Människa-System-Interaktion (MSI) i säkerhetskritiska situationer Dynamisk analys

Transkript

1 Människa-System-Interaktion (MSI) i säkerhetskritiska situationer Dynamisk analys Presentation vid FMV

2 Man-System Interaction - Adaptation Ledningssystem Before Adaptation of humans to systems demands The World fair in Chicago 1933: Science finds, Industry applies, Man conforms Now Adapt the systems to human mental and physical limitations and possibilities Or: People propose, Science studies, Industry adapts

3 I flygets barndom

4 Idag

5 Förändrad balans 100% Utföra (manuellt arbete) Tänka (kognitivt arbete) ~1940 ~1990

6 Forskningsinriktning Människa-systemet är i centrum Studera hjärnans informationshantering Specificera människans mentala förmågor och begränsningar Generera praktiskt användbara teorier och modeller kring människans beteende och prestation Utveckla metodik för mätning av operatörsfunktionen Ledningssystem

7 Människa-System-Interaktion Verksamhetsområden: Värderingsmetodik Presentation av information Beslutsfattande och ledning Simulering och modellering Systemvärdering (VoV)

8 Människan som informations hanterare Mental energi input Perception Beslutspro- cesser Beteende Arbets- minne Långtids- minne

9 Människan som informations hanterare Mental energi input Perception Beslutspro- cesser Beteende Arbets- minne Långtids- minne

10 Människan som informations hanterare Mental energi input Perception Beslutspro- cesser Beteende Arbets- minne Långtids- minne

11 Människan som informations hanterare Mental energi input Perception Beslutspro- cesser Beteende Arbets- minne Långtids- minne

12 En eller flera kanaler Ledningssystem

13 Flera modaliteter Ledningssystem Perception och uppmärksamhet såväl som handling har tydliga flaskhalsar pga begränsade resurser Multiattribute theory, dvs vi kan ta in mer information parallellt om den kommer via olika modaliteter

14 Conscious processes 40 bits/s Unconscious processes 11 megabits/s

15 Begreppen i systemutveckling Systemutveckling Systemvärdering Operatören Mental Arbetsbelastning Situationsmedvetande Operativ Prestation Ledningssystem

16 Olika typer av mått och metoder Subjectiv skattning av arbetsbelastning, situationsmedvetande och operativ prestation Psykofysiologiska mått (EOG, EPOG, ECG, EEG, NIRS) Objektiva prestationsmått (systems logging) Statistiska modelleringsmetoder Artificiella neurala nätverk and fuzzy logic Kommunikationsanalys 16

17 Mental arbetsbelastning Skillnaden mellan de mentala resurserna hos en person och den mängd resurser som situationen kräver Arbetsbelastningen kan förändras genom förändring av människan (t.ex. trötthet) eller genom förändrad situation/uppgift Informationsbelastning Mental ansträngning

18 Prestation Belastning och prestation Acceptabel Oacceptabel Mental arbetsbelastning

19 Situationsmedvetande ( = Situation Awareness = Battlespace Awareness = Stridsrumsuppfattning = Koll på läget ) Ledningssystem Metakognition - Individuellt och i Teamet! Förståelse för hur situationsmedvetande kan vidmakthållas och förbättras Formulering / anpassning av intentioner, syften och mål Prediktion av händelseförloppet Situationsförståelse Lägesuppfattning Lägesuppfattning Varseblivning

20 MSI-utvärdering m. blickpunkts- o. ögonrörelsereg. Ledningssystem

21 Heart rate Heart Rate (bpm) :00-3:00-2:00 Weapon delivery -1:00 0:00 1:00 2:00 Real Flight Simulator TIME Eye movements reversed 15 Weapons delivery Eye movement energy Weapon delivery Real Flight Simulator -5:00-4:00-3:00-2:00-1:00 0:00 1:00 TIME

22 gh Relationship between visual search intensity (Fixation Rate) and mental workload (PMWL) Ledningssystem MWL High High Fixation Rate

23 Operativ prestation Träff/Miss Fartförhållande Avfyring Utstyrning Vapenval Förhållning Låsning Målspaning Sänd β 1 *målsp.+ β 2 *låsn.+ β 3 *förh. = Träff/Miss Tid Hela processen, inte bara slutresultatet! Ledningssystem

24 Objektiva prestationsmått Träffar och missar, spak och knapp-aktivitet, tekniskt situationsmedvetande

25 Static Measures Dynamic Measures

26 Types of Measures: External variables (simulation inputs) Systems variables (simulation outputs) Operator input variables (e.g. control stick activity) Operator Status variables (e.g. psychophysiological measures)

