1

Sistemul om-mașină și

performanța militară

M. Popa

Interacțiunea om-mașină în mediul militar

Modelul ”factorilor umani”

Solicitarea în sarcină (fizică/mintală)

Conștientizarea situației

Managementul riscului

Interfețe de informare și control

CRT/LCD

HUD

HMD

TDS

NVG

2

1. Interacțiunea om-mașină

Lupta armată înseamnă folosirea forței pentru

atingerea unor scopuri

Forța umană este limitată

Este nevoie să fie multiplicată

Arme

Tehnologii

Performanța militară

interacțiunea dintre om și tehnica de luptă

3

Sistemul om-mașină

interacțiunea dintre unul sau mai mulți oameni

cu una sau mai multe mașini, în anumite condiții

de mediu, având drept obiectiv atingerea unui

set de scopuri

4

Modelul SHELL

L

H

E

L

S

Mașina

(sisteme tehnice cu feedback intern propriu)

Interfaţa

om-maşină Inputuri senzoriale

Comenzi(manete, butoane, vocale)

viz

ua

le

au

dit

ive

ve

sti

bu

lare

tac

tile

pro

pri

oc

ep

tive

kin

es

tezic

eIntegrare

Discriminare

Detecţie

Procese cognitive superioare

recunoaştere problematizare decizie

pro

ce

se

mo

trice

deprinderi

Vulnerabilități de sistem

procesul interacțiunii dintre componentele

sistemului.

Independența relativă a fiecărei componente

față de cealaltă

7

Modelul ”Factorilor umani”

(Human factors - HF)

totalitatea aspectelor care descriu starea și

comportamentul uman în utilizarea oricărui tip

de tehnologie militară

Modelul HF a apărut din necesitatea de a

explica componenta umană a accidentelor

1943 lt. Chapanis

8

Modelul Factori umani

(Human factors - HF)

Domeniu de convergenţă între psihologia

inginerească şi ergonomie

vizează atât discipline care se adresează

fiziologiei şi „mecanicii corporale”

Dar mai ales aspectelor psihologice

cele mai complexe în raport cu eficienţa şi prevenirea

accidentelor de muncă.

Succesul noţiunii de „factori umani” se

datorează în mare măsură tocmai absenţei unei

referiri explicite la „psihologie” (Frank Fehler)

9

Elemente definitorii pentru HF:

se adresează în general unei categorii de probleme,

cu caracter teoretic şi practic

se referă la relaţia om-maşină-mediu

vizează performanţa umană, sub aspectul eficienţei şi

siguranţei în muncă

Ponderea componentei psihologice şi

obiectivele principale poate fi uşor diferită între

disciplinele menţionate

10

componente

Proiectarea centrată pe utilizator a sistemelor și

echipamentelor militare

solicitarea și operarea în condiții de stres;

atenția (monitorizare, verificare, distragere);

abilități de comunicare și relaționare în grupul de muncă

(subunitate, echipaj);

eroarea umană (condiții, prevenire, analiză)

variabilitatea umană (modele cognitive, capacitate de

prelucrare a informației, decizie, memorie);

conștientizarea situației;

influența condiției fizice și mediului de lucru asupra

performanței. 11

Teoria socio-tehnică

Meta-model

1960 de Eric Trist și Fred Emery, Institutul Tavistock,

din Londra

descrie sistemele tehnologice de complexitate

extremă

interdependențele din sistemul om-mașină se extind

la nivelul organizațiilor mari și chiar la nivel social

Sisteme militare strategice, aviație, marina etc.

12

Premisele teoriei socio-tehnice

complexitatea sistemelor

amploarea și imprevizibilitatea interacțiunilor

amploarea riscurilor ți consecințelor posibile

13

Structura

Oamenii

Tehnologia

Sarcina

Sistemul de

management

informațional

(direct)

Sistemul

social

Sistemul

tehnic

Principiile teoriei socio-tehnice

I. Interacțiunea dintre factorii sociali și tehnici

creează condițiile pentru performanța sau lipsa

de performanță a unei organizații

Interacțiuni liniare (previzibile)

Interacțiuni neliniare (imprevizibile)

Performanța se poate degrada imprevizibil (accidente

”normale”)

