Défis de l'automatisation des systèmes sociotechniques
Frédéric Vanderhaegen
Choubeila Maaoui
Mohamed Sallak
Denis Berdjag
iSTE
Introduction1
Frédéric Vanderhaegen, Choubeila Maaoui, Mohamed Sallak et Denis Berdjag
Partie 1. Capacités perceptives3
Chapitre 1. Synchronisation de stimuli avec la fréquence cardiaque : nouveau défi pour le contrôle de dissonances attentionnelles5
Frédéric Vanderhaegen, Marion Wolff et Régis Mollard
1.1. Introduction5
1.2. De l'erreur humaine à la dissonance6
1.3. Conflit cognitif, attention et dissonance attentionnelle9
1.4. Causes et évaluation de la dissonance attentionnelle11
1.5. Étude exploratoire de dissonances attentionnelles13
1.6. Résultats de l'étude exploratoire16
1.7. Conclusion24
1.8. Bibliographie26
Chapitre 2. Spécification centrée système d'interactions physico-physiologiques de perception sensorielle33
Jean-Marc Dupont, Frédérique Mayer, Fabien Bouffaron, Romain Lieber et Gérard Morel
2.1. Introduction33
2.2. Spécification d'une situation-système d'interactions de perception sensorielle35
2.2.1. Éléments de connaissance multidisciplinaire en ingénierie-système36
2.2.1.1. Ingénierie centrée technique37
2.2.1.2. Ingénierie centrée humain39
2.2.2. Éléments de connaissance interdisciplinaire en ingénierie-système42
2.2.2.1. Orchestration centrée système de la connaissance multidisciplinaire42
2.2.2.2. Spécification centrée système basée sur des modèles46
2.2.3. Spécification d'une situation-système d'intérêt48
2.2.3.1. Éléments de compréhension multidisciplinaire d'une situation ciblée49
2.2.3.2. Spécification descriptive de la situation ciblée50
2.2.3.3. Spécification prescriptive de la situation-système ciblée51
2.3. Spécification centrée physiologie d'une interaction de perception sensorielle55
2.3.1. Éléments de connaissance multidisciplinaire d'une interaction physico-physiologique56
2.3.1.1. Théorie mathématique de la physiologie intégrative56
2.3.1.2. Représentation d'une interaction fonctionnelle de perception/action sensorielle58
2.3.2. Spécification prescriptive de l'interaction de perception auditive ciblée60
2.3.2.1. Éléments de compréhension multidisciplinaire physico-physiologique60
2.3.2.2. Spécification interdisciplinaire d'exigences physico-physiologiques63
2.4. Spécification centrée système d'une interaction de perception sensorielle68
2.4.1. Spécification du système d'intérêt ciblé68
2.4.1.1. Éléments de connaissance multidisciplinaire de l'architecture système ciblée68
2.4.1.2. Spécification interdisciplinaire de l'artefact de conduite ciblé69
2.4.2. Spécification multidisciplinaire d'un modèle exécutable de l'interaction auditive ciblée70
2.4.2.1. Spécification prescriptive72
2.4.2.2. Vérification de la spécification72
2.4.3. Spécification interdisciplinaire du modèle exécutable de l'interaction auditive ciblée74
2.4.3.1. Éléments de connaissance multidisciplinaire en spécification exécutable basée sur des modèles76
2.4.3.2. Validation-système de la spécification77
2.5. Conclusion80
2.6. Bibliographie81
Partie 2. Coopération et partage de tâches89
Chapitre 3. Un cadre d'analyse du partage d'autorité dans des systèmes sociotechniques complexes91
Cédric Bach et Sonja Biede
3.1. Introduction91
3.2. De l'approche systématique à l'approche systémique : une approche différente du partage d'autorité et de responsabilité94
3.3. Une cadre d'analyse et de conception de l'autorité et de la responsabilité96
3.3.1. Les actions dans une perspective d'autorité, de responsabilité et de redevabilité97
3.3.2. Les niveaux d'autorité et de responsabilité100
3.3.3. Les patrons d'action en relation avec l'autorité et la responsabilité105
3.3.3.1. Partage d'autorité105
3.3.3.2. Distribution d'autorité106
