La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Human-Centred Design in Aviation by Mauro Pedrali Politecnico di Milano - Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale, 24 Maggio, 2001.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Human-Centred Design in Aviation by Mauro Pedrali Politecnico di Milano - Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale, 24 Maggio, 2001."— Transcript della presentazione:

1 Human-Centred Design in Aviation by Mauro Pedrali Politecnico di Milano - Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale, 24 Maggio, 2001

2 Human-Centred Design in Aviation Sommario Introduzione: I fattori Umani User-Centred Design: Concetti principali Applicazioni in aviazione –Interfacce utente –Automazione Conclusioni

3 Human-Centred Design in Aviation Cosa sono ? I Fattori Umani (o Ergonomia) possono essere definiti come quella Tecnologia multidisciplinare che si preoccupa della ottimizzazione delle relazioni tra l’uomo e le sue attività attraverso la sistematica applicazione delle scienze umane e dell’ingegneria dei sistemi (Edwards, 1972)

4 Human-Centred Design in Aviation Cosa comprendono ? L’approccio ‘Fattori Umani’ è basato su varie discipline: –psicologia cognitiva, clinica e sociale –sociologia ed antropologia –fisiologia, biologia e medicina –ergonomia –ingegneria

5 Human-Centred Design in Aviation Caratteristiche Orientati alla risoluzione di problemi pratici Mirati all’utilizzo di concetti scelti sulla base della loro utilità Estesi oltre il posto di lavoro Ottimizzare: –benessere dell’uomo »sicurezza, ma anche appagamento come risultato dell’attività –efficienza del sistema »raggiungimento dell’obbiettivo tenendo conto dei costi

6 Human-Centred Design in Aviation Aree di Applicazione Addestramento »Potenziamento Capacità ‘Non-Tecniche’ Analisi ‘Ex-post’ »Eventi indesiderati ed Errori Umani Analisi ‘Ex-ante’ »Predizione delle Prestazioni Umane Progettazione »Sistemi automatici, Interfacce utente, Procedure...

7 Human-Centred Design in Aviation Human-Centred Design Progettazione Centrata sull’Uomo, ovvero, applicazione dell’approccio Human Factors alla Progettazione

8 Human-Centred Design in Aviation Cos’è ? L’esperienza maturata nel passato a seguito di analisi di tipo ‘ex-post’ nell’interazione uomo sistema ha portato ad elaborare un approccio che ha come obbiettivo principale guidare i progettisti nella creazione di sistemi usabilisistemasistemi usabili

9 Human-Centred Design in Aviation Modello concettuale SHEL S H L E (Edwards, 1972)

10 Human-Centred Design in Aviation H ardware La totalità delle entità fisiche inanimate, come ad esempio edifici materiali, veicoli, equipaggiamenti, materiale –e.g., torre di controllo, aerostazione, radar, aeromobile, cockpit, altimetro, radio, schermo radar, impianto di condizionamento S H L E

11 Human-Centred Design in Aviation S oftware Regole e regolamenti, sia scritti (come le leggi e le procedure operative), sia comportamentali (come le abitudini di ogni individuo, di un gruppo o della società) che governano il modo in cui il sistema opera e in cui sono organizzate le informazioni S H L E

12 Human-Centred Design in Aviation L iveware Tutto ciò che è umano, in altre parole gli operatori di un sistema –e.g.: piloti, assistenti di volo, tecnici della manutenzione, controllori del traffico aereo, agenti di scalo, portabagagli, etc. S H L E

13 Human-Centred Design in Aviation E nvironment Tutto ciò su cui il progettista non può avere nessun tipo di controllo »caratterizzato non sono solo da condizioni fisiche, ma anche economiche, politiche e sociali S H L E

14 Human-Centred Design in Aviation Usabilità sistema = Facilità d’uso Dipende dalle caratteristiche di –Utente –Compito –Ambiente Requisiti fondamentali –Efficacia –Efficienza –Soddisfazione International Standard Organisation »norma ISO CD 9241, Part 11, Guidance on the specification and measures

15 Human-Centred Design in Aviation Human-Centred Design Caratteristiche Coinvolgimento attivo dell’utenteCoinvolgimento Accurata ripartizione funzioni/compiti tra utente e sistemaripartizione Iterazione Progettazione multidisciplinare multidisciplinare Fasi Definizione del contesto d’uso contesto d’uso Specificazione delle esigenze dell’utente e dell’organizzazione esigenze Produzione di soluzioni di progettazioneProduzione di soluzioni Valutazione

16 Human-Centred Design in Aviation Coinvolgimento Natura ‘partecipativa’ approccio –Inizialmente »l'utente finale viene coinvolto per identificare: –contesto d'uso –compiti che dovranno essere eseguiti per mezzo del sistema –Successivamente »per testare il prototipo messo a punto sulla base delle informazioni raccolte