II. Optimizarea separată a componentelor tinde să

amplifice instabilitatea sistemului

15

3. Solicitarea în sarcină

solicitare în sarcină (workload)

cerințele impuse de o anumită sarcină

componenta informațională (solicitare mintală)

cantitatea de informaţie care se cere procesată

pentru finalizarea sarcinii

componentă energetică (solicitare fizică)

energia care este mobilizată în acest scop

Pondere din ce în ce mai redusă

Compensatoare de efort, fly-by-wire

16

Solicitarea are un caracter relativ

Se definește prin raportarea la resursele disponibile

O sarcină grea pentru un recrut este ușoară pentru un militar

antrenat

solicitarea =”raport între cerere şi ofertă”

„cererea”=resursele reclamate de sarcină

„oferta”=resursele individuale disponibile

capacitățile individuale

perspectivă ”statică” (capacitatea individuală ”tipică”)

perspectivă ”dinamică” (potențialul individual

”conjunctural”)17

Modele de solicitare

Modele bazate pe resurse

Modelul resursei unice

Epuizarea acesteia conduce la degradarea performanței

Nu explică performanța în regim multi-tasking

Modelul resurselor multiple

Angajarea simultană a mai multor resurse (văz, auz…)

Angajarea excesivă a aceleiași resurse afectează

performanța

Repartiția pe mai multe resurse favorizează performanța

Componente

Procesarea (percepție, procesare centrală, răspuns)

Modalitatea inputurilor

Codul de procesare (verbal, acțional) 18

Modele de solicitare

Modele bazate pe capacități

Procesarea informaţiei

preprocesarea stimulilor

extragerea semnificaţiei

alegerea răspunsului

adaptarea răspunsului

Mecanismele energetice

Alerta (rapiditatea angajării în sarcină)

Activismul (durata)

Efortul (intensitatea)

19

Metode de măsurare a solicitării

evaluarea modificărilor performanței în sarcină

metoda sarcinii primare

metoda sarcinii secundare

evaluări subiective

scale și chestionare specializate, de ex., scala SWAT

sau NASA Task Load Index)

înregistrări psihofiziologice

parametrii cardiovasculari, respiratori, cerebrali,

biochimici

20

4. Conștientizarea situației

integrarea informațiilor într-o imagine coerentă a

mediului de lucru, și raportarea acestei imagini

la obiective

CS este un fenomen extrem de important pentru

procesul decizional

21

Nivelurile CS (Endsley, 2006)

Nivelul percepției

Informații analitice

Eșec: limite perceptive, interpretări perceptive greșite

(anticipări)

Nivelul înțelegerii situației curente

Integrează informațiile într-un tot cu sens

Eșec: modele defectuoase de integrare, utilizarea

greșită a unui bun, nevoie de coerență

Nivelul proiecției stării viitoare

Eșec: erori anterioare, modele greșite de proiecție,

anticipări bazate pe așteptări și dorințe 22

CS și solicitarea

CS ar trebui să fie mai bună cu cât volumul de

informații cu privire la starea sistemului crește

dar volum de informații=solicitare

CS este una din soluțiile de creștere a

performanței militare

Evaluare CS

Antrenamentul CS

23

Managementul riscului

riscul face parte integrantă din activitățile militare

decizia de comandă = cel mai bun compromis

între obiectivele misiunii și riscuri

Pierderile umane și materiale afectează capacitatea

de luptă unității

Pierderile umane afectează moralul

Sunt resimțite și la nivel politico militar

Bătălia Angliei

Pierderile în accidente pe durata războaielor

Mai mari decât pierderile determinate de inamic

24

MR – concepte fundamentale

Amenințări

tipuri de pericole asociate anumitor activități

Misiune de patrulare în Afganistan

Intensitatea amenințărilor

amploarea consecințelor posibile

Probabilitatea amenințărilor

estimarea posibilității de realizare a fiecărui tip de

amenințare

este de cele mai multe ori intuitivă

se bazează pe experiența anterioară ori pe anumite

informații.25

4. Sunt

respectate

reglement

ările?

1. Evaluarea parametrilor

sistemului

2 Identificarea pericolelor

3. Identificarea efectelor

posibile

5. Evaluarea riscului

(consecințe)

6.

