Marc MERSIOL mersiol@laas.fr Répartition des fonctions entre agents humains et agents automatiques Présentation d’une méthode et d’un outil Marc MERSIOL mersiol@laas.fr Club SEE Systèmes Informatiques de Confiance Journée « Facteurs Humains » 19 avril 2001

Définitions Système socio-technique Ensemble d’agents humains et automatiques organisés et interagissant pour atteindre un objectif commun: la mission du système Mission Fonction 1 Fonction 2 Fonction 3 Fonction 2.1 Fonction 2.2 Fonction 2.1.1 Fonction 2.1.2 Fonction Ensemble d’opérations réalisées pour atteindre un objectif contribuant à la mission du système

Répartition des fonctions Partie du processus de conception d’un système socio-technique qui consiste à attribuer les fonctions à des agents humains ou automatiques

Méthodes de répartition (1) Méthodes comparatives Comparaison des caractéristiques des Hommes et des Machines (Fitts, 1951) « Men Are Better At - Machines Are Better At  » (Mertes & Jenney, 1974) ; (Swain, 1980) ; (Kantowitz & Sorkin, 1987) Répartition par défaut (Chapanis, 1970) ; (Bailey, 1982) Automatiser toutes les fonctions automatisables Les autres sont attribuées par défaut aux agents humains Opposition entre les agents humains et automatiques Pas de prise en compte des spécificités des agents humains Répartitions statiques

Méthodes de répartition (2) La répartition prévue en conception peut être modifiée lors de l’exploitation du système Répartition dynamique (Lam & Greenstein, 1984) ; (Millot, 1995) Répartition complémentaire (Jordan, 1963) (Hollnagel & Woods 1983) ; (Corbett, 1985) ; (Billings, 1995) ; (Sheridan, 1997) ; (Bye et al., 1999) La répartition considère la complémentarité entre les capacités des agents humains et des agents automatiques Principes séduisants, mais difficiles à mettre en œuvre Principes à reprendre et à approfondir

Méthodes de répartition (3) Recherche de la meilleure répartition en satisfaisant une série de critères Répartition optimisée (Kantowitz & Sorkin, 1987 ) ; (Levis et al., 1994 ) Pas de critères « magiques » de répartition Nécessité de critères de répartition La répartition suit des étapes allant de l’identification des fonctions jusqu’à leur attribution Répartition par étapes (Price, 1985) ; (Clegg et al., 1989) ; (Wei & Wieringa, 1994) ; (Mital et al., 1994) ; (Grote et al., 2000) Application difficile A conserver : structuration en étapes Aucune méthode de répartition n’est à ce jour unanimement acceptée (Sheridan, 1996)

Nouvelle approche Objectifs Sortie Entrée (D’après Dearden et al., 2000) Objectifs Sûreté de fonctionnement élevée Fonctions attribuées aux agents humains adaptées à leurs capacités et appropriées à leurs rôles Conception techniquement et économiquement faisable Spécifications des fonctions que le système doit réaliser pour chaque contexte Attribution des fonctions à des agents Spécification, à un niveau d’abstraction approprié, des fonctionnalités des agents automatiques requis Entrée Sortie

Principales caractéristiques de la méthode Proposition de critères pour guider la répartition Méthode structurée en étapes Répartition dynamique pour certaines fonctions Prise en compte des spécificités des agents humains Répartition des fonctions tenant compte des contextes dans lesquels elles vont être réalisées Liens entre fonctions Interactions entre agents humains et agents automatiques Coopérations entre agents humains Emergence de nouvelles fonctions Etc. Contexte : état du système et de son environnement à un moment donné Rôle : ensemble des fonctions dont un agent humain est responsable

Etapes de la méthode Analyse de systèmes en exploitation Identification des fonctions du système Nouvelle décomposition fonctionnelle Répartitions obligatoires Définition des rôles des agents humains Re-définition des rôles Construction de scénarios Création de nouveaux scénarios Utilisation des rôles et des scénarios pour répartir les fonctions Affinage des scénarios existants Identification de fonctions candidates à une répartition dynamique Evaluation globale des décisions