27 Dynamic Measures Level Phase

28

29 Quasi-dynamic Measures Level Phase

30 Quasi-dynamic Measures Level Phase

31 Data reduction and Modelling

32 Manifest variables Latent variables

33 Manifest variables Latent variables WL SA PERF

34 Complexity of Measures Level Phase

35 Data reduction Level Phase Ledningssystem

36 Data reduction Level Phase Ledningssystem

37 An Illustration _ + WL SA PERF WL SA PERF WL 1.00 SA PERF

38 _ + WL SA PERF -.50

39 Modelling of Human Performance TASK COM- PLEXITY MENTAL WORKLOAD SITUATIONAL AWARENESS PERFORM- ANCE

40 Modeling of Human Performance MWL SA PERF. COMPL. MWL SA TASK COM- PLEXITY MENTAL WORKLOAD SITUATIONAL AWARENESS PERFORM- ANCE

41 Before After A B C COMP TSD DIFFIC.73 COMP.32 TI CAPAC SA PP MOTIV.16 PMWL -.26

42 Adaptive aiding Ledningssystem EEG Heart, Eye, Respiration Operator State Assessment Operator Performance Determine Adaptation Required System/ Operator Momentary Mission Requirements

43 Färdigheter och felhandlingar Varför blir det fel? Vad är human error?

44 Vad är en felhandling? Tänker fel Fel handhavande Antal Synbar konsekvens Incident Olycka Allvarlighetsgrad

45 Mistakes and slips Mistakes, en felhandling pga ett felaktigt beslut/bedömning Slips, olyckor, tex råkar komma åt fel knapp Description error Data-driven error Associative-activation error Loss of activation error Mode error Violations, medvetet brott

46 Färdigheter och felhandlingar Medvetande/Uppmärksamhet Långtidsminne Arbetsminne Kognition Sensorisk behandling Perception Val av handling Beslutsfattande Utförande

47 Rasmussens SRK modell MSI kunskap på tre nivåer Skill based, automatiserade processer Rule based, det finns uttalade regler Knowledge based, nya och oväntade situationer som kräver eftertanke

48 Rasmussens SRK modell Situation Kontroll-nivåer Medveten Blandad Automatisk Rutin Trained-for problems Kunskapsbaserad Regelbaserad Skicklighetsbaserad Nya problem

49 Automatiserade och medvetna handlingar Automatiserade handlingar Utan intention, utan medvetet beslut Inte tillgänglig för medvetandet Kräver inga resurser från medvetandet Är snabba, ofta snabbare än 1 sekund Medvetna handlingar Bara efter medvetet beslut Tillgänglig för medvetandet, introspektion möjlig Kräver resurser, mängden mentala resurser minskar Relativt långsamma, kräver 1-2 sekunder

50

51 Going sour scenario Ledningssystem Sällan en enskild orsak till en olycka Hårdvarufel Mål oförenliga med säkerhetskrav Inga skyddsåtgärder Dåliga rutiner Otillräcklig träning Dåliga gränssnitt Oväntad förändring Människan är bra på att kompensera, det krävs ofta flera faktorer

52 Undvika fel eller undvika olyckor Gott omdöme får man genom erfarenhet, erfarenhet får man genom dåligt omdöme System måste vara feltoleranta!

53 Vad göra? Minimera möjligheter till perceptuella fel, tex blandar ihop två likartade flaskor eller knappar Gör effekten av handlingar och systemets respons synlig, tex lampa tänds Bygg in constraints, tex sladden passar bara i ett uttag Ge påminnelser Undvik system med flera moder

54 Feedback Feedback central för inlärning Problem vid Tvetydig feedback Fördröjd feedback Partiell feedback

55 Vad är en expert? Ledningssystem Man blir det genom träning 10 år alt 2000 timmar Det ger ett mätbart prestationsöverläge Det innebär specifik snarare är generell kunskap Ser större sammanhang Bättre minne, men bara om mönstret är meningsbärande Behöver färre ledtrådar för att förstå situation

56 Forskningsplattformar Ledningssystem

57 Systemvärdering Lab. experiment Operativ verklighet

58

59 Forskningsplattformar - simulatorer PC system WVR-simulator FLSC DFS Förbandssimulatorer

60 Games as researchand training tools

61

62 Film DFS Ledningssystem

63 Target tracking Ledningssystem

64 Systemutveckling systemvärdering

65 Systemutveckling Lessons learned MSI med från början Iterativ process Systematisk process Kontroll mot verkligheten/empirin