que des renseignements sur les aspects liés à l'évaluation et au mesurage de la charge de travail mental, afin d'améliorer la communication entre les parties concernées. L'ISO 10075-3:2004 est principalement destinée aux spécialistes en ergonomie, à savoir, par exemple, les psychologues, les spécialistes en médecine du travail et/ou les physiologistes ayant reçu une formation théorique adéquate, disposant d'une bonne maîtrise pratique de telles méthodes et capables d'interpréter les résultats. Ils y trouveront les informations requises lorsqu'ils seront appelés à élaborer ou analyser les méthodes d'évaluation de la charge de travail mental.
General Information
Relations
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10075-3
First edition
2004-08-15
Ergonomic principles related to mental
workload —
Part 3:
Principles and requirements concerning
methods for measuring and assessing
mental workload
Principes ergonomiques relatifs à la charge de travail mental —
Partie 3: Principes et exigences concernant les méthodes de mesurage
et d'évaluation de la charge de travail mental
Reference number
ISO 10075-3:2004(E)
©
ISO 2004
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ISO 10075-3:2004(E)
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Published in Switzerland
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ISO 10075-3:2004(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope. 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 2
4 Measurement and assessment of mental workload. 3
4.1 General principles. 3
4.2 Procedural requirements. 5
4.3 Quantitative requirements for measuring instruments. 8
4.4 Documentation requirements . 10
Annex A (informative) Additional information concerning generalizability . 13
Annex B (informative) Checklist for choosing an instrument. 14
Bibliography . 15
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ISO 10075-3:2004(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 10075-3 was prepared by Technical Committee ISO/TC 159, Ergonomics, Subcommittee SC 1,
Ergonomic guiding principles.
ISO 10075 consists of the following parts, under the general title Ergonomic principles related to mental
workload:
Part 1: General terms and definitions
Part 2: Design principles
Part 3: Principles and requirements concerning methods for measuring and assessing mental workload
A Technical Report will accompany these parts to explain to non-experts the basic concepts and how to use
these parts.
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ISO 10075-3:2004(E)
Introduction
This part of ISO 10075 specifies technical information relevant in the context of constructing, evaluating and
choosing measurement instruments for assessing mental workload as defined and treated in ISO 10075 and
ISO 10075-2. Familiarity with the concepts discussed in these two documents is required to understand the
provisions of this part of ISO 10075.
Since mental workload is a part of the total workload, users of this part of ISO 10075 should also be familiar
with the concepts and provisions presented in ISO 6385.
This part of ISO 10075 aims at providing information for the development of measurement instruments, about
which specifications will be required to evaluate a given procedure with regard to its usability as a measuring
instrument for assessing mental workload.
This part of ISO 10075 addresses requirements for instruments measuring different aspects of mental
workload, but it does not specify which instruments should be used, e.g. psychological scaling or
psychophysiological methods. The choice of which instruments to use can be facilitated by the provision of
appropriate information.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 10075-3:2004(E)
Ergonomic principles related to mental workload —
Part 3:
Principles and requirements concerning methods for
measuring and assessing mental workload
1 Scope
This part of ISO 10075 establishes principles and requirements for the measurement and assessment of
mental workload and specifies the requirements for measurement instruments. This part of ISO 10075
provides information for choosing appropriate methods and provides information on aspects of assessing and
measuring mental workload to improve communication among the parties involved.
This part of ISO 10075 is intended for use mainly by ergonomic experts, for example, psychologists,
occupational health specialists, and/or physiologists, with appropriate training in the theoretical background
and usage of such methods, as well as in the interpretation of the results. They will find the information
needed when developing or evaluating methods of mental-workload assessment.
Non-experts, e.g. employers, employees and their representatives, system managers and designers, and
public authorities can find useful information for their orientation in the field of assessment and measurement
of mental workload, e.g. what kinds of methods are available, which criteria are relevant in the evaluation of
measurement instruments and what kind of information they should require and observe in deciding which
instrument will be suitable for their purpose and which can be used.
NOTE A Technical Report on the terminology and use of this part of ISO 10075 will be available for further
information for non-experts.
This part of ISO 10075 provides information on which to base a well-considered choice for an appropriate
method in different situations. There are a large number of different methods available which are suitable for
different purposes, situations and different levels of precision. There is a need for effective and efficient
methods of measurement. The information provided in this part of ISO 10075 will allow users to evaluate the
type of measurement approach most suitable for their specific purposes.
Conformance with the provisions of this part of ISO 10075 has to be provided by the documentation
requirements.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 6385:2004, Ergonomic principles in the design of work systems
© ISO 2004 – All rights reserved 1
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ISO 10075-3:2004(E)
1)
ISO 10075:1991 , Ergonomic principles related to mental workload — General terms and definitions
ISO 10075-2:1996, Ergonomic principles related to mental workload — Part 2: Design principles
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 6385:2004, ISO 10075:1991 and
ISO 10075-2:1996 and the following apply.
3.1
objectivity
degree to which results gained with an instrument are independent of the person administering the instrument,
analysing and interpreting the data
3.2
reliability
degree of precision to which a method or instrument is able to measure what it measures
NOTE Reliability can be assessed as homogeneity, consistency or stability of measurement, or in the case of two or
more raters, as inter-rater-reliability. Reliability is closely related to generalizability.
