Cognitive analyses of mental workload and human error identification for the improvement of user experience

Authors

  • Adrían Alonso Durán-Coronado Universidad Autónoma de Cd. Juárez, Instituto de Arquitectura, Diseño y Arte.
  • Aidé Aracely Maldonado-Macías Universidad Autónoma de Cd. Juárez, Instituto de Ingeniería y Tecnología, av. del Charro, núm. 450 Nte., col. Partido Romero, Cd. Juárez, Chihuahua, México, C.P. 32310. http://orcid.org/0000-0002-4959-161X
  • Manuel Alejandro Barajas-Bustillos Universidad Autónoma de Cd. Juárez, Instituto de Ingeniería y Tecnología, av. del Charro, núm. 450 Nte., col. Partido Romero, Cd. Juárez, Chihuahua, México, C.P. 32310.
  • Juan Luis Hernández-Arellano Universidad Autónoma de Cd. Juárez, Instituto de Arquitectura, Diseño y Arte.

DOI:

https://doi.org/10.29059/cienciauat.v14i1.1173

Keywords:

error prevention, mental workload, user experience, TAFEI, Workload Profile

Abstract

People can sometimes feel overwhelmed when trying to interact with modern technology. Some everyday products have deficient designs which can result in an unsatisfactory experience and even frustration. Additionally, they may produce a mental workload that can induce the user to make mistakes during their usage. The use of techniques for human error identification and mental load assessment in products evaluation and design can provide relevant and useful information to improve the user’s experience. The objective of this work was to propose a methodology for integrating mental workload assessment and human error analysis into product design processes. In this work, mental workload was evaluated during the configuration of wireless earphones using the Workload Profile (WP) technique, and the Task Analysis for Error Identification (TAFEI). Ten users voluntarily participated in the study; their experiences during the use of mobile phone earphones were video recorded. Rating sheets were used to assess mental workload and human errors were identified during the earphones’ setup stage with the mobile phone. The method employed for this research offers higher sensitivity in the assessment of mental workload. It also enables the identification of attention resources that were more frequently used during task completion. Two opportunities for redesign were identified. The first one is related to the light signal detection and the second one to the correct identification of ear tips. Conclusions and recommendations are given for designers to improve the interaction between people and  products.

Author Biography

Aidé Aracely Maldonado-Macías, Universidad Autónoma de Cd. Juárez, Instituto de Ingeniería y Tecnología, av. del Charro, núm. 450 Nte., col. Partido Romero, Cd. Juárez, Chihuahua, México, C.P. 32310.

Dra. Aide Aracely Maldonado Macías ha completado la Ingeniería Industrial, la Maestría en Ingeniería Industrial en el Instituto Tecnológico de Ciudad Juárez y el Doctorado en Ciencias en el mismo instituto. Actualmente es Profesor Investigador de tiempo completo en la Universidad Autónoma de Ciudad Juárez (UACJ). Pertenece al Sistema Nacional de Investigadores como SNI I. Sus intereses de investigación son el diseño y evaluación ergonómica, estudios antropométricos y estudios sobre estrés relacionados al trabajo y molestias musculoesqueléticas, toma de decisiones Multicriterio y Multiatributo con lógica difusa y diseño de aplicaciones axiomáticas, así como la evaluación ergonómica para la selección de Tecnología para Manufactura Avanzada (TMA) y Ecuaciones de Modelos Estructurales. Ella ha publicado en revistas indizadas en inglés y español; como International Journal of Industrial Engineering and International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Expert Systems with Applications, Work a Journal of Prevention, Assessment & Rehabilitation, Journal of Accounting and Management, Journal of Educational Research entre otras. También ha colaborado con capítulos de libro para editoriales reconocidas internacionalmente como Springer e IGI Global.

References

Albert, W. and Tullis, T. (2013). Measuring the User Experience: Collecting, Analyzing, and Presenting Usability Metrics. United States of America: Newnes. 320 Pp.

Alferez-Padron, C., Maldonado-Macías, A. A., García-Alcaraz, J., Avelar-Sosa, L., and Realyvasquez-Vargas, A. (2017). Workload assessment and human error identification during the task of taking a plain abdominal radiograph: A sase study. In C. Baldwin (Ed.), Advances in Neuroergonomics and Cognitive Engineering (pp. 108-119). United States of America: Springer.

Annett, J. (2004). Hierarchical Task Analysis (HTA). In N. Stanton, A. Hedge, K. Brookhuis, E. Salas, and H. Hendrick (Eds.), Handbook of Human Factors and Ergonomics Methods (pp. 329-337). United States of America: CRC Press.

Baber, C. and Stanton, N. (2004). Task Analysis for Error Identification. In N. Stanton, A. Hedge, K. Brookhuis, E. Salas, and H. Hendrick (Eds.), Handbook of Human Factors and Ergonomics Methods (pp. 378-389). United States of America: CRC Press.

Bommer, S. C. and Fendley, M. (2018). A theoretical framework for evaluating mental workload resources in human systems design for manufacturing operations. International Journal of Industrial Ergonomics. 63: 7-17.