Analyse de systèmes en exploitation 1 Analyse de systèmes en exploitation Recueil de données Techniques Organisationnelles Facteur Humain REPARTITION PREVUE REPARTITION EFFECTIVE Retour d ’expérience Analyses de répartition des fonctions système similaires à celui à concevoir Facteur humain : - Activité - Rôles F1 F4 F5 F2 F3 F4 F8 F5 AH1 AH2 AH3 AA2 AH1 AA1 AH2 CONTEXTE Adaptation

Identification des fonctions 2 Identification des fonctions Définition et analyse de la mission du système Analyse fonctionnelle Mission Fonction 1 Fonction 2 Fonction 3 Fonction 2.1 Fonction 2.2 Fonction 2.1.1 Fonction 2.1.2 Etape classique en conception Caractérisation des fonctions : durée de réalisation d’une fonction, lieu, criticité, pénibilité, etc. Caractérisation des fonctions Lieux, durées, criticité, etc.

Répartitions obligatoires 3 Répartitions obligatoires Fonctions Champs de connaissances Economique Technique Ergonomique et Politique Physiologiques, psychologiques Critères Faisabilité Coûts La démarche de répartition des fonctions que je propose se base sur des connaissances issues de trois champs théoriques : technique, économique et politique et ergonomique. De chacun de ces domaines émergent des critères de répartition. Par exemple, la faisabilité technologique, les coûts économiques et politiques guident des choix d ’automatisation et des critères physiologiques, psychologiques ou sociologiques permettent de déterminer si une fonction peut être attribuée à un agent humain ou non. Des critères simples sont suffisants pour attribuer certaines fonctions soit à un agent humain ou à un agent automatique. Par exemple, un calcul compliqué à effectuer dans un délai court sera réalisé par un calculateur… La répartition est obligatoire et triviale; elle n ’est pas intéressante du point de vue de la recherche. D’autres fonctions peuvent indifféremment être attribuées aux agents humains, aux agents automatiques ou aux deux. Par exemple, l’action de démarrer une pompe peut être automatisée ou réalisée manuellement (les deux moyens de la démarrer peuvent être disponibles). L’objet de ma recherche est de guider ces choix de répartition par une démarche dont les principes sont présentés dans le transparent suivant. Exemple : réaliser de nombreux calculs complexes dans un délai très court Fonction 7 Degré de liberté nul Fonction 3 Fonction 2 Fonction 8 Fonction 6 Fonction 1

Définition des rôles 4 Retour d’expérience Ingénierie cognitive & Métiers Conscience du contexte Rôles ??? Analyses d’activité Responsabilités Représentation mentale Rôles effectifs Ensembles cohérents Compétences Ensemble de fonctions dont un agent humain est responsable Rôle

Construction de scénarios 5 Construction de scénarios Description précise d’un contexte de travail observé ou construit Scénario Justifications du choix de ce scénario Données techniques du système Contexte dans lequel le scénario survient Conditions de déclenchement et logique de développement Liste des agents humains Fonctions du scénario Extensions éventuelles

Répartition des fonctions 6 Répartition des fonctions Utilisation des scénarios et de la définition des rôles Choix des fonctions à automatiser Entièrement Partiellement Faisabilité technique ? Impact des options de conception sur des critères ? Faisabilité technique ? Impact sur les rôles (lien fonction - rôle) ? 6a 6b

6a Faisabilité technique Impact sur les rôles Séparable Information & contrôle liés aux rôles Information & contrôle critiques Centrales pour les rôles Existe & directement applicable Faisabilité technique Impact sur les rôles F 4 F 1 F 2 F 3 F 5 F 6 F 7 F 9 F 8 F 16 F 10 F 17 F 11 F 18 F 13 F 14 Existe pour d’autres systèmes R & D, risques et coûts faibles R & D, risques et coûts élevés Pas faisable F 12 F 19 F 20 F 15 Fonctions entièrement automatisées