3.2.1
homogeneity
degree to which all parts or items of a measurement procedure measure the same characteristic
3.2.2
consistency
degree to which different parts or parallel forms of a measurement instrument lead to identical results, e.g. by
dividing a scale into two or more parts or applying two or more parallel forms of an instrument
3.2.3
stability
degree to which a (usually time delayed) replication of a measurement procedure leads to identical results
3.2.4
inter-rater-reliability
degree to which two or more raters produce the same results in measuring the same characteristics
3.3
validity
degree to which a method or instrument is able to measure what it is intended to measure
NOTE Validity can be assessed via concurrent validation (e.g. by agreement of results with the results of a
simultaneously applied procedure known to measure the intended aspect), criterion-related validation (e.g. by establishing
a relation with a relevant criterion), or factorial validity (e.g. by demonstrating that a measurement procedure assesses
specific facets of a construct).
3.4
sensitivity
degree to which a method or instrument is able to discriminate between different degrees of the object of
measurement, e.g. different degrees of mental strain or fatigue
1) If revised, this International Standard will become ISO 10075-1.
2 © ISO 2004 – All rights reserved
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ISO 10075-3:2004(E)
3.5
diagnosticity
degree to which a method or instrument is able to discriminate between different kinds or sources of mental
workload e.g. perceptual demands etc., or its effects, e.g. discriminating between fatigue, monotony, satiation
or reduced vigilance
3.6
generalizability
degree to which an observed score (unit of measurement) can be generalized to a defined universe of
situations (stress conditions) and/or population of workers
3.6.1
relative generalizability
degree to which rank ordering of workload conditions/people, e.g. from low to high, is replicable (as in
decisions concerning relative positions)
3.6.2
absolute generalizability
degree to which an absolute level of stress/strain associated with specific work conditions/people without
regard to the stress/strain associated with other conditions/people can be replicated (as in decisions
concerning absolute values)
NOTE For more explanations concerning generalizability, see Annex A.
3.7
usability
extent to which a product can be used by specified users to achieve specified goals with effectiveness,
efficiency and satisfaction in a specified context of use
[ISO 9241-11:1998, Definition 3.1]
NOTE In the case of this part of ISO 10075, a product is an instrument.
3.8
critical values
reference standard for the evaluation of measured scores and/or pass-fail decisions
NOTE The establishment of critical values presupposes that the scores of the measurement instrument in question
allow absolute decisions with high precision. Furthermore, it has to be stated under which conditions the critical values are
valid (for example, post-test measurements etc.)
4 Measurement and assessment of mental workload
4.1 General principles
Mental workload is not a unitary and not a unidimensional concept, so the assessment and measurement of
mental workload cannot be a uniform procedure. There is no single best way to assess mental workload,
since the most appropriate way to assess or measure mental workload will depend on the purpose of the
assessment, which may require the assessment of different aspects of mental workload, the use of different
techniques of measurement, and different degrees of precision.
Thus, the model of workload assessment used in this part of ISO 10075 has a three-dimensional structure. It
takes into account
different aspects of mental workload, e.g. mental stress, mental strain, mental fatigue, etc.,
different techniques of measurement, e.g. task analysis, performance assessment, subjective ratings or
psychophysiological measurement, and
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ISO 10075-3:2004(E)
different degrees of precision, e.g. measurement at an orienting, screening or accurate level of
measurement.
According to ISO 10075:1991, different aspects have to be differentiated: mental stress, mental strain, and the
effects of mental strain within the individual. Assessment and measurement thus have to refer to these
different steps in the stress-strain-effects process, i.e:
assessment of work conditions producing mental stress, as in the design and evaluation of work system
design;
assessment and measurement of mental strain, produced by mental stress, e.g. in order to evaluate the
tolerability of the strain;
measurement of the effects of strain in the employee, e.g. fatigue, monotony, satiation or reduced
vigilance;
which may affect her/his health and safety, well-being, performance and productivity.
Different purposes may require different approaches and/or degrees of precision, e.g. a risk analysis for
hazardous technologies as opposed to a survey where the intention is to give a general overview over
different work systems. This part of ISO 10075 does not prescribe which level of precision has to be used,
since this is a matter of the purpose and conditions of measurement, depending, for example, on legal
requirements or agreed regulations, or cost-benefits considerations.
Methods for the measurement and assessment of mental workload, independent of the technique to be used,
will be classified in this part of ISO 10075 according to three, i.e. low, intermediate and high levels of
precision:
level 1: for accurate measurement purposes. The purpose of the mental-workload assessment at this
high precision level is to obtain reliable and valid information about the nature of the source of under-
overload in order to optimise work conditions. The methods at this level will most probably be applicable
only by specialists, e.g. psychologists, ergonomists, occupational health specialists, and/or physiologists,
with appropriate training in the theoretical background and usage of these methods, as well as in the
interpretation of the results.
level 2: for screening purposes. Measurement at this level represents an intermediate level of precision,
and is most often used for screening purposes, which require more precision than orienting
measurements, e.g. where problems of mental workload can be anticipated or where causes of
inappropriate workload have to be identified. Procedures to be used at this level have higher reliabilities,
and demonstrated validities, and should be able to indicate if corrective measures should be taken.
level 3: for orienting purposes. Methods at this level allow the user to gather information about mental
workload at a low level of precision. They provide general information about work conditions, subjective
and psychophysiological states of the worker with respect to mental workload, without being excessively
resource intensive. The information at this level should make it possible to prevent negative effects by
making management decisions at an operational level such as to change work tasks and/or methods and
conditions. Measurement at this level is usually restricted to orienting measurements, e.g. relating to
rough measures (with moderate levels of reliability, validity, etc.) of task analysis, subjective ratings of
acceptability of work conditions and subjective states with regard to all aspects of mental workload.