17 Human-Centred Design in Aviation Ripartizione funzioni/compiti Specificare compiti, attività e responsabilità »spettanti all'utente »eseguiti automaticamente dal sistema –Errato attribuire tutto al sistema, assegnando all’operatore le restanti funzioni Questa ripartizione deve basarsi su –capacità, attitudini e le limitazioni degli utilizzatori rispetto al sistema in termini di affidabilità, accuratezza, velocità, flessibilità e costo economico

18 Human-Centred Design in Aviation Iterazione –Non è possibile stabilire con precisione fin dall'inizio le esigenze dell'utente –solo grazie a ripetuti aggiustamenti successivi si arriva a capire esattamente quali necessità il sistema debba soddisfare –Si riduce al minimo il rischio che il sistema finale non soddisfi le esigenze dei suoi utilizzatori –favorire l'emersione di quei bisogni che sono difficili da esplicitare verbalmente per la apparente ovvietà

19 Human-Centred Design in Aviation Multidisciplinare Utenti finali Acquirenti, manager degli utenti Specialisti del dominio di applicazione, analisti commerciali Analisti di sistema, ingegneri di sistema, programmatori Venditori, rappresentanti Progettisti di interfaccia utente, grafici Esperti di ergonomia e di fattori umani, esperti di interazione uomo- macchina Autori tecnici, personale di formazione e supporto

20 Human-Centred Design in Aviation Definizione contesto d’uso Rappresentato da –Utenti »Caratteristiche: conoscenze, abilità, esperienza, istruzione, attributi fisici, abitudini e preferenze –Compiti »Obiettivi per cui si usa il sistema –Ambiente »Attributi dal punto di vista tecnico, legislativo, fisico, sociale, culturale e organizzativo

21 Human-Centred Design in Aviation Specificazioni delle esigenze Caratteristiche della prestazione attesa dal nuovo sistema in rapporto agli obiettivi economici e finanziari Vincoli legislativi, compresi quelli che riguardano la sicurezza e la salute degli utenti diretti e indiretti Caratteristiche dell'eventuale cooperazione tra gli utenti e altri attori rilevanti Mansioni degli utenti, ovvero compiti specifici, attuale livello di benessere complessivo e motivazione Modalità di esecuzione del compito Progettazione e organizzazione del processo produttivo Gestione del cambiamento, ovvero caratteristiche della formazione e dei dipendenti coinvolti Fattibilità dell'utilizzo effettivo del prodotto e della manutenzione Progettazione dell'interfaccia uomo-macchina e della postazione di lavoro

22 Human-Centred Design in Aviation Produzione di soluzioni 3 attività previste (a) Utilizzo della conoscenza già esistente in materia (b) Realizzazione di modelli, prototipi o strumenti di simulazione rendono più esplicite le decisioni di progettazione permettono di valutare diverse idee prima di scegliere quella migliore consentono di apportare delle modifiche al progetto durante le fasi iniziali (c) Test dei prototipi

23 Human-Centred Design in Aviation Valutazione Obbiettivo fornire delle informazioni di ritorno che possano essere usate per migliorare il progetto valutare se gli obiettivi dell'utente e dell'organizzazione sono stati raggiunti monitorare l'utilizzo di lungo termine del sistema –Le tecniche si differenziano per il grado di formalizzazione, rigore e coinvolgimento utente –Non termina con la realizzazione del prodotto finale

24 Human-Centred Design in Aviation Esigenze dell’utente Analisi dell’utente, del compito, e dell’ambiente Requisiti del sistema Visualizzazione Prototipi di interfaccia utente Valutazione Progettazione e sviluppo Iterazione Prototipi di sistema Sistema pronto per l’uso

25 Human-Centred Design in Aviation Un’altalena, o un...

26 Human-Centred Design in Aviation Applicazioni Interfacce utente Automazione Controllo Procedure...

27 Human-Centred Design in Aviation Principi e Regole Progettazione ‘Human-Centred’ delle Interfacce utente

28 Human-Centred Design in Aviation Principi Caratteristiche »Indicazioni generali di alto livello, applicabili a molti ambiti dell'interazione uomo-macchina »Raccomandazioni di tipo trasversale, che devono essere interpretate dal progettista in base al particolare contesto d'uso –Richiedono uno sforzo al designer che voglia servirsene "ridurre il carico mentale dell'utente” "adeguare il linguaggio del sistema alle esigenze dell'operatore"

29 Human-Centred Design in Aviation Regole Caratteristiche »Indicazioni dettagliate di basso livello, applicabili ad ambiti ristretti dell'interazione uomo-macchina »Richiedono uno sforzo interpretativo minimo da parte del progettista e possono derivare da teorie psicologiche o dall'esperienza pratica –"collocare il pulsante 'esci' in basso a destra dello schermo” –"cominciare la numerazione degli elementi di un insieme con '1'"