3.3.3.3. Délégation d'autorité108
3.3.3.4. Contractualisation d'autorité110
3.3.4. Les relations dynamiques entre les dimensions du cadre d'analyse111
3.4. Le management des turbulences de sillage en séparation visuelle : une étude de cas préliminaire112
3.4.1. Au niveau nano113
3.4.2. Au niveau micro114
3.4.3. Au niveau meso115
3.4.4. Au niveau macro115
3.5. Conclusion115
3.6. Bibliographie116
Chapitre 4. La conception d'une interface selon des principes de transparence119
Raissa Pokam Meguia, Serge Debernard, Christine Chauvin et Sabine Langlois
4.1. Introduction119
4.2. État de l'art120
4.2.1. Situation awareness121
4.2.2. Transparence122
4.3. Conception d'une IHM transparente pour véhicule autonome126
4.3.1. Présentation de la démarche126
4.3.2. Définition des principes de transparence126
4.3.2.1. Principe issu du modèle de l'objectif général128
4.3.2.2. Principe issu du modèle de la tâche129
4.3.2.3. Principe issu du modèle analytique130
4.3.2.4. Principe issu du modèle de l'environnement131
4.3.2.5. Principe issu du modèle de la coopération131
4.3.2.6. Principe issu du modèle de l'agent humain132
4.3.3. Cognitive Work Analysis132
4.3.3.1. L'analyse du domaine de travail133
4.3.3.2. L'analyse de la tâche de contrôle136
4.4. Protocole expérimental139
4.4.1. Interfaces139
4.4.2. Hypothèses141
4.4.3. Participants141
4.4.4. Matériel142
4.4.5. Les scénarios de conduite143
4.4.6. Variables mesurées144
4.4.7. Démarche statistique146
4.5. Résultats et discussions147
4.5.1. Situation awareness147
4.5.1.1. Résultats148
4.5.1.2. Discussion148
4.5.2. Satisfaction des participations150
4.5.2.1. Résultats150
4.5.2.2. Discussion151
4.6. Conclusion151
4.7. Remerciements153
4.8. Bibliographie153
Partie 3. Fiabilité des systèmes157
Chapitre 5. Contrôle tolérant aux fautes extéroceptives pour une conduite autonome et sûre159
Mohamed Ryad Boukhari, Ahmed Chaibet, Moussa Boukhnifer et Sébastien Glaser
5.1. Introduction159
5.2. Formulation du problème163
5.3. Architecture de commande tolérante aux fautes164
5.3.1. Le modèle dynamique du véhicule165
5.4. Les algorithmes de vote168
5.4.1. Maximum de vraisemblance (MLV)168
5.4.2. Moyenne pondérée (WA)169
5.4.3. Moyenne pondérée basée sur l'historique (HBWA)170
5.5. Résultats de simulation173
5.6. Conclusion182
5.7. Bibliographie182
Chapitre 6. Une modèle graphique basé sur les facteurs affectant la performance pour l'évaluation de la fiabilité humaine187
Subeer Rangra, Mohamed Sallak, Walter Schön et Frédéric Vanderhaegen
6.1. Introduction187
6.2. La méthodologie Prelude195
6.2.1. Contexte théorique197
6.2.1.1. La théorie des fonctions de croyance et les systèmes de valuations197
6.2.1.2. Règles de combinaison199
6.2.1.3. Comparaison des BPA à l'aide de mesures d'intervalles et de distances200
6.2.1.4. Exemple simple201
6.2.2. La partie qualitative202
6.2.2.1. Facteurs affectant la performance pour les opérations ferroviaires202
6.2.2.2. Identification des HFE et contexte critique pour la sécurité204
6.2.2.3. Exemple pour l'illustration206
6.2.3. La partie quantitative207
6.2.3.1. Processus d'élicitation des avis d'experts207
6.2.3.2. Combinaison des avis d'experts210
6.2.3.3. Transformation211
6.2.3.4. Exemple (suite)213
6.2.4. Quantification et analyse de sensibilité215
6.2.4.1. Assignation des preuves directes et quantification215
6.2.4.2. Analyse de sensibilité216
6.2.4.3. Exemple (suite)216
6.3. Cas d'étude219
6.3.1. Étape 1, partie qualitative : identification des HFE et PSF221
6.3.2. Étape 2, partie quantitative : élicitation d'experts, combinaison et transformation de données224
6.3.3. Étape 3, données de quantification et résultats226
6.4. Conclusion231
6.5. Remerciements234
6.6. Bibliographie235