In specifying for which level of precision an instrument can be used, the object of measurement should be
indicated. It should be stated whether the object of measurement is a person or a situational characteristic. If
the intended object of measurement is the individual, psychometric properties have to be assessed and
specified for the assessment of people. If the intended object of measurement is a situational characteristic,
psychometric properties shall relate to assessing conditions. This will be demonstrated in more detail in the
context of testing generalizability (see 4.2.7).
In specifying for which level of precision an instrument can be used, a differentiation is also required
depending on whether the measurement is based on single scores/observations or mean scores/observations.
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ISO 10075-3:2004(E)
All assessment procedures will inevitably carry a measurement error which can be reduced by averaging over
a number of scores/observations. An instrument which reaches the orienting level requirements for single
scores/observations may attain screening level requirements for average scores/observations if a sufficient
number of scores is used. The required number of scores/observations for attaining a higher level of precision
shall thus be specified.
An instrument claiming to assess mental workload shall have demonstrated validity in the assessment of
those aspects for which validity is claimed, and the domains of measurement, for which validity is claimed,
shall be clearly stated (e.g. mental fatigue or monotony). If validity is claimed for more than one aspect,
documentation of the validity shall include evidence for each field of measurement.
Different techniques may be used to assess mental workload, with some techniques being more suitable for
some domains of measurement than others. In particular, the following techniques can be applied:
physiological measurements: these methods provide information about physiological states of employees
under given work conditions;
subjective scaling: these methods provide information on how employees subjectively assess different
aspects of mental workload at their work stations, e.g. using psychometric scales, and how they feel
about their work conditions;
performance assessment: these methods offer the possibility to evaluate human mental and psychomotor
performance under given work conditions, e.g. in order to assess decrements or variations in
performance due to the effects of mental workload;
job and task analysis: these methods assess task elements, physical and psychosocial work conditions,
environmental conditions and the organization of the work process as sources of mental workload.
Different methods will be required to achieve different levels of reliability, e.g. a short questionnaire may be
sufficient for an orienting level measurement, whereas in order to verify that a system design does not lead to
monotony, scales with sufficient reliability for that purpose will be required. In order to safeguard safety-critical
or hazardous systems against any negative effects of mental workload, the highest reliabilities and validities
will be required. Where such instruments are not yet available, they should be developed. Until then, those
methods with the highest available psychometric criteria shall be used for such purposes. Precision is not
determined by the measurement technique itself, but by the development, the psychometric properties, and
the adequate application of the method or instrument.
If measurement methods have to be used which do not fulfil the requirements, special expertise in the field of
mental workload and its measurement will be required
to assess the risks associated with using a less than perfect instrument, and
to achieve a sound evaluation of the results.
However, the selection of an appropriate instrument will also be influenced by legal or agreed regulations, as
well as cost-benefit considerations.
4.2 Procedural requirements
4.2.1 General
Assessment of the objectivity, reliability, validity, sensitivity and diagnosticity of a measurement method can
be done by any suitable and scientifically acceptable method. This part of ISO 10075 does not specify one
single best way to be followed in this procedure. However, a clear account of the strategy used in assessing
the psychometric properties of a measurement method shall be provided in order to allow for an evaluation of
the adequacy of the procedure chosen and the results achieved. In fact, the validation procedure will depend
on the measurement model assumed, e.g. assuming a probabilistic measurement model will require
probabilistic psychometrics, whereas a generalizability approach will require the estimation of variance
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ISO 10075-3:2004(E)
components and the calculation of generalizability coefficients (see 4.2.7). There is no single best way for
assessing the psychometric properties of an instrument, since this depends in part on the principles
underlying the construction of the instrument. However, a generalizability approach allows for effective and
efficient procedures to estimate objectivity, reliability, validity, sensitivity and diagnosticity parameters with
reasonable effort. In any case, the procedures shall be described in such a way as to enable a replication of
the assessment of the psychometric properties.
4.2.2 Objectivity
For documenting the objectivity of a measurement method, evidence shall be provided that the person
performing the assessment or measurement has no influence on the scores/observations.This can best be
achieved by having more than two intended users of the measurement method performing measurements
with this method, and analysing the resulting data by adequate analysis of variance (ANOVA) methods for
main or interaction effects of the users of the instrument. The results shall indicate that the corresponding
effects do not exist, respectively that the estimated variance components do not deviate significantly from 0. In
testing for the presence of such effects, it shall be ensured that any actual existing effect of the person
performing the assessment/measurement will not be missed. Therefore, the error probability β should be set
to 0,05 and the error probability α should be set at least to 0,20. If effects of the person performing the
assessment/measurement cannot be rejected, the measurement method shall not be considered objective.
4.2.3 Reliability
Reliability can be assessed by correlational methods, with both workers and/or situations as the object of
measurement, whose relative positioning (within their population or universe) has to be reliably reproduced.