6b Faisabilité technique C P + + C S = C P + Impact sur les critères OC : Option de Conception CP : Critère Primaire CS : Critères Secondaires OC 4 OC 8 OC 9 OC 10 OC 11 OC 12 OC 13 OC 14 OC 15 OC 16 OC 17 OC 18 OC 19 OC 20 Faisabilité technique Impact sur les critères Existe & directement applicable Existe pour d’autres systèmes R & D, risques et coûts faibles R & D, risques et coûts élevés 6b OC 21 OC 22 OC 23 OC 24 OC 1 OC 2 OC 3 OC 5 OC 6 OC 7 Fonctions partiellement automatisées Le critère primaire est choisi parmi les suivants : - charge de travail ; - conscience du contexte ; - performance des agents humains. (« performance », c ’est-à-dire peu ou pas d ’erreurs humaines) Les critères sont les deux autres (par défaut).

Répartition dynamique 7 Répartition dynamique Fonctions Scénario A Scénario B ? Privilégier un scénario Répartition non satisfaisante Non Non Répartition dynamique Oui Répartition spécifique à un contexte Prévision de plusieurs répartitions Modification de la répartition en opération

Evaluation de la répartition 8 Evaluation de la répartition Sûreté de fonctionnement « …propriété d’un système telle que ses utilisateurs puissent placer une confiance justifiée dans le service qu’il leur délivre… » (Laprie et al., 1995) Equilibre par rapport à la sûreté de fonctionnement Plusieurs répartitions pour réaliser la mission Adaptation dans les limites du système Coopérations Interactions Rôles Activité Capacités

FAST*, outil pour la répartition des fonctions Objectif : soutenir les étapes de la méthode Principales possibilités de l’outil Considérer des systèmes socio-techniques comportant plusieurs agents hétérogènes Intégrer la dimension spatiale de ces systèmes Tenir compte des contextes probables dans lesquels les fonctions seront réalisées Envisager des répartitions différentes selon les scénarios analysés Faire une analyse multi-critères d’une répartition *FAST : ”Function Allocation Support Tool”

Objets de l’outil Concepts de la méthode représentés par des objets Objets de base Objets de liaison Objets d'analyse (Matrices) Système Agent Fonction Lieu Observation Scénario Sélection fonctions totalement automatisables Sélection fonctions partiellement automatisables Options techniques Synthèse Agent - Agent Fonction - Fonction Agent - Fonction Scénario - Fonction Scénario - Agent

Objets de base Pour chaque objet de base : Des formulaires Possibilité d’entrer et d’afficher les informations le concernant Des formulaires Des listes Rappel de tous les objets de cette catégorie Un prototype a été développé en utilisant le gestionnaire de base de données 4 D

Exemple : objet de base « Fonction » Identifiant de la fonction dans la base de données Validation de la saisie Annuler la saisie Description de la fonction FONCTION Identificateur Description OK OK Supprimer la fonction Contraintes de répartition Annuler Annuler Contraintes Supprimer Supprimer Automatisable ? Coûts R & D En fin d’analyse Sous-fonctions Lieux Scénario Choix d’un scénario Choix des sous-fonctions Attribution Agent auquel cette fonction est attribuée ou Option acceptée Affichage liste des sous-fonctions ou Précédente Suivante Option de conception retenue Choix d’un lieu Affichage des lieux

Principales interfaces graphiques FONCTION AGENT HUMAIN Identificateur Type d'agent Rôle Formation AGENT HUMAIN SYSTEME Système Agents Humains Agents Automatiques Fonctions Lieux Scénarios Matrice pour les fonctions totalement automatisées Matrice pour les fonctions partiellement automatisées Matrice de synthèse des choix de répartition

Apports de l’outil Application Guide et structure les choix de répartition Agrège toutes les informations utiles à ces choix Minimise les oublis Favorise des échanges entre concepteurs Permet une représentation commune du système et des solutions trouvées Garde en mémoire les décisions prises et leurs justifications Synthétise les choix de répartition effectués Utilise des données contextuelles Application Répartition des fonctions de conduite d’un réacteur nucléaire d’essai

Conclusion Méthode de répartition des fonctions Outil soutenant la méthode Prévention des fautes de conception et donc amélioration de la sûreté de fonctionnement des systèmes conçus