ERGONOMIA COGNITIVA* Dr. José J. Cañas Delgado - Catedrático de Ergonomía Dto. de Psicología Experimental y Fisiología del Comportamiento UNIVERSIDAD DE GRANADA Visite la Página Web del Grupo de Ergonomía Cognitiva de la Universidad de Granada La Ergonomía es definida como la disciplina científica que estudia el diseño de los sistemas donde las personas realizan su trabajo. A estos sistemas se les llama sistemas de trabajo' y son definidos de una forma amplia como el sector del ambiente sobre el que el trabajo humano tiene efecto y del que el ser humano extrae la información que necesita para trabajar '. El objetivo que tiene el ergónomo es describir la relación entre el ser humano y todos los elementos del sistema de trabajo. Es conveniente resaltar que en la relación entre la persona y el sistema de trabajo podemos destacar dos aspectos relativamente diferentes. Por una parte, tenemos el aspecto puramente físico que hace referencia a la estructura muscular y esquelética de la persona. Por ejemplo, una persona trabajando en una oficina, puede estar sentada (escribiendo en un ordenador) o de pie (haciendo fotocopias). La postura que tiene en las dos situaciones es diferente y el diseño del puesto de trabajo tiene que hacerse pensando en las características de la estructura del cuerpo humano para que la persona se encuentre cómoda, no se canse, no desarrolle ninguna patología de la columna vertebral, etc. De este aspecto se ocupa la Ergonomía Física y es quizás el más popularizado. Por ejemplo, cuando se anuncia un nuevo coche con diseño ergonómico', el slogan suele significar que, por ejemplo, la altura del volante es ajustable para adaptarse a la altura del conductor. Sin embargo, hay otro aspecto de la relación entre la persona y el sistema de trabajo que hace referencia a como una persona conoce y actúa. Para poder realizar su tarea una persona tiene que percibir los estímulos del ambiente, recibir información de otras personas, decidir qué acciones son las apropiadas, llevar a cabo estas acciones, transmitir información a otras personas para puedan realizar sus tareas, etc. Todos estos aspectos son el objeto de estudio de la Ergonomía Psicológica o Cognitiva (Cañas y Waern, 2001). En el diseño de un coche, a nosotros nos interesará como la información es presentada al conductor. Por ejemplo, a la hora de diseñar el indicador de velocidad podemos hacerlo utilizando indicadores analógicos o digitales. Cada indicador tiene sus ventajas y sus inconvenientes desde el punto de vista de cómo el conductor percibe y procesa la información sobre velocidad. Aunque los dos aspectos, el físico y el psicológico (ver Figura 1), no son totalmente independientes, en Ergonomía Cognitiva nos interesa el segundo y hacemos referencia al primero en la medida que tenga consecuencias psicológicas. Por ejemplo, si un controlador
aéreo adopta una determinada postura incómoda aumentará su fatiga y ésta tendrá efectos psicológicos como disminuir su nivel de vigilancia. Figura 1. Ergonomía Física y Ergonomía Cognitiva Cuando combinamos los términos Cognición y Ergonomía lo hacemos para indicar que nuestro objetivo es estudiar los aspectos cognitivos de la interacción entre las personas, el sistema de trabajo y los artefactos que encontramos en él, con el objeto de diseñarlos para que la interacción sea eficaz. Los procesos cognitivos como percepción, aprendizaje o solución de problemas juegan un papel importante en la interacción y deben ser considerados para explicar tareas cognitivas, tales como la búsqueda de información y su interpretación, la toma de decisiones y la solución de problemas, etc. Errores humanos Un área de aplicación de la Ergonomía Cognitiva que tiene una larga tradición y que está acaparando una gran atención actualmente es la de la predicción y evitación de los llamados Errores o Fallos Humanos. Muchas veces nos vemos sorprendidos por la noticia de un trágico accidente como cuando un tren descarrila provocando la muerte de un gran número de personas. Estos accidentes ocurren cuando una máquina (e.g. un tren), que