Correlation coefficients do not provide information on differences between data sets at an absolute level. Such
information can be obtained using ANOVA methods, which also allow calculation of consistency coefficients,
e.g. via intra-class correlation coefficients. Calculating, for example, inter-rater-correlations for a checklist, can
lead to high correlations if the raters agree in their relative judgements, and thus to positive estimates of
reliability, although these raters may differ considerably in the absolute values in their assessment. Using an
ANOVA approach would result in the same correlation but indicate an inter-rater effect.
Homogeneity and/or consistency of a measuring instrument is usually assessed via inter-item- or part-whole
correlations, or via correlations between equivalent forms of a measurement method. Stricter models of
measurement may require stricter tests, e.g. scalogram analysis. Factor analyses, showing unidimensional
measurement, can be used to demonstrate the homogeneity of an instrument.
4.2.4 Validity
The validity of a measurement procedure shall be demonstrated by concurrent validation with a different
procedure with demonstrated validity for the intended use.
Where such procedures are not available, validity shall be demonstrated (quasi-) experimentally by varying
the conditions/tasks which are postulated to lead to the phenomena/effects to be measured, e.g. varying the
amount of work stress which will lead to different degrees of fatigue, if fatigue is the object of measurement. In
this case, the intensity of the work stress (e.g. difficulty of task performance) and the duration of the exposition
have to be varied, a simple variation of intensity or duration alone is not sufficient for demonstrating validity. A
suitable set of tasks (either under field or laboratory conditions) shall be used, together with sufficient times on
task in order to produce additive or interactive effects.
2)
NOTE Such sets of suitable tasks may be found in the AGARD STRES (Standardized task set for research on
environmental stressors) [1], or CTS (Criterion Task Set) [4]. If emotional strain or strain effects are the domain of
measurement, groups with different degrees of emotional work stress can be used for demonstrating validity.
2) AGARD: Advisory Group for Aerospace Research and Development.
6 © ISO 2004 – All rights reserved
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ISO 10075-3:2004(E)
4.2.5 Sensitivity
The sensitivity of an instrument shall be demonstrated by reproducing experimentally controlled variations in
mental workload with regard to intensity, duration and their interaction, e.g. the number of items to be
remembered, the number of mental operations to be performed, or the time constraints under which the task
has to be performed. Under field conditions, this variation can be produced by selecting conditions that have
demonstrated or have been rated by several raters with high inter-rater agreement to produce different
degrees of mental work stress.
Grades to be used in the sensitivity study shall be representative of the intended context of use of the
measurement instrument.
4.2.6 Diagnosticity
The diagnosticity of an instrument shall be demonstrated by discriminating between different kinds of mental
workload, e.g. in the area of the consequences of mental strain between fatigue, monotony, satiation and
reduced vigilance. The same applies with regard to demands or specific work stress conditions. Testing
diagnosticity can be done experimentally by varying conditions, or under field conditions by selecting such
conditions as are known to lead to different kinds of mental work stress, e.g. as shown by task analysis
methods or concordant ratings by experts familiar with the task.
The kinds of workload to be used in the diagnosticity study shall be representative of the intended context of
use of the meaurement instrument.
4.2.7 Generalizability
If a generalizability approach is used, generalizability shall be demonstrated by using experimental or quasi-
experimental approaches, in the laboratory and/or under field conditions, with variations across different
conditions, representing variations in the area of interest of measurement (e.g. scores of mental work stress),
as well as in conditions known to represent or to contribute to potential relevant measurement error, e.g. time
of day, populations
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10075-3
Première édition
2004-08-15
Principes ergonomiques relatifs à la
charge de travail mental —
Partie 3:
Principes et exigences concernant les
méthodes de mesurage et d'évaluation de
la charge de travail mental
Ergonomic principles related to mental workload —
Part 3: Principles and requirements concerning methods for measuring
and assessing mental workload
Numéro de référence
ISO 10075-3:2004(F)
©
ISO 2004
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ISO 10075-3:2004(F)
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Publié en Suisse
ii © ISO 2004 – Tous droits réservés
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ISO 10075-3:2004(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 1
3 Termes et définitions . 2
4 Mesurage et évaluation de la charge de travail mental. 3
4.1 Principes généraux . 3
4.2 Exigences relatives à la procédure . 6
4.3 Exigences quantitatives concernant les instruments de mesure. 8
4.4 Exigences relatives à la documentation. 11
Annexe A (informative) Informations complémentaires concernant la généralisabilité. 14
Annexe B (informative) Liste de contrôle pour le choix d'un instrument. 15
Bibliographie . 16
© ISO 2004 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 10075-3:2004(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 10075-3 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 159, Ergonomie, sous-comité SC 1, Principes
directeurs en ergonomie.
L'ISO 10075 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Principes ergonomiques relatifs
à la charge de travail mental:
Partie 1: Termes généraux et leurs définitions
Partie 2: Principes de conception
Partie 3: Principes et exigences concernant les méthodes de mesurage et d'évaluation de la charge de
travail mental
Un Rapport technique accompagnera lesdites parties afin d'expliquer aux non-spécialistes les concepts de
base et la manière d'utiliser ces parties.