Partie 4. La modélisation et l'aide à la décision243
Chapitre 7. Modèle flou d'aide à la décision pour la commande, le contrôle et la régulation des systèmes de transport245
Saïd Hayat et Saïd Moh Ahmaed
7.1. Introduction245
7.2. Problématique d'aide à la décision dans le transport collectif urbain246
7.3. Réseau de transport urbain de Montbéliard247
7.3.1. Les correspondances248
7.3.2. La régulation d'un réseau de transport collectif urbain249
7.4. Modèle flou d'aide à la décision pour la régulation du trafic de transport251
7.4.1. Acquisition des connaissances252
7.4.2. Les critères de décision pour la régulation du trafic des transports collectifs254
7.4.3. La modélisation des critères256
7.4.4. Processus de fuzzification256
7.4.5. Génération des décisions259
7.4.6. Défuzzification261
7.4.7. Classes de décisions267
7.4.7.1. Décision de régulation classe A267
7.4.7.2. Décision de régulation classe B267
7.4.7.3. Décision de régulation classe C267
7.4.8. Proposition des stratégies de régulation270
7.4.9. Impact et validation des stratégies de régulation270
7.4.10. Mise en application des stratégies de régulation270
7.5. Conclusion271
7.6. Bibliographie271
Chapitre 8. L'impact de la stabilité humaine dans les systèmes homme-machine : cas du transport ferroviaire273
Denis Berdjag et Frédéric Vanderhaegen
8.1. Introduction273
8.2. Stabilité et notions associées274
8.2.1. La résilience274
8.2.2. La stabilité dans le contexte technologique275
8.2.3. Définition mathématique de la stabilité au sens de Lyapunov275
8.2.3.1. Remarques276
8.2.3.2. Discussion276
8.2.4. Théorème de Lyapunov277
8.2.4.1. Discussion277
8.3. La stabilité dans le contexte humain277
8.3.1. Définition de la stabilité humaine277
8.3.1.1. Hypothèse277
8.3.1.2. Remarques278
8.3.2. Définition du potentiel d'action et de réaction278
8.4. La stabilisabilité279
8.5. La stabilité dans le contexte des SHM280
8.6. Structure du SHM étudié dans le contexte ferroviaire281
8.6.1. Structure générale281
8.6.2. Le module de supervision283
8.6.3. Le modèle du système technologique283
8.6.4. Le modèle de l'opérateur humain284
8.7. Exemple illustratif285
8.7.1. Protocole expérimental285
8.7.2. Résultats expérimentaux292
8.7.3. Observations et discussion292
8.8. Conclusion293
8.9. Bibliographie294
Partie 5. Conception innovante297
Chapitre 9. Développement d'un vêtement intelligent pour l'aide à la gestion de crises : application au contrôle d'incendies299
Guillaume Tartare, Marie-Pierre Pacaux-Lemoine, Ludovic Koehl et Xianyi Zeng
9.1. Introduction299
9.2. Conception d'un vêtement intelligent pour les pompiers302
9.2.1. Architecture du système portable302
9.2.2. Sélection de composants électroniques304
9.2.3. Conception textile et intégration des capteurs304
9.3. Traitement de signaux physiologiques306
9.3.1. Extraction de formes d'ondes respiratoires306
9.3.2. Détection automatique du rythme cardiaque307
9.3.3. Variabilité du rythme cardiaque309
9.3.4. Analyse des résultats expérimentaux309
9.4. Coopération pompiers-robots à l'aide du vêtement intelligent311
9.4.1. Robots313
9.4.2. Interface du superviseur humain314
9.5. Conclusion315
9.6. Bibliographie316
Chapitre 10. Pédagogie active pour l'aide à l'innovation dans les transports319
Frédéric Vanderhaegen
10.1. Introduction319
10.2. Analyse d'un accident ferroviaire et conception de système320
10.3. Analyse d'usages d'un régulateur de vitesse324
10.4. Simulation d'usages d'un radar anticollision en conduite326
10.5. Aide à l'écoconduite328
10.6. Vers un support pour la conception innovante de systèmes de transport330
10.7. Conclusion333
10.8. Bibliographie334
Conclusion339
Frédéric Vanderhaegen, Choubeila Maaoui, Mohamed Sallak et Denis Berdjag
Liste des auteurs341
Index343