está siendo controlada por una persona (e.g. el maquinista), tiene un comportamiento inapropiado (e.g. descarrila). Por ello, en los primeros pasos de la investigación los técnicos centran su atención en la posible existencia de una avería técnica. Sin embargo, a menudo ocurre que, tras un examen minucioso de la máquina, no se encuentra ningún funcionamiento defectuoso de sus componentes. Entonces, cambian su atención hacia el otro posible responsable del accidente, la persona que controlaba la máquina. Desgraciadamente, lo primero que salta a las primeras páginas de la prensa es la sospecha de que esta persona tuviese alteradas sus condiciones físicas o psíquicas. Por ello, los médicos, a las ordenes de un juez instructor, comienzan a realizar análisis, buscando rastros de alcohol, drogas o cualquier otra sustancia que justifiquen un comportamiento anormal. Sin embargo, el desconcierto de los técnicos y del público se hace patente cuando estos análisis tampoco revelan nada. La persona que controlaba la máquina se encontraba en perfecto estado físico y psíquico. Que ha pasado entonces? A menudo, llegado este momento oímos que el accidente se ha debido a un error humano. Es decir, la persona que controlaba la máquina, en perfecto estado de salud, ha cometido un error incomprensible. Evidentemente, se descarta la posibilidad de que el error haya sido intencionado. Nadie quiere estrellarse con un tren. Por tanto, la pregunta que queda en el aire es por qué cometió el error? No basta con catalogar el accidente como debido a un error o fallo humano. Eso es no decir nada y, lo que es peor, no ayuda a poner las medidas necesarias para que no vuelva a ocurrir. Es necesario buscar sus causas. En Ergonomía Cognitiva tomamos como punto de partida la definición de error humano que ha sido propuesta por Reason (1992) quien lo considera como 'un término genérico empleado para designar todas aquellas ocasiones en las cuales una secuencia planeada de actividades mentales o físicas fallan al alcanzar su pretendido resultado, y cuando estos fallos no pueden ser atribuidos a la intervención de algún factor de azar'. En términos similares Sanders y McCormick (1993) definen error humano como 'una decisión o conducta humana inapropiada o indeseable que reduce, o tiene el potencial para reducir, la efectividad, la seguridad, o la ejecución del sistema'. En cualquier caso, un error humano es un fallo a la hora de realizar una tarea satisfactoriamente y que no puede ser atribuido a factores que están más allá del control inmediato del ser humano. Para entender porque una persona comete un error debemos empezar por considerar que controlar una máquina significa establecer una comunicación entre ésta y la persona. Desde este punto de vista, la máquina debe tener medios para transmitir a la persona su estado interno. Así, cuando el ingeniero la construye diseña paneles con todo tipo de indicadores (diales, pantallas, etc.) pensados para ofrecer toda la información que se considera que el operario necesitará para controlarla correctamente. Además, puesto que esta comunicación ocurre dentro de un ambiente físico sobre el qué la máquina opera, se diseñan también señales que presentan la información sobre las condiciones externas en las que se trabaja. Finalmente, la comunicación entre la persona y la máquina ocurre casi siempre en situaciones en las que están implicadas otras personas y otras máquinas. La comunicación entre todas ellas se establece a través de medios técnicos diseñados para que la información sea recibida y procesada correctamente por la persona que la necesita. Por todo esto, desde hace muchos años se viene reconociendo que la causa de estos errores humanos muchas
veces hay que buscarla en un posible mal diseño de la máquina, de las señales informativas o de los medios de comunicación entre las personas. Pero, qué es un mal diseño? En primer lugar, debemos tener en cuenta que al hablar de un mal o buen diseño no debemos adoptar el punto de vista según el cuál una máquina bien diseñada es aquella que funciona correctamente, es decir, que todos sus componentes realizan la función para la que han sido pensados. Por el contrario, para la Ergonomía Cognitiva, un buen diseño también es aquel en el qué se tiene en cuenta que la persona que debe trabajar con la máquina tiene una serie de características cognitivas que imponen limitaciones en su capacidad de procesar información y tomar decisiones. Una máquina mal diseñada es aquella que exige que la persona sea capaz de atender a más estímulos de los que su capacidad atencional le permite, recuerde más datos en cortos periodos de tiempo de los que son posibles retener en su memoria, tome decisiones con información incompleta y en intervalos de tiempo demasiado cortos para su capacidad de procesamiento, etc. Diseño de Interfaces Considerado así el diseño, el componente de la máquina más importante