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ISO 10075-3:2004(F)
Introduction
L'ISO 10075-3 spécifie des informations techniques pertinentes en matière de construction, d'évaluation et de
choix d'instruments de mesure destinés à l'évaluation de la charge de travail mental, tel que défini et traité
dans l'ISO 10075 et l'ISO 10075-2. La bonne connaissance des concepts traités dans ces deux documents
est nécessaire à la compréhension des dispositions de l'ISO 10075-3.
La charge de travail mental faisant partie intégrante de la charge de travail total, il convient également que les
utilisateurs de la présente partie de l'ISO 10075 soient familiarisés avec les concepts et dispositions donnés
dans l'ISO 6385.
La présente partie de l'ISO 10075 a pour objectif de fournir des informations utiles pour le développement
d'instruments de mesure dont les spécifications seront nécessaires à l'évaluation d'une procédure donnée
avec le souci d'en permettre l'utilisabilité en tant qu'instrument de mesure destiné à l'évaluation de la charge
de travail mental.
La présente partie de l'ISO 10075 se propose d'aborder les exigences concernant les instruments permettant
de mesurer différents aspects de la charge de travail mental, sans toutefois spécifier quels instruments il
convient d'utiliser, comme les échelles d'évaluation psychologique ou les méthodes psychophysiologiques. Le
choix de l'instrument à mettre en œuvre peut être facilité par la mise à disposition des informations
appropriées.
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NORME INTERNATIONALE ISO 10075-3:2004(F)
Principes ergonomiques relatifs à la charge de travail mental —
Partie 3:
Principes et exigences concernant les méthodes de mesurage
et d'évaluation de la charge de travail mental
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 10075 établit des principes et spécifie des exigences pour le mesurage et
l'évaluation de la charge de travail mental; elle spécifie également les exigences relatives aux instruments de
mesure. La présente partie de l'ISO 10075 fournit des informations permettant de choisir les méthodes
appropriées, ainsi que des renseignements sur les aspects liés à l'évaluation et au mesurage de la charge de
travail mental, afin d'améliorer la communication entre les parties concernées.
La présente partie de l'ISO 10075 est principalement destinée aux spécialistes en ergonomie, à savoir, par
exemple, les psychologues, les spécialistes en médecine du travail et/ou les physiologistes ayant reçu une
formation théorique adéquate, disposant d'une bonne maîtrise pratique de telles méthodes et capables
d'interpréter les résultats. Ils y trouveront les informations requises lorsqu'ils seront appelés à élaborer ou
analyser les méthodes d'évaluation de la charge de travail mental.
Les non-spécialistes, comme les employeurs, les employés et leurs représentants, les administrateurs et
concepteurs de systèmes ainsi que les autorités publiques, peuvent y trouver des informations utiles
susceptibles de les guider et de les aider dans l'évaluation et le mesurage de la charge de travail mental, en
les renseignant par exemple sur les types de méthodes disponibles, sur les critères pertinents à retenir pour
l'évaluation des instruments de mesure, ainsi que sur la nature des informations dont il convient de disposer
et qu'il s'agit en règle générale de consulter avant de déterminer l'instrument qui répond à leurs besoins et qui
peut être utilisé.
NOTE Un Rapport technique sur la terminologie et le mode d'utilisation de la présente partie de l'ISO 10075 sera
publié à l'intention des non-spécialistes pour leur fournir un supplément d'informations.
La présente partie de l'ISO 10075 fournit des informations sur les éléments de base permettant d'effectuer un
choix bien réfléchi d'une méthode appropriée dans différentes situations. Une grande variété de méthodes
adéquates est d'ores et déjà disponible pour répondre à des besoins et situations divers et s'adapter à
différents niveaux de précision du mesurage. Le besoin en méthodes de mesurage efficaces et efficientes se
fait sentir. Les informations fournies dans la présente partie de l'ISO 10075 permettront aux utilisateurs
d'évaluer le type de méthode de mesurage qui répond le mieux à leurs besoins spécifiques.
Le respect des exigences documentaires permet de garantir la conformité aux dispositions de la présente
partie de l'ISO 10075.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 6385:2004, Principes ergonomiques de la conception des systèmes de travail
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ISO 10075-3:2004(F)
1)
ISO 10075:1991 , Principes ergonomiques concernant la charge de travail mental — Termes généraux et
leurs définitions
ISO 10075-2:1996, Principes ergonomiques relatifs à la charge de travail mental — Partie 2: Principes de
conception
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 6385:2004,
l'ISO 10075:1991 et l'ISO 10075-2:1996, ainsi que les suivants, s'appliquent.
3.1
objectivité
degré selon lequel des résultats obtenus avec un instrument sont indépendants de la personne chargée de
l'instrument, de l'analyse et de l'interprétation des données
3.2
fidélité
degré de précision selon lequel une méthode ou un instrument est capable de mesurer ce qu'il doit mesurer
NOTE La fidélité peut être assimilée à l'homogénéité, à la consistance interne ou à la stabilité du mesurage, ou, dans
le cas de deux évaluateurs ou plus, à la fidélité inter-juges. La fidélité est étroitement liée à la généralisabilité.