Evaluarea

siguranței

sistemului

7. Eliminare, reducere

START

Măsuri necesare

NU

Risc acceptabilSFÂRȘIT

Risc inacceptabil

A

B

C

D

A – analiză

B – evaluare

C - management

D - control

Capcane pentru MR

excesul de optimism

sindromul de negare a riscului, ”nu mi se poate

întâmpla mie!”

reprezentarea eronată a situației

ignorarea voluntară sau involuntară a unor informații

relevante

alarmismul (excesul de pesimism)

exagerarea pericolelor

discriminarea redusă

evaluarea nediscriminatorie a pericolelor

prejudecățile 27

Interfețe de informare în activitățile

militare

Mediul militar este prin excelență tehnologic

Relația om-mașină se bazează pe schimbul de

informații

Relația om-sistem

viziune superioară relației om-mașină

Sisteme de sisteme

Controlul presupune cooperare inter-operatori

28

DoD: Handbook for Human Engineering

Design Guidelines

Principiul fundamental:

luarea în considerare a capacităților și limitelor unei

persoane complet echipate de a exploata și întreține

respectivul sistem sau echipament militar

Solicitările mentale și motorii, constrângerile

temporale, cerințele de comunicare nu trebuie

să depășească capacitățile unui operator mediu

29

proiectarea dispozitivelor de afișare a

informațiilor

Cerințe generale

Proiectarea dispozitivelor de afișare a informațiilor va

fi tratată cu prioritate, ținându-se cont de volumul și

acuratețea datelor de care operatorul are nevoie

30

Recomandări de proiectare

Se vor afișa doar informațiile esențiale pentru o

performanță adecvată

Informațiile afișate vor avea nivelul de acuratețe cerut de

îndeplinirea sarcinii

Prezentarea se va face într-un mod care să facă

evidentă orice defecțiune a sistemului

Informațiile vor fi prezentate în cea mai directă, simplă,

inteligibilă și utilizabilă modalitate posibilă

Organizarea afișajelor se va face astfel încât operatorul

să le poată localiza și identifica cu ușurință, fără o

căutare inutilă

31

Recomandări de proiectare

Informațiile vor fi grupate funcțional sau secvențial, astfel

ca operatorul să le utilizeze mai ușor

Zonele de afișaj vor fi adecvat iluminate, codificate și

etichetate în funcție de utilitatea lor

Distanța minimă de afișare nu va fi mai mică de 330 mm,

dar preferabil este să nu fie mai mare de 510 mm

Afișajele vor fi iluminate cu lumină albă, atunci când nu

se impune adaptarea la întuneric sau cu lumină roșie,

atunci când se operează în întuneric

Defecțiunea unui afișaj nu trebuie să scoată din

funcțiune echipamentul asociat acestuia

32

Principii de optimizare şi eficienţă a

afişajelor

Principiul informaţiei necesare

Principiul lizibilităţii

Principiul compatibilităţii

Principiul realismului pictografic

Principiul părţii aflate în mişcare

Principiul suportului predictiv

Principiul discriminabilităţii

33

Tipuri de afișaje

Afişajul de tip display CRT (Cathode Ray

Tube) sau LCD (Liquid Crystal Display)

Afişajul pe geamul cabinei (Head-Up Display -

HUD)

Afişajul pe viziera căştii (Helmet Mounted

Display- HMD)

Afișajul tactic pentru infanterie (Tactical

Display for Soldiers)

Sistemul de vedere pe timp de noapte (Night

Vision Goggles)34

Afişajele de bord- Istoric în aviație

- Sfoara pentru controlul poziției în viraj

- Litrometrul

- 1918 se inventează un aparat pentru controlul poziției în aer care este ignorat de piloți

- Afişaje clasice

35

Dispozitivele de control de la bordul avionului de

luptă F/A 18-Hornet

36

Afişaje pe ecrane CRT Adiţional

675 acronime 200 de seturi de date şi hărţi pe MFD

177 simboluri 59 indicatoare luminoase

73 mesaje de alertă şi avertizare 6 tonuri sonore de avertizare

40 formate multi-funcţionale

(MFD)

19 butoane/comutatoare pe panoul

frontal

22 configuraţii HUD (Head-up

display)

9 comutatoare multifuncţionale pe

maneta de gaze

7 comutatoare pe manşă

Afişajele de bord- Afişaje pe display (glass-cockpit)

organizarea contextuală a informaţiei (“moduri”)

a crescut frecvenţa utilizării informaţiilor sub formă digitală

(numerică)