para un ergónomo cognitivo es la interfaz con la que interactúa el operario. De una forma simple, podemos decir que una interfaz es el medio a través del cual se comunican la persona y la máquina. Esta comunicación se establece en las dos direcciones. Por tanto, al hablar de una interfaz debemos incluir el medio por el cual la máquina presenta información a la persona y el medio por el cual la persona introduce información en la máquina. La cantidad de dispositivos de entrada y salida que están disponibles en las interfaces actuales es tan grande que no es posible clasificarlos de una forma fácil. Sin embargo, puesto que l a tecnología informática se ha introducido en casi todas las máquinas que se diseñan actualmente, el diseño de interfaces se estudia fundamentalmente dentro de un área de la Ergonomía Cognitiva moderna denominada Interacción Persona-Ordenador'. El avance que estamos observando en el diseño de interfaces actualmente es tan rápido que está obligando a los ergónomos cognitivos a investigar la interacción en contexto nuevos para el ser humano. Por ejemplo, estamos pasando de interactuar con ordenadores personales que disponen de una pantalla, un teclado y un ratón, a interfaces virtuales donde los dispositivos de entrada y salida permitirán tener experiencias de interacción que pueden sobrepasar las capacidades naturales de los seres humanos (ver Figura 2). Con el ordenador personal la interacción ocurre a través de los sentidos de la vista y el oído fundamentalmente. Sin embargo, en los entornos de realidad virtual, el ser humano puede interactuar con las máquinas, por ejemplo, a través del sentido vestibular que informa al cerebro sobre el equilibrio del cuerpo humano. Por ello, la Ergonomía Cognitiva se está enfrentado actualmente a retos nuevos para aplicar la investigación de la Psicología y las Neurociencias al diseño de las interfaces para que éstas estén adaptadas a las condiciones en las que el trabajo humano se desarrolla.
Figura 2. Dispositivos de entrada y salida de las interfaces Sistemas de control de procesos El diseño de sistemas de control de procesos industriales es un área donde los ergónomos cognitivos trabajan habitualmente y puede servirnos para ilustrar la importancia del diseño de interfaces en el contexto de la prevención y evitación de errores humanos. En la industria de transformación de energía y fabricación de productos químicos ocurren cadenas de procesos que tienen que ser controlados por seres humanos a través de artefactos que sirven para presentar información y actuar sobre las operaciones que están ocurriendo dentro y fuera del complejo industrial. La interacción de las personas encargadas de este control con los artefactos ocurre generalmente dentro de las llamadas salas de control de operaciones, como la que puede verse en la Figura 3. En estas salas de control podemos encontrar un buen ejemplo de la importancia que un buen diseño de las interfaces tiene desde el punto de vista de la predicción y evitación de errores humanos.
Figura 3. Sala de control de operaciones La tarea de una persona en una sala de control de procesos es supervisar lo que ocurre, intervenir cuando se requiera, conocer el estado del sistema, reprogramarlo, tomar control de los procesos automatizados cuando es necesario y planificar las acciones futuras a corto y largo plazo (Sheridan, 1997). Todas estas funciones hacen referencia a procesos cognitivos humanos cuyo correcto funcionamiento depende de un buen diseño de la interacción persona-máquina. Para que la supervisión sea posible es necesario que las interfaces presenten información sobre el estado del sistema de tal manera que pueda ser atendida, percibida, comprendida, memorizada, etc. Por ejemplo, por la investigación psicológica realizada sobre los movimientos oculares sabemos que éstos no se dan a una velocidad de más de dos por segundo. Por tanto, no es recomendable presentar información a un ritmo que exceda esta velocidad (Vicente, 1999). Lo mismo podríamos decir de la memoria. Los resultados experimentales muestran que el ser humano no puede almacenar temporalmente más de 9 unidades de información (Miller, 1956). La validez de las decisiones de diseño que se toman cuando se construyen las salas de control de procesos se muestra de una forma dramática cuando ocurren los accidentes. Generalmente, estas salas disponen de un gran número de artefactos automáticos que funcionan en condiciones normales. Sin embargo, cuando ocurre un accidente, es