3.2.1
homogénéité
degré selon lequel toutes les parties ou tous les éléments d'une procédure de mesurage mesurent les mêmes
caractéristiques
3.2.2
consistance interne
degré selon lequel différentes parties ou des formes parallèles d'un instrument de mesure conduisent à des
résultats identiques, par exemple en scindant une échelle en deux parties ou plus, ou en utilisant au moins
deux formes parallèles d'un instrument
3.2.3
stabilité
degré selon lequel la reproduction (généralement retardée) d'une procédure de mesurage conduit à des
résultats identiques
3.2.4
fidélité inter-juges
degré selon lequel deux évaluateurs ou plus aboutissent aux mêmes résultats lorsqu'ils mesurent les mêmes
caractéristiques
3.3
validité
degré selon lequel une méthode ou un instrument est capable de mesurer ce qu'il est censé mesurer
NOTE La validité peut être évaluée par le biais d'une validation concourante (par exemple par concordance des
résultats avec ceux d'une procédure appliquée en simultané réputée mesurer l'aspect attendu), d'une validation par
rapport à un critère (par exemple en établissant une relation avec un critère pertinent) ou d'une validation factorielle (par
exemple en montrant qu'une procédure de mesurage évalue des aspects spécifiques d'une construction).
1) En cas de révision, cette Norme internationale deviendra l'ISO 10075-1.
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3.4
sensibilité
degré selon lequel une méthode ou un instrument est capable de distinguer les différents degrés de variation
de l'objet du mesurage, par exemple les différents degrés de l'astreinte ou de la fatigue mentale
3.5
diagnosticité
degré selon lequel une méthode ou un instrument est capable de distinguer les différents types ou sources de
charge de travail mental, par exemple les sollicitations perceptives, etc., ou leurs effets, en faisant par
exemple la différence entre fatigue, monotonie, saturation ou hypovigilance
3.6
généralisabilité
degré selon lequel une note observée (unité de mesure) peut être généralisée pour s'appliquer à un domaine
défini de situations (conditions de contrainte) et/ou à une population de travailleurs
3.6.1
généralisabilité relative
degré selon lequel un classement par ordre hiérarchique de conditions de charge de travail/d'une population,
par exemple du plus bas au plus haut, peut être reproduit (comme c'est le cas dans les décisions concernant
des positions relatives)
3.6.2
généralisabilité absolue
degré selon lequel un niveau absolu de contrainte/astreinte mentale associée à des conditions de
travail/personnes spécifiques, indépendamment de la contrainte/astreinte associée à d'autres
conditions/personnes, peut être reproduit (comme c'est le cas dans les décisions concernant des valeurs
absolues)
NOTE Pour plus de détails concernant la généralisabilité, voir l'Annexe A.
3.7
utilisabilité
degré selon lequel un produit peut être utilisé, par des utilisateurs identifiés, pour atteindre des buts définis
avec efficacité, efficience et satisfaction, dans un contexte d'utilisation spécifié
[ISO 9241-11:1998, Définition 3.1]
NOTE Pour la présente partie de l'ISO 10075, un produit correspond à un instrument.
3.8
valeurs critiques
étalon de référence pour l'évaluation des notations mesurées et/ou des décisions de réussite/échec
NOTE La détermination de valeurs critiques suppose que le système de notation de l'instrument de mesure concerné
permette de prendre des décisions absolues avec un niveau de précision élevé. En outre, il est nécessaire de déclarer
dans quelles conditions les valeurs critiques sont valides (par exemple mesurages après essai, etc.).
4 Mesurage et évaluation de la charge de travail mental
4.1 Principes généraux
Le concept de charge de travail mental n'étant ni unitaire ni unidimensionnel, l'évaluation et le mesurage de la
charge de travail mental ne peuvent donc se réduire à une procédure uniforme. Il n'existe pas de moyen
unique d'évaluer la charge de travail mental, puisque le moyen le plus approprié pour évaluer ou mesurer la
charge de travail mental dépend du but que se propose d'atteindre l'évaluation, ce qui peut nécessiter
l'évaluation de différents aspects de la charge de travail mental, le recours à diverses techniques de
mesurage et l'adoption de différents niveaux de précision.
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Par conséquent, le modèle d'évaluation de la charge de travail utilisé dans la présente partie de l'ISO 10075
dispose d'une structure tridimensionnelle. Il prend en considération
différents aspects de la charge de travail mental, par exemple la contrainte mentale, l'astreinte mentale,
la fatigue mentale, etc.,
différentes techniques de mesurage, par exemple l'analyse des tâches, l'évaluation des performances,
les appréciations subjectives ou les mesurages d'ordre psychophysiologique, et
différents niveaux de précision, par exemple la réalisation du mesurage à un niveau donné d'orientation,
de dépistage ou d'exactitude du mesurage.
D'après l'ISO 10075:1991, il est nécessaire de distinguer différents aspects: la contrainte mentale, l'astreinte
mentale, ainsi que les effets de l'astreinte mentale chez l'individu. L'évaluation et le mesurage doivent ainsi
faire référence à ces différentes étapes du processus contrainte-astreinte-effets, c'est-à-dire:
évaluation des conditions de travail générant une contrainte mentale, par exemple pour la conception et
l'évaluation de la conception du système de travail;
évaluation et mesurage de l'astreinte mentale générée par la contrainte mentale, par exemple dans le but
d'évaluer la tolérabilité vis-à-vis de l'astreinte;
mesurage des effets de l'astreinte sur l'employé, par exemple la fatigue, la monotonie, la saturation ou
l'hypovigilance;
qui peuvent affecter sa santé et sa sécurité, son bien-être, ses performances et son rendement.