30 Human-Centred Design in Aviation Regole A volte contraddittorie e sovrapponibili, e.g., –Presentazione informazioni »in base alla funzione »rispettando l'ordine alfabetico »tenendo conto della frequenza utilizzo o della importanza per l'utentePrincipi –condensano in pochi punti gli aspetti rilevanti nella progettazione di un'interfaccia –si applicano ad una maggiore quantità di casi Pro & Contro

31 Human-Centred Design in Aviation Interfaccia usabile Consistenza dell'interfacciaConsistenza Feedback per l'utenteFeedback Carico mentale dell'operatoreCarico mentale Linguaggio dell'interfacciaLinguaggio Prevenzione e correzione degli errorierrori

32 Human-Centred Design in Aviation Consistenza –Un sistema consistente si comporta in modo simile in situazioni simili –La consistenza sollecita e favorisce l'uso di ragionamenti basati sull'analogia »sia a livello di interfaccia »sia, soprattutto, a livello funzionale –i vari procedimenti da seguire per portare a termine compiti diversi si basano su una stessa logica per evitare confusioni all'utente e consentirgli un più rapido sviluppo di reazioni automatiche

33 Human-Centred Design in Aviation Attributi –Prevedibilità –caratteristica per cui l'utente ritiene di poter prevedere l'effetto delle sue azioni future basandosi sull'esperienza maturata durante le interazioni passate –Familiarità –proprietà che misura la correlazione tra la conoscenza già posseduta dall'utente e quella necessaria per procedere ad un'effettiva interazione –Generalizzabilità –proprietà del sistema per cui l'utente può estendere la conoscenza maturata in una specifica interazione ad altre situazioni simili

34 Human-Centred Design in Aviation Mapping naturale Ovvero compatibilità di risposta »le modalità di azionamento dei comandi sono progettate in analogia al tipo di risultati che questi producono –e.g., innalzare un cursore genera la naturale aspettativa di incrementare la quantità di un qualcosa »stereotipo: –corrispondenza tra azionamento di un comando ed effetto prodotto, percepita come naturale dalla stragrande maggioranza dei soggetti di una data popolazione

35 Human-Centred Design in Aviation Feedback Regola il rapporto comunicativo tra l'utente e la macchina –Grazie all'informazione di ritorno che l'operatore può sapere se e come il suo comando è stato recepito e quindi può stabilire il successivo passo da compiere. Informa costantemente l'utente circa l'attività in corso –non solo quando si presentano degli errori, ma anche durante la regolare interazione

36 Human-Centred Design in Aviation Carico mentale ‘Costo Psicologico’ che l’operatore sopporta come conseguenza della sua occupazione »Cause –Situazione lavorativa (e.g. condizioni fisico ambientali, orari, strumenti di lavoro ), Fattori legati all’individuo (esperienza, salute, motivazione), Fattori sociali (grado di inserimento, famiglia) »Come alleviarlo –recupero mnemonico; abbinamento comando/funzione; pre-determinazione delle informazioni; riduzione delle informazioni

37 Human-Centred Design in Aviation Linguaggio interfaccia Adeguarsi alla caratteristiche dell’operatore –la terminologia, gli elementi iconici e quelli grafici devono tenere conto delle esigenze dell’utente sia fisiche, sia psicologiche e devono ispirarsi alle convenzioni dell'ambiente culturale cui egli fa riferimento –Teoria della Gestalt tendenze organizzative innate, chiamate principi di raggruppamento, predispongono naturalmente l'uomo a considerare elementi di uno stesso gruppo quegli stimoli che presentano tra loro un rapporto di vicinanza, somiglianza, chiusura, continuità o comunanza

38 Human-Centred Design in Aviation Errori "Se un errore è possibile, qualcuno prima o poi lo farà" (Norman, 1990) Prevenzione –Raggruppare comandi in base: Funzione, Sequenza e Frequenza d’uso –Evitare comandi troppo simili –Ricorso a funzioni obbliganti Correzione –“all’indietro”, “in avanti” (sforzo commisurato)

39 Human-Centred Design in Aviation “Any task can be automated. The question is whether it should be...” Wiener & Curry (1980). Flight-deck automation: Promises and Problems. Ergonomics, 23, pp

40 Human-Centred Design in Aviation Automazione Posizionamento del problemaPosizionamento Panorama storico dell’automazionePanorama storico Vantaggi e svantaggi Ruolo dell’Uomo e della MacchinaRuolo Requisiti per un’automazione di tipo ‘human-centred’Requisiti

41 Human-Centred Design in Aviation Posizionamento del problema

42 Human-Centred Design in Aviation Perché automatizzare ? PiùMenoPiù automazione, Meno errori umani »Punto di vista dell’industria e delle compagnie aeree ProblemiProblemi di interazione tra operatore umano e automazione »Risultati analisi di Incidenti ed Inconvenienti “… Automation does not eliminate human errors, but rather changes its nature and possibly increases the severity of its consequences...” (Wiener, 1993)

