Facteur Humain Cours

19

2009/2010 Facteur Humain

5 eme année “Aéronautique”

Facteur humain1. INTRODUCTION AUX FACTEURS HUMAINS2. L’ÉLÉMENT HUMAIN (PHYSIOLOGIE AÉRONAUTIQUE)3. HUMAIN – MATÉRIEL: RELATION UTILISATEUR – ÉQUIPEMENT4. HUMAIN – DOCUMENTATION: RELATION UTILISATEUR – DOCUMENTS5. HUMAIN – HUMAIN: RELATION INTERPERSONNELLES6- HUMAIN – ENVIRONNEMENT: L’ENVIRONNEMENT ORGANISATIONNEL

FACTEUR HUMAIN

INTRODUCTION

Les Facteurs humains dans l’aviationLes principes qui gouvernent les politiques de sécurité ont changé au cours

des vingt dernières années. L'analyse des accidents aériens a montré le besoin d'améliorer la fiabilité des composantes humaines du système aéronautique. Ceci a suscité des attentes nouvelles concernant le comportement des équipages, et l’exigence d’une meilleure prise en compte des “Facteurs humains” dans l'éducation des pilotes.

L'introduction de l'automatisation de la gestion du vol et des aides à la gestion du trafic aérien a amplifié cette évolution profonde de la perception que nous avons du rôle des pilotes. Si la dimension psychomotrice du pilotage reste l’un des axes fondamentaux de la compétence, on met beaucoup plus qu’hier l'accent sur la façon dont le pilote exploite les moyens à sa disposition : les systèmes avion, le reste de l’équipage, l’équipe au sol, la documentation, le contrôleur ATC (contrôle de la circulation aérienne), mais également ses propres ressources, sa mémoire, ses connaissances, ses capacités de compréhension et de décision. Une bonne “gestion des ressources”, au sens large, est devenue la compétence première du pilote, du moins tel que l’histoire des accidents nous le montre.

Les sciences humaines nous expliquent à l’aide de mots plus précis et de concepts plus structurés ce que bien des pilotes et des instructeurs “savaient” déjà empiriquement : il n’y a pas de gestion efficace des ressources disponibles sans projet d’action clair, sans anticipation et sans régulation de la charge de travail, gestion des priorités, délégation, communication, coopération, détection et récupération des erreurs, contrôle du stress et gestion des situations anormales.

Les Facteurs humains dans l’instructionDans la performance que l’instructeur analyse régulièrement pendant la

progression de l’élève, et que le contrôleur évalue lors des tests professionnels, il y a une dimension “technique”, et une dimension “Facteurs humains”. Bien qu’il soit habituel de les distinguer, elles ne sont pas réellement indépendantes. Même un savoir-faire très “technique”, comme un atterrissage vent de travers, se bâtit sur plusieurs couches de compétences:• Un minimum de compréhension technique sur la physique et la mécanique du Vol,

• Un certain nombre de principes opérationnels

19



• Des automatismes psychomoteurs• Des capacités de “gestion des ressources” : armement des réponses aux

incidents possibles, coordination des actions au sein de l’équipage, filtrage des seules informations essentielles pour cette phase du vol, etc.

• De la confiance en soi, du stressDans certaines situations d’instruction, nous serons clairement et presque

uniquement dans les “Facteurs humains”. Il s’agira par exemple de difficultés de communication, de leadership, de coopération. Dans d’autre cas, il s’agira essentiellement de technique :

On ne peut pas utiliser un FMS (flight management system) si on n’en connaît pas le mode d’emploi. Mais le plus souvent, la frontière sera plus floue, et les deux dimensions seront intimement liées dans le savoir-faire final. Ce sera vrai pour la gestion des erreurs, la compréhension de la situation, la gestion du temps, la décision.

Le problème est donc de juger de la nature et de l’origine des difficultés éventuelles constatées en cours d’apprentissage, ou au cours d’un test d’évaluation. En fait, un élève maîtrise d’autant mieux son activité et sa progression :

• Qu’il a conscience des paramètres “Facteurs humains” qui influencent son activité. Par exemple, on gère mieux son circuit visuel quand on a compris les mécanismes et les limitations de l’attention, le rôle de l’anticipation et du projet d’action. C’est dans ce but d’apporter au pilote les moyens de cette compréhension que la formation théorique aux “Facteurs humains” est devenue obligatoire.

• Qu’il a été mis en situation “d’opérationnaliser” ses connaissances dans des contextes adaptés ; c’est-à-dire de mettre en application ses acquis théoriques dans la réalité. Cela se produit dans le cadre de situations dites “techniques”. On apprend évidemment à décider en prenant des décisions en vol.

Le rôle de l’instructeur est donc aussi d’aider directement à l’acquisition des compétences “Facteurs humains”, parce que cela améliore l’apprentissage “technique”. De même que l’apprentissage du raisonnement logique aide à apprendre l’informatique, l’apprentissage de la décision en soi aide à apprendre à piloter.