Des objectifs différents peuvent requérir des approches et/ou des niveaux de précision différents, par exemple
une analyse des risques générés par des technologies dangereuses, contrairement à une enquête où le but
escompté consiste à donner un aperçu d'ordre général de différents systèmes de travail. La présente partie
de l'ISO 10075 ne spécifie pas le niveau de précision à adopter, puisque cela relève du but et des conditions
de mesurage qui dépendent, par exemple, d'exigences légales ou de règles convenues, ou des impératifs de
rentabilité.
Dans la présente partie de l'ISO 10075, indépendamment de la technologie à utiliser, les méthodes de
mesurage et d'évaluation de la charge de travail mental sont classées selon trois niveaux de précision, à
savoir niveau bas, intermédiaire et élevé:
niveau 1: pour des besoins d'exactitude du mesurage. Le but de l'évaluation de la charge de travail
mental à ce niveau élevé de précision est d'obtenir des informations fiables et valables sur la nature de la
source de sous/surcharge afin d'optimiser les conditions de travail. Les méthodes à adopter à ce niveau
seront le plus vraisemblablement exclusivement applicables par des spécialistes, tels que par exemple
les psychologues, les ergonomes, les spécialistes en médecine du travail et/ou les physiologistes ayant
reçu une formation théorique adéquate, disposant d'une bonne maîtrise pratique de ces méthodes et
capables d'interpréter les résultats.
niveau 2: pour des besoins de dépistage. À ce niveau, le mesurage correspond à un niveau
intermédiaire de précision et est le plus souvent utilisé à des fins de dépistage qui nécessitent davantage
de précision que les mesures d'orientation, par exemple là où il est possible d'anticiper des problèmes de
charge de travail mental ou lorsqu'il s'agit d'identifier les causes d'une charge de travail inappropriée. Les
procédures à utiliser à ce niveau offrent des degrés de fidélité et de validité confirmée plus élevés, et il
convient qu'elles soient à même de renseigner sur la nécessité ou non de prendre des mesures
correctives.
niveau 3: pour des besoins d'orientation. À ce niveau, les méthodes permettent à l'utilisateur de
recueillir des informations concernant la charge de travail mental à un faible niveau de précision. Elles
fournissent des informations d'ordre général sur les conditions de travail et sur l'état subjectif et
psychophysiologique de l'employé, eu égard à la charge de travail mental, sans se révéler trop
exigeantes en ressources. Il convient que les informations de ce niveau de précision rendent possible la
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prévention des effets négatifs par un processus décisionnel de gestion à un niveau opérationnel, de
manière à réaménager les tâches et/ou à changer les méthodes et conditions de travail. Le mesurage à
ce niveau est généralement réduit à des mesures d'orientation afférentes, par exemple à des mesures
très sommaires (avec des niveaux moyens de fidélité, validité, etc.) relevant de l'analyse des tâches, des
appréciations subjectives de l'acceptabilité des conditions de travail et des états subjectifs, eu égard à
l'ensemble des aspects de la charge de travail mental.
Tout en spécifiant le niveau de précision auquel un instrument peut être utilisé, il convient d'indiquer l'objet du
mesurage. Il convient de mentionner si l'objet du mesurage est une personne ou une caractéristique
situationnelle. Lorsque l'individu constitue la finalité du mesurage, les propriétés psychométriques doivent être
appréciées et spécifiées pour l'évaluation des personnes. Lorsque l'objet prévu du mesurage est une
caractéristique situationnelle, les propriétés psychométriques doivent se rapporter aux conditions d'évaluation.
Cela sera démontré avec davantage de détails dans le cadre de l'essai relatif à la généralisabilité (voir 4.2.7).
Tout en spécifiant le niveau de précision auquel un instrument peut être utilisé, une différenciation doit être
faite selon que le mesurage est fondé sur des notations/observations simples ou des notations/observations
moyennes. Toutes les procédures d'évaluation génèrent inévitablement une marge d'erreur qui peut être
réduite en moyennant le mesurage sur un certain nombre de notations/observations. Un instrument répondant
aux exigences du niveau d'orientation pour des notations/observations simples peut satisfaire à celles
correspondant au niveau de dépistage pour des notations/observations moyennes lorsqu'il fait intervenir un
nombre suffisant de notations. Dans ce cas, il est nécessaire de spécifier le nombre de notations/observations
requis pour atteindre un niveau de précision plus élevé.
L'évaluation de la charge de travail mental par un instrument suppose que celui-ci fournisse la preuve de sa
validité dans l'appréciation des aspects pour lesquels ladite validité est exigée, et les domaines de mesurage
pour lesquels la validité est revendiquée doivent être clairement déclarés (par exemple fatigue mentale ou
monotonie). Lorsque la validité est exigée pour plus d'un aspect, une preuve documentée de la validité doit
être fournie pour chaque champ de mesure.