43 Human-Centred Design in Aviation Complessità –Rende più difficile all'uomo, la comprensione, la modellazione (modello mentale) ed il richiamo alla memoria dei dettagli dell'automazione –Rende più difficile il ricordare ciò che serve per spiegare il comportamento del sistema automatico »Questo è specialmente vero quando una funzione automatica è utilizzata o richiamata solo in rare occasioni –“… Apparent simplicity, real complexity” (Woods, 1996)

44 Human-Centred Design in Aviation ‘Coupling’ –Relazioni, o interdipendenze interne, fra tutte le funzioni eseguite in maniera automatica. Queste interdipendenze sono raramente ovvie... –… molte non sono nemmeno trattate in manuali o in altre pubblicazioni accessibili agli utenti dei sistemi automatici  La possibile sorpresa che gli operatori potrebbero mostrare per il comportamento del sistema »in particolare modo se il modo di funzionamento del dispositivo è determinato da fattori contingenti e quindi appare, apparentemente, imprevedibile

45 Human-Centred Design in Aviation Autonomia –Comportamento autonomo, reale o apparente, della macchina –Quando il comportamento autonomo è inaspettato, il controllore umano percepisce questo come animato... »… il sistema automatico appare guidato da una mente propria. –L'essere umano deve decidere, talvolta velocemente, se il comportamento osservato è corretto o meno »Questa decisione può essere difficile, in parte a causa del coupling e in parte perché può non esserci feedback adeguato

46 Human-Centred Design in Aviation Assenza di feedback –Situazione in cui l'automazione »non comunica, »o comunque comunica in maniera povera o ambigua –sia quello che sta facendo, o perché lo sta facendo –sia, in alcuni casi, perché sta per mutare il modo di operare all'interno di una certa funzione –Senza questo feedback, l'operatore umano deve capire, facendo appello alla sua memoria o al modello che ha del sistema automatico, la ragione del comportamento osservato

47 Human-Centred Design in Aviation Conseguenze Allontanamento dell’operatore umano (pilota, controllore, …) dalla macchina Minore coinvolgimento nella missione Perdita della consapevolezza della situazione spazio-temporale  Non più ‘locus’ del controllo

48 Human-Centred Design in Aviation Principi di Progettazione L’operatore deve... »avere la responsabilità per la sicurezza »avere la relativa autorità di comando »essere attivamente coinvolto »essere adeguatamente informato »essere in grado di monitorare i sistemi automatici che lo assistono Il sistema automatico deve … »essere prevedibile »controllare gli esseri umani »deve conoscere le intenzioni degli altri componenti del sistema (operatori o sistemi che siano)

49 Human-Centred Design in Aviation Panorama storico L’automazione in aviazione: dal dopoguerra ad oggi

50 Human-Centred Design in Aviation 4 generazioni

51 Human-Centred Design in Aviation Evoluzione 1 a Generazione1 a Generazione –sistemi automatici semplici –molti compiti manuali –navigazione manuale 2 a Generazione2 a Generazione –ridondanza dei sistemi –navigazione automatica 3 a Generazione3 a Generazione –sistemi digitali –display grafici –FMS –allarmi integrati 4 a Generazione4 a Generazione –fly-by-wire –operazioni integrate dei sistemi

52 Human-Centred Design in Aviation 1 a Generazione Comet DC-9 DC-8 B707

53 Human-Centred Design in Aviation 2 a Generazione DC-10L-1011 B747 B727

54 Human-Centred Design in Aviation 3 a Generazione F-28 MD-11 A310

55 Human-Centred Design in Aviation 4 a Generazione A330B777

56 Human-Centred Design in Aviation Caratteristiche 3 Strutture di controllo »interna (Inner loops) »intermedia (Intermediate loops) »esterna (Outer loops) 3 Modelli di automazione controllo »Automazione nel controllo informazione »Automazione nell’informazione gestione »Automazione nella gestione

57 Human-Centred Design in Aviation … nel controllo Automazione che assiste o sostituisce l’equipaggio nel controllo e nella direzione dell’aeromobile Esempi: Flight Directors, VHF Omnidirectional Range (VOR) Distance Measuring Equipment (DME), Instrument Landing System (ILS), Integrated Flight Control Systems, Sidesticks, Full Authority Digital Engine Controllers (FADECs)

58 Human-Centred Design in Aviation Inner & Intermediate loops

59 Human-Centred Design in Aviation... nell’informazione Automazione mirata alla gestione e alla presentazione delle informazioni rilevanti all’equipaggio Esempi: Primary Flight Display (PFD), Navigation Display (NAV), Multi Function Display (MFD)

