Diff´ erentes approches de mesure de la charge de travail

L’estimation de la charge de travail d’un pilote est tr`es difficile `a r´ealiser en raison de l’implication de facteurs personnels dont les ´evaluations ne sont pas toujours objectives. Quatre approches d’estimation de la charge de travail ont ´et´e recens´ees :

– approche par les mesures physiologiques, – approche par les mesures de performance,

– approche par les mesures de param`etres subjectifs, – approche syst´emique.

Il est bien document´e dans la litt´erature de la biologie m´edicale que plusieurs manifestations physiologiques soient li´ees aux efforts cognitifs ou physiques associ´es `a des charges de travail chez un humain (Sciarini et Nicholson, 2009; Hama et al., 2009; Takken et al., 2009; Reimer et al., 2009; Rabbi et al., 2009). L’id´ee primaire de cette approche est d’exploiter la corr´elation entre le niveau de charge de travail et ses manifestations physiologiques. Les principales mesures utilis´ees sont : l’´electrocardiogramme (Brookhuis et al., 2009; Hirshfield et al., 2009), l’´electromiogramme, la tension art´erielle (Zotov et al., 2009; Mulder et al., 2009), l’´electroenc´ephalogramme, les mouvements et la forme des pupilles (Tremoulet et al.,

2009), la transpiration de la peau et l’imp´edance ou la conductance de la peau. L’approche par mesure physiologique de la charge de travail pr´esente les avantages suivants :

– l’estimation quasi instantan´ee ;

– l’estimation objective comparativement `a la m´ethode de mesure de param`etres subjectifs notamment la m´ethode de NASA-TLX (Hart, 1988).

Les inconv´enients de cette approche sont :

– l’installation sur le corps du sujet faisant l’objet de l’estimation de la charge, des diff´erents instruments de mesure. Ces instruments interf`erent physiquement avec son environne- ment d’op´eration normal.

– le niveau tr`es faible de certains signaux fait en sorte que les traitements destin´es `a r´eduire les effets n´egatifs du bruit de mesure sont souvent complexes (Goodrich et Schultz, 2007). Une mani`ere indirecte de mesurer la charge de travail consiste `a quantifier le taux de d´ecroissance de la performance d’ex´ecution d’une tˆache principale en fonction de l’accrois- sement de la complexit´e d’une tˆache secondaire. Les deux tˆaches sont ex´ecut´ees en parall`ele. Comme la complexit´e de cette tˆache secondaire est contrˆolable, il est possible alors d’´etablir une relation entre la d´egradation de la performance de la tˆache principale et la complexit´e de la tˆache de la tˆache secondaire. Les ´etudes montrent que plus la complexit´e de la tˆache secondaire croˆıt, plus la performance de l’ex´ecution de la tˆache principale d´ecroˆıt (Goodrich et Schultz, 2007).

L’ajout de la tˆache secondaire est envahissant pour le sujet ´evalu´e. De plus, certains cher- cheurs consid`erent que cette proc´edure d´etourne une partie de l’attention du sujet pour l’ex´ecution de la tˆache principale (Brookhuis et al., 2009; Goodrich et Schultz, 2007). Afin de contourner la difficult´e d’estimation fiable et en temp-r´eel de la charge de tra- vail, plusieurs auteurs ont propos´e des approches bas´ees sur des ´evaluations subjectives produites par le pilote apr`es avoir ex´ecut´e une tˆache. Ces approches tentent d’exploiter la capacit´e d’une personne d’exprimer la charge per¸cue aussitˆot apr`es avoir ex´ecut´e une tˆache (Goodrich et Schultz, 2007). Afin d’estimer cette charge, le pilote doit remplir un questionnaire qui servira `a calculer un indice repr´esentant le niveau de charge.

Les mesures propos´ees par l’Agence Spatiale Am´ericaine (NASA) font offices de standard pour cette cat´egorie de m´ethodes. Elles sont connues sous l’appellation de NASA-TLX (Steinfeld et al., 2006; Schiele, 2009; Hart, 1988). NASA-TLX utilise six composantes pour ´evaluation la charge d’un pilote :

– les exigences mentales per¸cues par le pilote de la tˆache impliqu´ee ;

– les exigences physiques ressenties par le pilote lors de l’ex´ecution de ladite tˆache ; – les exigences de temps : le pilote a-t-il eu suffisamment de temps pour compl´eter la

– les exigences de performance ;

– le niveau d’efforts que le pilote a dˆu d´eployer afin d’accomplir la tˆache ; – le niveau de frustration ressentie.

Subjective Workload Assessment Technique (SWAT) est une autre technique souvent ren- contr´ee dans la litt´erature concernant l’estimation de la charge de travail (Dey et Mann, 2009). Cette m´ethode utilise trois composantes :

– les requis pour accomplir la tˆache ;

– l’effort mental que le pilote croit avoir d´eploy´e afin d’arriver `a accomplir la tˆache ; – le stress ressenti pendant l’ex´ecution de la tˆache.

L’´evaluation de param`etres subjective pr´esente l’avantage de permettre au pilote d’expri- mer sa mani`ere de vivre l’exp´erience associ´ee `a la tˆache impliqu´ee dans le processus de mesure. Cependant, cette m´ethode pr´esente les inconv´enients suivants :

– l’estimation de la charge de travail per¸cue est une moyenne sur toute la p´eriode d’ex´ecution de la tˆache. Il est donc difficile de d´eterminer la charge en temps-r´eel de mani`ere `a ajuster l’interaction cons´equemment.

– la difficult´e d’obtenir des estimations fiables. En effet, la mˆeme tˆache ex´ecut´ee dans les mˆemes conditions exp´erimentales peut aboutir `a des ´evaluations de charges diff´erentes. La tendance r´ecente consiste `a utiliser une approche syst´emique. Une combinaison des diff´erentes approches mentionn´ees pr´ec´edemment est mise `a contribution afin de mieux estimer la charge de travail (Brookhuis et al., 2009; Cao et al., 2009; Mehler et al., 2009; Dey et Mann, 2009).

Dans le contexte du pilotage collaboratif d’une plate-forme mobile, le caract`ere adaptatif pendant l’ex´ecution des tˆaches de navigation fait en sorte que les m´ethodes bas´ees sur les ´evaluations subjectives ne sont pas applicables. L’utilisation de l’approche par mesures physiologiques de la charge pose un probl`eme d’interf´erence avec l’environnement de pilo- tage. Par cons´equent, elle ne sera pas consid´er´ee. Les mesures de performance sont jug´ees non pratiques en raison de la n´ecessit´e d’introduire une tˆache interf´erente secondaire. Pour toutes ces raisons, nous proposons une approche permettant de d´etecter les moments pen- dant lesquels, l’aptitude du pilote est r´eduite en analysant ces signaux de contrˆole.