L'évaluation de la charge de travail mental autorise le recours à différentes techniques, dont certaines sont
mieux adaptées que d'autres à certains domaines de mesurage. En particulier, les techniques suivantes
peuvent être appliquées:
mesurages d'ordre physiologique: ces méthodes fournissent des informations sur les états
physiologiques des employés dans des conditions de travail données;
échelle d'évaluation subjective: ces méthodes fournissent des informations sur la manière dont les
employés évaluent subjectivement différents aspects de la charge de travail mental à leurs postes de
travail, par le recours, par exemple, aux échelles d'évaluation psychométriques, ainsi que sur
l'appréciation qu'ils ont de leurs conditions de travail;
évaluation des performances: ces méthodes offrent la possibilité d'évaluer les performances humaines
mentales et psychomotrices dans des conditions de travail données, ce qui permet d'évaluer, par
exemple, les baisses ou les variations de performances dues aux effets de la charge de travail mental;
étude des fonctions et analyse des tâches: ces méthodes permettent d'évaluer les éléments de tâches,
les conditions de travail physiques et psychosociales, les conditions environnementales et l'organisation
du processus de travail en tant que sources de charge de travail mental.
Afin d'atteindre différents niveaux de fidélité, différentes méthodes sont nécessaires; par exemple, un bref
questionnaire peut se révéler suffisant pour un niveau de mesure d'orientation, alors que pour vérifier qu'une
conception d'un système ne conduit pas à la monotonie, des échelles offrant un degré de fidélité satisfaisant
seront nécessaires. Afin de sauvegarder les systèmes à composants critiques ou dangereux pour la sécurité
contre tout effet négatif de la charge de travail mental, les plus hauts niveaux de fidélité et de validité seront
requis. Il convient de développer de tels instruments là où ils ne sont toujours pas disponibles. Mais en
attendant les méthodes qui font intervenir les plus hauts critères psychométriques disponibles doivent être
utilisées à cette fin. Le niveau de précision n'est pas défini par la technique de mesurage en elle-même, mais
par le développement, par les propriétés psychométriques et par l'application adéquate de la méthode ou la
mise en œuvre correcte de l'instrument.
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ISO 10075-3:2004(F)
Lorsque les méthodes de mesurage à utiliser ne répondent pas aux exigences, un niveau de compétences
particulières dans le domaine de la charge de travail mental et de son mesurage est exigé afin
d'évaluer les risques associés à l'utilisation d'un instrument dont le niveau de perfection est inférieur à
celui requis, et
d'effectuer une évaluation parfaite des résultats.
Cependant, le choix d'un instrument approprié dépendra des réglementations ou des règles convenues, ainsi
que des impératifs de rentabilité.
4.2 Exigences relatives à la procédure
4.2.1 Généralités
L'évaluation de l'objectivité, de la fidélité, de la validité, de la sensibilité et de la diagnosticité d'une méthode
de mesurage peut être réalisée par le recours à toute méthode appropriée et scientifiquement acceptable. La
présente partie de l'ISO 10075 ne spécifie pas de voie unique à suivre dans le cadre de la présente procédure.
Toutefois, une description claire de la stratégie adoptée pour l'évaluation des propriétés psychométriques de
la méthode de mesurage doit être donnée afin de permettre une évaluation du degré d'adéquation de la
procédure choisie et des résultats obtenus. En effet, la procédure de validation dépendra du modèle de
mesure supposé; par exemple, dans l'hypothèse d'un modèle de mesure stochastique, une psychométrie
stochastique sera nécessaire, alors qu'une méthode de généralisabilité imposera l'estimation des
composantes de la variance et le calcul des coefficients de généralisabilité (voir 4.2.7). Il n'existe pas de
moyen unique d'évaluer les propriétés psychométriques d'un instrument, puisque cela dépend en partie des
principes sur lesquels s'appuie la construction de l'instrument. Cependant, une méthode axée sur la
généralisabilité confère leur efficacité et leur efficience aux procédures d'appréciation des paramètres
d'objectivité, de fidélité, de validité, de sensibilité et de diagnosticité avec un effort raisonnable. Dans tous les
cas, les procédures doivent être décrites de manière à permettre de reproduire l'évaluation des propriétés
psychométriques.
4.2.2 Objectivité
Pour documenter l'objectivité d'une méthode de mesurage, il doit être démontré que la personne effectuant
l'évaluation n'influence d'aucune façon les notations/observations. Cela peut être réalisé au mieux en
prévoyant plus de deux utilisateurs de la méthode de mesurage pour effectuer les mesurages et analyser les
données résultantes par des méthodes appropriées d'analyse de la variance (ANOVA) des effets majeurs des
utilisateurs de l'instrument ou de leur interaction. Les résultats doivent indiquer que les effets correspondants
n'existent pas, à savoir que les composantes de la variance estimée ne s'écartent pas de manière significative
de 0. Lors des essais permettant de déterminer la présence de tels effets, il doit être garanti qu'aucune
influence réelle existante de la part de la personne réalisant l'évaluation/le mesurage n'est ignorée. À cet effet,
il convient que la probabilité d'erreur β soit égale à 0,05 et que la probabilité d'erreur α soit au moins égale
à 0,20. Si les effets produits par la personne réalisant l'évaluation/le mesurage ne peuvent pas être écartés, la
méthode de mesurage ne peut être qualifiée d'objective.
4.2.3 Fidélité
La fidélité peut être évaluée par des méthodes corrélationnelles, les employés et/ou les situations constituant
l'objet du mesurage, et leurs positions relatives (dans le cadre de la population ou de l'environnement auquel
ils appartiennent) devant être fidèlement reproduites.
Les coefficients de corrélation ne fournissent pas d'information sur les différe
...
Questions, Comments and Discussion
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