60 Human-Centred Design in Aviation Glass cockpit

61 Human-Centred Design in Aviation Primary Flight Display

62 Human-Centred Design in Aviation Navigation Display

63 Human-Centred Design in Aviation Multi Function Display

64 Human-Centred Design in Aviation... nella gestione Automazione che permette il controllo tattico e, soprattutto, strategico di un'operazione Flight Management System

65 Human-Centred Design in Aviation FMS - Funzioni Navigazione Valutazione prestazioni Pilotaggio Gestione strumenti elettronici Gestione unità di controllo Gestione input-output Esecuzione test Gestione del sistema operativo Honeywell FMS MD-11

66 Human-Centred Design in Aviation Outer loops

67 Human-Centred Design in Aviation COMPLESSITÀ CRESCENTE, CONTROLLO DIRETTO IN DIMINUZIONE

68 Human-Centred Design in Aviation Vantaggi e Svantaggi Dell’Automazione in Aviazione

69 Human-Centred Design in Aviation Luci ed Ombre Vantaggi / Benefici Sicurezza Affidabilità Economia Comfort Svantaggi / Costi Complessità Fragilità Opacità ‘Alla lettera’Alla lettera Addestramento

70 Human-Centred Design in Aviation Complessità Diversi ‘modi’ di funzionamento –Accoppiamento (coupling) controllo tattico e gestione strategica del volo –Grande flessibilità  Interazione non chiara/ovvia all’operatore  Modello mentale non corretto  Uso improprio

71 Human-Centred Design in Aviation L1011 vs A320 DUAL AXIS Approach Approach/land Go-around Take-off Turbulence PITCH AXIS Control wheel steering Altitude hold Vertical speed hold IAS hold Mach hold Altitude capture ROLL AXIS Control wheel steering Heading select VOR hold R-nav coupling Localiser hold Lockheed L-1011Airbus A-320 Autothrust Modes TOGA FLX 42 MCT CLB IDLE THR SPD/MACH ALPHA FLOOR TOGA LK Vertical Modes SRS CLB DES OPEN CLB OPEN DES EXPEDITE ALT V/S-FPA G/S-FINAL FLARE Lateral Modes RWY NAV HDG/TRK LOC* LOC/APP NAV LAND ROLLOUT

72 Human-Centred Design in Aviation Autopilota - ‘climb modes’ CAPTURE VERTICAL SPEED ALT CAPTURE VERTICAL SPEED

73 Human-Centred Design in Aviation Fragilità Funziona bene in condizioni normali ma presenta dei comportamenti indesiderati in prossimità di condizioni limiti »Più un software è complesso più è difficile testarlo in tutto lo spettro operativo »Solo alcune delle condizioni limiti possono essere valutate per la certificazione »Ci possono essere situazioni che insorgono in maniera del tutto imprevista –(Mulhouse-Habsheim, 1988, Air France A320)

74 Human-Centred Design in Aviation Opacità –“Cosa sta facendo ?”, “Perché lo sta facendo?”, “Cosa farà dopo?” »Inadeguato modello mentale –Complessità dell’automazione –Addestramento inadeguato / insufficiente »‘Strong and silent” (Sarter and Woods, 1994) –Complessità crescente  Difficoltà nel dare informazioni ovvie / non ambigue

75 Human-Centred Design in Aviation ‘Alla lettera’ L’automazione fa solo ed esattamente quello che le si dice di fare –L’operatore può ‘ingannare’ l’automazione, ma lo fa a spese do un carico mentale maggiore e con la possibilità di commettere errori

76 Human-Centred Design in Aviation Addestramento “How they operate”  “How to operate” Cambio di paradigma? –Se l’operatore non possiede un adeguato modello mentale del sistema e su come il sistema lavora (quando lavora correttamente) a maggior ragione sarà più difficile capire quando il sistema non funziona correttamente

77 Human-Centred Design in Aviation Altri problemi Fiducia (eccessiva) nell’automazione Automazione insensibile (Clumsy) Digitale vs. Analogico Autonomia completa dell’automazione Degrado delle capacità Coordinamento equipaggio Requisiti di monitoraggio Sistemi automatici e navigazione Sovraccarico di dati

78 Human-Centred Design in Aviation Ruoli Uomo e Macchina Sostituibili ? Complementari ? Intercambiabili ?

79 Human-Centred Design in Aviation

80 Controllore o Manager ? I piloti –possono giocare una varietà di ruoli –preferiscono operare con più ruoli  Un ragionevole spettro di opzioni controllo/gestione deve essere fornito  Maggior addestramento  Più tempo per acquisire familiarità con le capacità dell’automazione  Maggiori costi per le attrezzature

81 Human-Centred Design in Aviation Responsabilità - Autorità Autorità di comando: può essere delegata, può essere limitata Responsabilità: non può essere delegata »Se l’operatore ha la responsabilità, allora deve avere la conoscenza e l’autorità necessaria per restare al comando

82 Human-Centred Design in Aviation Requisiti o Linee Guida Progettazione ‘Human-Centred’ dell’Automazione in Aviazione

83 Human-Centred Design in Aviation Ricapitolazione Fattori comuni riscontrati negli incidenti –Complessità –Accoppiamento (Coupling) –Autonomia –Feedback inadeguato Caratteristiche associate all’utilizzo –Fragilità –Opacità –‘Alla lettera’ –Insensibilità –Sovraccarico di dati –...