37

Afişajul pe geamul cabinei

(Head-Up Display- HUD)

Posibile probleme:

• cazul recuperării poziţiei aparatului din poziţii

neobişnuite

• markerul de curs poate fi interpretat greşit

• poate crea dezorientare;

• poate provoca vertij;

• poate determina o fixarea atenţiei;

• deficit de evaluare a situaţiei de ansamblu 38

Afişajul pe viziera căştii

(Helmet Mounted Display- HMD)

-Pilotaj în sistem HOTAS (Hands On Throtle And Stick)

- cu capul ”afară”

Posibile probleme:

• focalizare excesivă a atenţiei pe cască;

• discriminarea simbologiei poate fi îngreunată de o

textură prea încărcată;

• în cazul mişcării rapide a capului, actualizarea

imaginilor de pe cască se face cu o anumită întârziere;

• poate conduce la situaţii de dezorientare spaţială.

Casca DASH

(MiG-21 lancer)

39

Afișajul tactic pentru infanterie

(Tactical Display for Soldiers)

USA Army - Land Warrior

System creșterea semnificativă a capacității

militarilor de a angaja și distruge inamicul;

minimalizarea pierderilor fratricide;

facilitarea transmisiei dinamice a

informației de luptă

capacitatea de acces la informația digitală

din mediul de luptă primite de la:

PC, sistemul de supraveghere prin satelit,

sistemele de supraveghere directă a câmpului de

luptă (aeriene și de sol) precum și de la unitățile

aflate în dispozitivul de luptă.

40

Afișajul tactic pentru infanterie

(Tactical Display for Soldiers)

Piesa de bază un dispozitiv de tip HMD

minimalizarea gradului în care sistemul de

afișare este o barieră fizică în achiziționarea

informațiilor din mediul ambiant;

integrarea diverselor categorii de informații în

funcție de natura misiunii

minimalizarea informațiilor exterioare și a

solicitărilor memoriei;

utilizarea unor simboluri grafice ușor de înțeles

și de interpretat de soldați;

simplificarea la maxim a modului de

introducere a datelor și a setărilor sistemului.

41

Sistemul de vedere pe timp de noapte

(Night Vision Goggles - NVG)

Noaptea

chiar și cele mai ușoare devin dificile

obiectele familiare sunt percepute cu dificultate;

impun modalități diferite de abordare a misiunilor sunt

necesare mijloace artificiale de orientare

referințele vizuale externe dobândesc o importanță

sporită, datorită insuficienței lor

favorizează dezorientarea

misiunile sunt mai obositoare din cauza schimbării

ritmului biologic și psihologic al militarilor

42

Tipuri de dispozitive

Dispozitive bazate pe sensibilitatea

termală

reconstituie obiectele din ambianță pe baza

intensității radiației termice a acestora.

Dispozitive bazate pe intensificarea

luminii nocturne (Night Vision

Goggles/NVG)

amplifică între 2000 și 5000 de ori lumina

naturală, provenind de la stele, lună, cer,

ori

Au fost utilizate în armata terestră, dar

au intrat în dotarea tuturor armelor 43

Probleme în aviație

Utilizarea NVG a condus la abordarea zborului

de noapte la mică înălțime

riscuri mai mari, accidente mai multe

Permit vizibilitatea în afara cabinei

Intră în contradicție cu pilotajul instrumental

ridică problema nivelului de antrenament în zbor IFR

Favorizeză iluziile de zbor Iluzia autokinetică

Miopia zonelor îndepărtate

Iluzii cu privire la înălțimea pistei de aterizare

Aprecierea greșită a înălțimii

Iluzii de înclinare 44

Probleme în aviație

Sistemele de prevenire a givrajului (depunerea de

gheață pe parbriz) pot distorsiona imaginea oferită

de NVG.

Intervalul de programare a zborurilor de control în

condiții de utilizare a NVG nu este suficient

fundamentat

Dispozitivele NVG reduc considerabil câmpul vizual

Personalul de exploatare de la sol (tehnicieni,

personal de dirijare etc.) trebuie să dispună de

dispozitive NVG pentru o bună coordonare cu

echipajul45

47

Iluzia somato-

gravitațională

Filme - Accidente aeronautice (relația om-computer)

- Cernobîl_National Geographic

- Filmul ”Armele viitorului”