Bustamante, N. G., Maldonado-Macías, A. A., Durán, A. A., Ortiz-Nicolás, J. C., and Quiñones, A. R. (2018). Usability Test and Cognitive Analyses during the task of using wireless earphones. In J. Hernández-Arellano, A. Maldonado-Macías, J. Castillo-Martínez, and P. Peinado-Coronado (Eds.), Handbook of Research on Ergonomics and Product Design (pp. 241-263). Hershey, PA: IGI Global. 446 Pp.

Cabero-Almenara, J., Tena, R. R. y Osuna, J. B. (2002). Las personas mayores y las nuevas tecnologías: Una acción en la sociedad de la información. Innovación educativa. (12): 319-337.

Forsythe, C., Liao, H., Trumbo, M. C. S., and Cardona-Rivera, R. E. (2014). Cognitive Neuroscience of Human Systems: Work and Everyday Life. United States of America: CRC Press. 316 Pp.

Glendon, A. I., Clarke, S., and McKenna, E. (2016). Human Safety and Risk Management (Second Edition). United States of America: CRC Press. 528 Pp.

Haartsen, J. (1998). Bluetooth-The universal radio interface for ad hoc, wireless connectivity. Ericsson review. 3(1): 110-117.

Homburg, C., Schwemmle, M., and Kuehnl, C. (2015). New product design: concept, measurement, and consequences. Journal of Marketing. 79(3): 41-56.

JBL (s/f). Reflect BT. Workout-ready, Bluetooth®-enabled, in-ear headphones. [En línea]. Disponible en: https://www.jbl.com/on/demandware.static/-/Sites-masterCatalog_Harman/default/dw16fbdae7/pdfs/ReflectBT_SS_EN.pdf. Fecha de consulta: 12 de noviembre de 2017.

Kuang, S. L., Hu, L., Zhang, S. T., and Gao, D. H. (2009). Applying TAFEI method to orthopaedic robot system’s requirements analysis, In 2009 16th International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management. [En línea]. Disponible en: https://ieeexplore.ieee.org/xpl/conhome/5339384/proceeding. Fecha de consulta: 14 de noviembre de 2017.

Márquez, L. D. M. (2002). Las personas mayores antelas tecnologías de la información y la comunicación. Estudio valorativo. Profesorado, Revista de Currículum y Formación del Profesorado. 6(1): 1-9.

Milán, E. G., Salazar, E., Domínguez, E., Iborra, O., de-la-Fuente, J. y de-Córdoba, M. J. (2015). Neurotermografía y termografía psicosomática. Fundación Internacional artecittà, en ReseachGate. [En línea]. Disponible en: http://goo.gl/Af5kov. Fecha de consulta: 14 de octubre de 2017.

Mohammadian, M., Choobineh, A. R., Mostafavi-Nave, A. R., and Hashemi-Nejad, N. (2012). Human errors identification in operation of meat grinder using TAFEI technique. Journal of Occupational Health and Epidemiology. 1(3): 171-181.

Nielsen, J. (1994). Usability Engineering. San Diego: Morgan Kaufmann. 369 Pp.

Nielsen, J. (2001). Usability Metrics, de Nielsen Norman Group website. [En línea]. Disponible en: https://www.nngroup.com/articles/usability-metrics/. Fecha de consulta: 10 de julio de 2019.

Rubio, S. (2002). Evaluación y medida de la carga de trabajo mental en una tarea de diagnóstico de fallos. [En línea]. Disponible en: http://eprints.ucm.0es/tesis/19911996/S/4/S4002601.pdf. Fecha de consulta: 27 de octubre de 2017.

Rubio, S., Díaz, E. M. y Martín, J. (2001). Aspectos metodológicos de la evaluación subjetiva de la carga mental de trabajo. Archivo de Prevención de Riesgos Laborales. 4(4): 160-168.

Stanton, N. (2006). Hierarchical task analysis: Developments, applications, and extensions. Applied Ergonomics. 37(1): 55-79.

Stanton, N. and Baber, C. (2005). Validating task analysis for error identification: reliability and validity of a human error prediction technique. Ergonomics. 48(9): 1097-1113.

Stanton, N., Salmon, P. M., and Rafferty, L. A. (2013). Human Factors Methods: A Practical Guide for Engineering and Design. United States of America: Ashgate Publishing. 657 Pp.

Tsang, P. S. and Velazquez, V. L. (1996). Diagnosticity and multidimensional subjective workload ratings. Ergonomics. 39(3): 358-81.

Published

2019-07-29

How to Cite

Durán-Coronado, A. A., Maldonado-Macías, A. A., Barajas-Bustillos, M. A., & Hernández-Arellano, J. L. (2019). Cognitive analyses of mental workload and human error identification for the improvement of user experience. CienciaUAT, 14(1), 71-84. https://doi.org/10.29059/cienciauat.v14i1.1173

Issue

Section

Humanities and Behavioral Sciences