84 Human-Centred Design in Aviation L’operatore qualche volta non capisce... … Cosa sta facendo l’automatismo … Perché lo sta facendo … Cosa farà dopo

85 Human-Centred Design in Aviation Peculiarità linee guida Considerare tali linee guida come ‘a whole’ non solo come ‘stand-alone ’ ‘What to do (or not to do) ’ piuttosto che ‘how to do ’ Tipologia –Raccomandazioni generali –Raccomandazioni specifiche

86 Human-Centred Design in Aviation Raccomandazioni generali Operatore sempre... –al comandoal comando –coinvoltocoinvolto –informatoinformato –informato sul sistemainformato sul sistema Automatismi –prevedibiliprevedibili –monitorimonitori Mutua conoscenza di ogni agenteMutua conoscenza Automazione, ma solo se …ma solo Automazione facile dafacile da –insegnare –apprendere –utilizzare

87 Human-Centred Design in Aviation “The Human Operator Must be in Command”

88 Human-Centred Design in Aviation Al Comando »Non affidare il comando all’automazione –Autorità del comando legata alla Responsabilità –Automazione non può gestire l’incertezza »Autorità del comando compromessa se –Ceduta, per indecisione, all’automazione o ad un altro uomo quando una decisione è necessaria (Portland, Oregon, 1978, United Airlines DC8) –Piegata alle politiche e procedure di compagnia (Dryden, Ontario, 1989, Air Ontario F28) –Degradata da decisioni progettuali (Toulouse, 1994, Flight Test A330)

89 Human-Centred Design in Aviation “To Command Effectively, the Human Operator Must Be Involved”

90 Human-Centred Design in Aviation Coinvolto Ruolo attivo nel controllo diretto dell’aeromobile e nella gestione delle risorse umane e tecniche Richiedere sempre dei compiti significativi che coinvolgano almeno una componente –percettiva –cognitiva –psicomotoria

91 Human-Centred Design in Aviation “To Remain involved, the Human Operator Must Be Appropriately Informed”

92 Human-Centred Design in Aviation Informato Informazione adeguata sull’operazione automatica  Maggiore coinvolgimento dell’operatore  Decisioni prevedibili da parte dell’operatore  Meno sorprese per l’operatore Contenuto e modalità di presentazione rafforzano le priorità di un compito

93 Human-Centred Design in Aviation “The Human Operator Must Be Informed About Automated Systems Behaviour”

94 Human-Centred Design in Aviation Informato sul sistema L’automatismo deve fornire informazioni –sull’attività in corso, sulle attuali prestazioni e potenziali degradi Operatore deve conoscere –Funzionamenti e malfunzionamenti del sistema per poter intervenire in tempo

95 Human-Centred Design in Aviation “Automated Systems Must Be Predictable”

96 Human-Centred Design in Aviation Prevedibile Come manager, l’operatore deve essere in grado di predire come le prestazioni dell’ aeromobile saranno influenzate da quel tipo di automatismo –Al momento della selezione –Per tutto il volo

97 Human-Centred Design in Aviation “Automated Systems Must Also Monitor Human Operators”

98 Human-Centred Design in Aviation Monitore Poiché l’uomo può commettere errori, è necessario che l’automazione li –identifichi –diagnostici –gestisca –corregga Arduo monitorare la presa di decisione

99 Human-Centred Design in Aviation “Each Agent in an Intelligent Human-Machine System Must Have Knowledge of the Intent of the Other Agents”

100 Human-Centred Design in Aviation Conoscenza mutua Condivisione delle intenzioni sia da parte dell’automazione sia da parte dell’uomo Agevolare la comunicazione delle intenzioni e proteggere dai ‘qui-pro-quo’ –Strasbourg (1992), Air Inter - A320 –Nagoya (1994), China Airlines, A300

101 Human-Centred Design in Aviation “Functions Should Be Automated Only If There is a Good Reason for Doing So”

102 Human-Centred Design in Aviation Automazione, solo se... “… Tecnicamente e economicamente fattibile” “… Esiste la tecnologia per automatizzare una funzione che impedirebbe al pilota di superare, senza volerlo, i limiti di sicurezza” “… L’operatore può essere sempre in grado di sostituirsi all’automatismo”

103 Human-Centred Design in Aviation Prima di automatizzare... … Chiedersi –“Perché questa funzione deve essere automatizzata?” –“La nuova funzione automatizzata migliorerà le capacità del sistema o la consapevolezza dell’equipaggio?” –“Non automatizzando, si migliorerebbero il coinvolgimento o la capacità di restare al comando ?”

