Journée Club SEE-SIC Facteurs humains, 19 avril 2001 Prise en compte des facteurs humains dans le contrôle aérien. Le cas de la délégation de tâches sol-bord Laurence Rognin – Pacte Novation pour EUROCONTROL Isabelle Grimaud – CRNA Sud-Est pour EUROCONTROL Eric Hoffman – Centre Expérimental EUROCONTROL, Brétigny Karim Zeghal – Steria Air Transport dept. pour EUROCONTROL http://www.eurocontrol.fr/projects/freer/eacac.htm Journée Club SEE-SIC Facteurs humains, 19 avril 2001

Plan Introduction sur Facteurs Humains Contexte du contrôle aérien Démarche méthodologique Systémique, écologique et itérative Définition et évaluation du concept de délégation Résultats et leçons tirées Perspectives et conclusions SEE Facteurs humains, 19 avril 2001

Démarche facteurs humains Objectif: comprendre réalité des situations pour supporter la conception (e.g. tâche vs. activité) Moyens Observations en situation réelle Simulations, expérimentations SEE Facteurs humains, 19 avril 2001

Facteur humain et systèmes complexes Paradoxe de la contribution de l’Homme Source d’infiabilité Capacités limitées Erreurs, lapsus Support pour la sûreté de fonctionnement Prévention: compétences, anticipation Détection: reconnaissance d’intentions, partage informations implicites Recouvrement: polyvalence, boucles de régulation SEE Facteurs humains, 19 avril 2001

Approche FH et systèmes critiques Contribution à la conception / évolution Analyse des besoins Contexte d’utilisation Acceptabilité sociale, appropriation et formation Contribution à la validation Robustesse du système (situations nominales/dégradées) Impact sur individu (charge, stress, awareness) Impact sur activité (stratégies, performances) SEE Facteurs humains, 19 avril 2001

Le domaine du contrôle aérien Contrôle aérien: assurer séparation entre avions Futur (+10 ans): augmentation du trafic (x2) Augmenter capacité en maintenant niveau de sécurité actuel SEE Facteurs humains, 19 avril 2001

Contexte: évolution du système ATC Augmentation «capacité» horizon 2005-2010 Accroître le trafic, optimiser l’espace Augmenter «efficacité» des contrôleurs Contraintes Faisabilité technique (technologies disponibles) Acceptabilité opérationnelle (faibles modifications de tâches, formation) Pistes d’étude: allocation de fonctions entre Contrôleurs / systèmes : outils d’aide, automatismes Contrôleurs / équipages « free flight »: contrôle par exception « clairance à vue » : transfert du maintien de séparation à bord Délégation partielle (limitée et ponctuelle) de tâches du sol vers le bord In the current context of continuous increase of the traffic load, especially its foreseen doubling within the next 10 years, solutions are searched in order to tackle this problem. In particular it seems that technical solutions, automated support tools for example, might not be sufficient. Therefore, our project proposes a solution, which aims at reducing the ATCo workload (and consequently the pilots workload), increasing the overall performance of controllers in providing them with time and cognitive resources, in maintaining the current level of safety. SEE Facteurs humains, 19 avril 2001

Démarche méthodologique Étapes Position du problème (free flight et autres approches) Définition du concept et de son contexte d’utilisation Évaluation de l’acceptabilité du concept Approche Systémique: intégration sol et bord Écologique: centrée utilisateur et participative Itérative et incrémentale SEE Facteurs humains, 19 avril 2001

Approche itérative et incrémentale Users requirements Pilots needs Pseudo pilots needs Controllers needs Controllers needs Pseudo pilots needs Define concept Identify context Identify procedures Analysis Observation Debriefing Observation Traffic sample Questionnaires Debriefing Phraseology Traffic sample Observation Prototyping Log files analysis Questionnaires Debriefing Procedures Procedures Log files analysis Questionnaires Phraseology Log files analysis Pseudo pilots HMI This figure illustrates the successive steps followed along the past 2 years. The definition of the organization led to the design of procedures and information displays that were evaluated during the simulations. The analysis of simulations results provided new input enabling a continuous improvement of the whole set up. Multi Cockpit simulator Pseudo pilot HMI Simulation 1 ATCo marking functions Simulation 2 Evaluation Simulation 3 SEE Facteurs humains, 19 avril 2001