el ser humano el que tiene que tomar control sobre el proceso interactuando con los artefactos directamente. Incluso, en condiciones normales se recomienda que los operaciones no dejen todo en manos de los sistemas automáticos porque se ha demostrado que entonces nos podemos encontrar con un fenómeno conocido como complacencia (Parasuraman y Riley, 1997). Este fenómeno ocurre cuando la persona confía demasiado en el buen funcionamiento del sistema automático y deja de supervisar (interactuar) el proceso, de tal manera que cuando aparece el problema no detecta la necesidad de intervenir. Por ello, el diseño de las salas de control ha sufrido un cambio de filosofía en los últimos años que va en la línea de reconocer la importancia de la interacción persona-
máquina y, por tanto, de la contribución de la Ergonomía Cognitiva en este contexto. En la concepción clásica, las salas de control eran diseñadas pensando que las máquinas debían ser automáticas y la persona sólo debería actuar cuando el accidente ocurriera. Sin embargo, ahora se piensa que el diseño de estas salas debe hacerse desde la concepción basada en la estrategia que Zwaga y Hoonhout (1994) llamaron supervisión a través del conocimiento conciente de la situación. Siempre que una persona está en una situación cualquiera tiene un conocimiento de lo que ocurre en su entorno. Incluso cuando estamos sentados sin hacer nada tenemos información de todo lo que ocurre a nuestro alrededor. Sin embargo, cuando tenemos que realizar una tarea compleja como la que se realiza en una sala de control, es necesario que procesemos un conjunto ingente de datos sobre lo que está ocurriendo dentro y fuera de ella. Toda esta información debe ser atendida, retenida, interpretada y usada para las tomar decisiones necesarias para que el proceso industrial progrese correctamente. A todo esto se le llama adquirir, procesar y utilizar Conocimiento de la Situación, lo que ha sido definido como la percepción de los elementos en el ambiente dentro de un volumen de tiempo y espacio, la compresión de su significado y la proyección de su estado en un futuro cercano (Endsley, 1995). En muchos de los dominios de aplicación de la Ergonomía Cognitiva, como el tráfico de control aéreo, el pilotaje de aviones, o el control de una central nuclear o térmica, los ergónomos han necesitado utilizar este concepto para describir e integrar todos los procesos cognitivos que son responsables de la adquisición, almacenamiento y uso de la información que está disponible para que la persona pueda realizar el trabajo en ellos y, de esta manera ayudar a que el diseño del sistema de trabajo sea el apropiado para el ser humano, mejorando su bienestar y evitando los temibles errores humanos. Conclusión La importancia que la Ergonomía está adquiriendo actualmente como disciplinar científica que puede contribuir a mejorar el bienestar humano, requiere que hagamos un esfuerzo para definir bien su objeto de estudio. En este sentido, en este trabajo hemos querido llamar la atención sobre los dos aspectos, el físico y el psicológico, que son importantes diferenciar en la relación del ser humano y el sistema donde trabaja, y que dan pié a distinguir dos subdisciplinas dentro de la Ergonomía, la Física y la Cognitiva. Bibliografía Cañas, J.J., y Waern, Y. (2001). Ergonomía Cognitiva. Madrid: Editorial Médica Panamericana. Endsley, M. (1995a). Toward a Theory of Situation Awareneness in Dynamic Systems. Human Factor, 37 (1), 32-64.
Miller, G.A. (1956). The magical number seven plus or minus two: Some limits on our capacity for processing information. Psychological Review, 63, 81-97. Parasuraman, R. and Riley, V. (1997). Humans and automation: Use, misuse, disuse, abuse. Human Factors, 39, 230-253. Reason, J. (1992). Human Error. New York : Cambridge University Press. Sanders, M.S., and McCormick, E.J. (1993). Human Factors in Engineering and Design. McGraw-Hill, Inc. Sheridan, T.B. (1997). Supervisory control. En G.Salvendy (ed.) Handbook of Human Factors. New York : Wiley. Vicente, K.J. (1999). Cognitive work analysis: Toward Safe, Productive and Healthy Computer-based Work. Marwah: LEA. Zwaga, H.J.G., and Hoonhout, H.C.M. (1994). Supervisory control behavior and the implementation of alarms in process control. En N.A. Stanton (ed.) Human Factors in Alarms Design : London: Taylor and Francis. * Este artículo se publicó originalmente en Alta Dirección: Cañas, J.J. (2003). Ergonomía Cognitiva. Alta dirección, vol. 227, 66-70