104 Human-Centred Design in Aviation “Automation Should Be Designed to Be Simple to Train, to Learn, and to Operate”

105 Human-Centred Design in Aviation Facile da... Insegnare, Apprendere, Utilizzare  Semplice, Trasparente e Intuitiva  Deve essere pensata per essere utilizzata in condizioni difficili ed in un ambiente avverso da operatori stanchi e distratti con abilità medie

106 Human-Centred Design in Aviation Raccomandazioni specifiche Comprensibile Non rimuovere l’uomo dal comandoNon rimuovere Mantenere/Aumentare consapevolezzaconsapevolezza Mai silente Facilitare interazione Uomo-MacchinaUomo-Macchina Fiducia e Affidabilità

107 Human-Centred Design in Aviation Controllo –Autorità limitataAutorità limitata –Non limitare l’azioneNon limitare l’azione –Offrire ampio spettro di possibilitàampio spettro –Coinvolgere operatoreCoinvolgere –Carico di lavoroCarico di lavoro –Tollerante e resistente all’erroreTollerante e resistente all’errore Informazione –Enfasi e ImportanzaEnfasi e Importanza –Avvertimenti e AllarmiAvvertimenti e Allarmi –IntegrazioneIntegrazione Gestione –Nei limiti delle capacità umaneNei limiti delle capacità umane Raccomandazioni specifiche

108 Human-Centred Design in Aviation “Automated Systems must be Comprehensible”

109 Human-Centred Design in Aviation Comprensibile Mantenere le operazioni dei sistemi e degli automatismi Semplici e Prevedibili »limitando (in quantità) i modi di funzionamento »riducendo la complessità ed il rischio di coupling  Transizioni più veloci verso i nuovi sistemi  Addestramento meno oneroso  Accettazione utente

110 Human-Centred Design in Aviation “Automation Must Insure That Operators Are Not Removed from the Command Role”

111 Human-Centred Design in Aviation Non rimuovere l’uomo dal comando La crescente integrazione e coupling dei sistemi automatici rischia di bypassare l’operatore »Mostrare le conseguenze di una scelta prima della sua accettazione »Assicurarsi che l’operatore acconsenta ad eventuali cambiamenti prima di attuarli »Permettere un minimo di negoziazione

112 Human-Centred Design in Aviation “A Primary objective of Automation is to Maintain and Enhance Situation Awareness. All Automation Elements and Display Must Contribute to this Objective”

113 Human-Centred Design in Aviation Mantenere/Aumentare Consapevolezza Elementi che concorrono: »posizione, velocità, assetto, pericoli, stato di funzionamento ausili, ‘cosa fare dopo’ … –Stabilire quale sia la forma e la rappresentazione migliore per rafforzare la consapevolezza della situazione spazio temporale

114 Human-Centred Design in Aviation “Automation Must Never Be Permitted to Perform, or Fail, Silently”

115 Human-Centred Design in Aviation Mai silente Se un’avaria di un automatismo non si manifesta esplicitamente mette l’intero sistema in pericolo Anche se si delega il controllo all’automatismo, l’operatore deve essere sempre a conoscenza »Miami (1972), Eastern Air Lines L-1011

116 Human-Centred Design in Aviation “Management Automation Should Make Human- Machine Systems Easier to Manage”

117 Human-Centred Design in Aviation Facilitare HMI L’automatismo non deve rendere più complesso un compito di per sé facile –Programmazione del FMS

118 Human-Centred Design in Aviation “Designers Must Assume That Human Operators Will Rely on Reliable Automation, Because They Will”

119 Human-Centred Design in Aviation Fiducia e Affidabilità La fiducia nei confronti di un sistema automatico aumenta con l’aumentare della sua affidabilità »Tuttavia, se l’informazione è derivata o è il risultato di un processo, il progettista deve assicurarsi che i dati cui l’informazione è ricavata siano o visibili o accessibili per una verifica »raw data vs. processed data

120 Human-Centred Design in Aviation “Control Automation Should Be Limited in Its Authority. It Must Not Be Permitted to Become Insubordinate”

121 Human-Centred Design in Aviation Autorità limitata L’automatismo non dovrebbe mai permettere che il sistema giunga ad una situazione ‘difficile’ (che comprometta la sicurezza) da cui è difficile sottrarsi »sia in modo automatico, perché potrebbe anche fallire per causa di un’avaria (fragilità) »sia in modo manuale, perché la situazione potrebbe eccedere le capacità dell’operatore