Définition du concept et de son utilisation Distribution contrôleur/pilote Contrainte initiale Conserver rôles actuels: contrôleurs stratégie / pilotes exécution Principes de base Délégation à l’initiative du contrôleur (acceptée par pilote) Délégation limitée: seulement tâches de «bas niveau» (surveiller, exécuter instruction) Utilisation flexible: délégation selon contexte (choix, niveau) Applications: zone terminale et en-route SEE Facteurs humains, 19 avril 2001

Distribution de tâches contrôleurs / pilotes Sans délégation vs. Avec délégation . Contrôleur : “Remain 8NM behind target” Contrôleur: “Reduce Speed 250kts ” “Reduce Speed 220kts ” “Reduce Speed 180kts ” SEE Facteurs humains, 19 avril 2001

Évaluation du concept Acceptabilité opérationnelle et «efficacité» Impact (contrôleur et pilote) sur Tâches (contenu, durée) Charge de travail Type de «monitoring» (actif, périphérique) «Situation awareness» Fiabilité Redondances (planning/radar, contrôleur/pilote, pilotes) Boucles de contrôle/régulation (surveillance, écoute flottante) Filets de sauvegarde (marges de séparation, «party line») SEE Facteurs humains, 19 avril 2001

Expérimentations Phase 1 (Juin 99): Évaluer la faisabilité du concept 1 secteur, 2 avions équipés, échantillon faible trafic 5 contrôleurs, 2 pilotes et 2 pseudo pilotes Phase 2 (Juin 00): Évaluer acceptabilité opérationnelle 2 secteurs, tout trafic équipé, trafic réaliste 6 contrôleurs, 4 pseudo pilotes Phase 3 (Novembre 00): Phase 2 + Intégrer partie sol 2 secteurs, tout trafic équipé, simulateur de cockpit, trafic réaliste 6 contrôleurs, 4 pseudo pilotes, 5 pilotes Briefly, three sessions have already taken place, an initial one, aiming to assess the concept feasibility in June 99, a second one last June, starting to assess the operational acceptance of the delegation concept and lately, last November, a third session, extending the assessment to the air component. SEE Facteurs humains, 19 avril 2001

Situation expérimentale Controllers Position Pseudo-pilot Position MCS Pilot Position R/T Traffic data . The experimental set-up implemented last November consisted in three platforms, - 2 radar positions (with 1 PC and 1RC each) - 4 pseudo pilot positions - 1 cockpit simulator Specific interfaces were designed for all three. SEE Facteurs humains, 19 avril 2001

Données recueillies Observations temps réel Questionnaires, debriefing collectifs, ISA, NASA-TLX et autres mesures de workload (eye-tracker) Enregistrements (logs) Stratégies contrôleurs (séquences et trajectoires) Nombre, durée et chronologie des tâches (anticipation) Distribution temporelle des activités During the November simulation, the data collection consisted of: In the exercises recordings, we were particularly interested in the strategies used, the time spent and the number of instructions. SEE Facteurs humains, 19 avril 2001

Résultats Concept compris et accepté Workload: «mesurée» vs. «ressentie» Efficacité: réduction nombre d’instructions, directs donnés plus tôt Sécurité «Situation Awareness»: similaire ou meilleure Question de responsabilité et de «filet de sauvegarde» SEE Facteurs humains, 19 avril 2001

Leçons tirées Acceptation théorique plutôt qu’opérationnelle Pertinence du concept de délégation, mais... Nouvelles expérimentations (approfondir) Amélioration système (écran radar et écran cockpit) Problème de responsabilité Perfectionner plan expérimental Similarité entre expé et pratiques actuelles (approche, strips) Réduire divergence entre résultats objectifs et subjectifs Compréhension et connaissances mutuelles SEE Facteurs humains, 19 avril 2001

Perspectives Améliorer qualité des données subjectives Auto-confrontation et «critiques» collectives Debriefing collectifs avec contrôleurs et pilotes Réduire biais: améliorer formation et définition profils Approfondir analyse quantitative de la sécurité Indicateurs / métriques «Situation awareness» «De-responsabilisation» (sur-confiance, implication réduite) Recouvrement de situations dégradées SEE Facteurs humains, 19 avril 2001

Conclusion Évolution d’un système socio technique complexe Objectif: maintenir sécurité malgré besoins capacité Démarche méthodologique Acceptabilité opérationnelle (utilisabilité, mise en œuvre) «Efficacité» du concept (impact sur capacité et sécurité) Approche facteurs humains Systémique: niveau socio technique Écologique: centrée sur utilisateur et participative Itérative: besoins, spécifications, évaluation SEE Facteurs humains, 19 avril 2001