122 Human-Centred Design in Aviation “Designers Should Not Foreclose Pilot Authority to Override Normal Aircraft Operating Limits When Required for Safe Mission Completion”

123 Human-Centred Design in Aviation Non limitare l’azione 2 filosofie a confronto A –Costruttore ‘A’ “L’automazione deve impedire che l’operatore agisca in modo da compromettere la sicurezza” B –Costruttore ‘B’ “L’operatore deve essere sempre in grado di sostituirsi all’automatismo”

124 Human-Centred Design in Aviation “Automation Should Provide the Human Operator with an Appropriate Range of Control and Management Options”

125 Human-Centred Design in Aviation Ampio spettro di possibilità L’automazione deve essere sufficientemente flessibile »Gli operatori possono avere diverse esperienze »Le condizioni operative possono variare –Spettro non troppo ampio per non aumentare il carico di lavoro dell’operatore e la complessità del sistema

126 Human-Centred Design in Aviation “Designers Should Keep Human Operators Involved in an Operation by Requiring of Them Meaningful and Relevant Tasks, Regardless of the Level of Management Being Utilised by Them”

127 Human-Centred Design in Aviation Coinvolgere operatore –Livelli di gestione strategica troppo spinti possono diminuire il coinvolgimento dell’operatore oltre limite desiderabile –L’automazione deve essere progettata per minimizzare questo distacco in modo che l’operatore possa sempre reinserirsi nel loop in caso di avaria

128 Human-Centred Design in Aviation “Aircraft Control Automation Should Be Designed to be of Most Help During Times of Highest Workload, and Somewhat Less Help During Times of Lowest Workload”

129 Human-Centred Design in Aviation Carico di lavoro Il carico di lavoro varia –in funzione delle fasi della missione –in funzione delle caratteristiche dell’operatore L’automazione deve assecondare il carico di lavoro

130 Human-Centred Design in Aviation “Aircraft and ATC Automation Should Be Designed Both for Maximum Error Resistance and Maximum Error Tolerance”

131 Human-Centred Design in Aviation Resistente e Tollerante –Automatismi e relative interfacce devono »avere architettura semplice »essere dotati display chiari e intuitivi »fornire risposte non ambigue ai comandi –Il sistema dovrebbe »essere dotato di capacità di monitoraggio »prevedere dei dispositivi di riconoscimento dell’errore e di correzione

132 Human-Centred Design in Aviation “Emphasise Information in Accordance with Its Importance”

133 Human-Centred Design in Aviation Enfasi e Importanza –l’informazione più importante deve essere la più ovvia e più localizzata centralmente –cambi/transizioni vs. staticità –ridondanza d’informazioni simboliche forma, dimensione, colore, luminosità … –informazioni tattili e uditive per rafforzare o sostituire quelle visive –limitare uso di segnali acustici

134 Human-Centred Design in Aviation “Alerting and Warning Systems Should Be as Simple and Foolproof as Possible”

135 Human-Centred Design in Aviation Avvertimenti ed Allarmi Non devono essere ambigui »l’operatore deve poterne identificare la causa Devono essere accompagnati, se possibile, da informazioni di tendenza »non deve giungere inaspettatamente Evitare il rischio di falsi allarmi »cfr. fiducia ed affidabilità degli automatismi

136 Human-Centred Design in Aviation “Integration of Information Does Not Mean Simply Adding More elements to a Single Display”

137 Human-Centred Design in Aviation Integrazione  2 All’operatore deve essere facilitato il compito di comprendere l’informazione In caso di cambiamento »Preservare la familiarità con alcuni degli elementi Maggiore attenzione verso quei dati che possono cambiare

138 Human-Centred Design in Aviation “Future Automation Must Insure That Control and Management Remain Within the Capabilities of the Human Operators Who Must Accomplish the Task if Automation Fails”

139 Human-Centred Design in Aviation Nei limiti delle capacità umane “… advances in technology lead to a reduction in perceived risk, hence to behaviour that is closer to the limits of acceptable performance - thereby effectively reducing the margin for safety” (Hollnagel, 1993)

140 Human-Centred Design in Aviation Per concludere... “ The modern airplane is the product of a program of research, development, and refinement in detail that no other structure or mechanism has ever matched. The results have been so remarkable that there is always the danger of forgetting that these extraordinary craft still have to be operated by men, and that the most important test they have to meet is still that of being operable without imposing unreasonable demands or unnecessary strains on the flight personnel ” Edward P. Warner, citato da Ross McFarland, 1946

141 Human-Centred Design in Aviation Riferimenti Billings, C. E. (1997). Aviation Automation: The search for a Human-Centred Approach. Lawrence Erlbaum Ass., New Jersey, USA


Scaricare ppt "Human-Centred Design in Aviation by Mauro Pedrali Politecnico di Milano - Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale, 24 Maggio, 2001."

Presentazioni simili


Annunci Google