L’instructeur doit donc profiter de toutes les situations de décision au sol ou en vol pour discuter le processus de décision de l’élève et le conseiller.

Objectifs du guideSavoir empirique et instruction efficace ne sont pas nécessairement

synonymes. Les connaissances empiriques, acquises sur le terrain par l’instructeur, doivent être complétées et réinterprétées pour un rôle pédagogique redéfini par des

objectifs nouveaux. Il ne s'agit plus seulement de transmettre et de construire un savoir-faire technique, mais bien d'intégrer de nouvelles composantes à l’instruction, liées à une approche différente, de “gestion” des capacités et de la performance de pilotage. Or la mise en place rapide de réglementations dans ce domaine a pris de vitesse le monde de l'instruction. Les “Facteurs humains” associent des domaines de connaissance inhabituels pour la plupart des instructeurs : l'ergonomie, la psychologie, la sociologie, et la physiologie fournissent l'essentiel des concepts. Au delà de la nécessaire restructuration des connaissances que cette évolution implique, les instructeurs doivent surtout exploiter cette connaissance (par exemple le processus de décision en situation très dynamique) pour bien faire leur métier dans les situations pratiques de l’apprentissage (par exemple l'interruption d’un décollage). Ceci passe par deux grandes conditions :

• La première est que l’instructeur soit capable, d’une part de redéfinir son projet pédagogique pour former les pilotes conformément au nouveau “standard”

souhaité (à la fois bon manoeuvrier et bon gestionnaire des ressources), et d’autre part d’intégrer au processus d’instruction les dimensions pédagogiques des “Facteurs humains” comme le rôle de l’erreur et de la confiance dans l’apprentissage. Or cette approche bouscule parfois un processus d'instruction qui a fait ses preuves du strict point de vue des habiletés manœuvrières psychomotrices. Pour certains, ce sera un choc culturel.

• La seconde est que les instructeurs et les contrôleurs doivent pouvoir porter un jugement sur les comportements en vol de pilotes stagiaires ou en contrôle, non seulement au plan

strictement technique, mais également au plan des “Facteurs humains”. Ils doivent ensuite être capables de fonder sur ce jugement une action adaptée, les uns en choisissant des éducatifs appropriés à la progression de l'élève, les autres en décidant si les pilotes contrôlés démontrent le savoir-faire requis pour leur activité professionnelle. Ce guide se veut un outil d’assistance à l’analyse et à la compréhension des comportements en vol, en intégrant mieux la dimension “facteur humain” et la dimension “technique” du pilotage. Il veut aider les instructeurs et les contrôleurs à s'appuyer sur des modèles scientifiques pour mieux maîtriser la subjectivité de leur jugement, et mieux réaliser leur tâche.

The importance of Human Factors to flight safety was officially recognized by the International Civil Aviation Organization (ICAO) in 1986 when the 26th Assembly adopted Resolution A26-9. As a follow-on to the Assembly Resolution, the

19



Air Navigation Commission formulated the mission of the Flight Safety and Human Factors Programme as follows:

“To improve safety in aviation by making States more aware and responsive to the importance of Human Factors in civil aviation operations through the provision of practical Human Factors material and measures, developed on the basis of experience in States, and by developing and recommending appropriate amendments to existing material in Annexes and other documents with regard to the role of Human Factors in the present and future operational environments. Special emphasis will be directed to the Human Factors issues that may influence the design, transition and in-service use of the future ICAO CNS (Communications, navigation et surveillance)/ATM (Gestation du trafic aérien) systems.”

Le Chapitre 6 de l'Annexe 1 de l’OACI définit les trois classes d'attestations médicales pour les détenteurs de licences d'aviation et décrit les conditions d'aptitude physique et mentale exigées, notamment les conditions de vision, de perception des couleurs et d'audition, de même que les conditions de test

Le manuel de médecine aéronautique civile (Doc 8984-AN/895), 2e édition a pour objet principal d'aider et de guider les médecins examinateurs désignés et les services de délivrance des licences à décider de l'aptitude physique et mentale des candidats à une licence, conformément aux spécifications de l'Annexe 1 – Licences du personnel.

Le circulaire 52-AN/47/6 de l'OACI, « Fatigue des équipages et limitation du temps de vol » considère que la compétence de l'équipage est l'un des aspects les plus importants de la sûreté de l'exploitation d'un aéronef. Puisque l'efficacité et la disponibilité de cette compétence dépendent de la être en pleine possession possibilité, pour tous les membres d'équipage, de prendre suffisamment de repos pour de leurs moyens, les États contractants doivent formuler des règles limitant le temps de vol et de service de vol des membres d'équipage de conduite.

La technique du laser peut produire un faisceau de lumière si intense qu'il peut causer instantanément une détérioration permanente de tissus humains, en particulier la rétine de l'oeil, même à des distances de plus de 10 km. À des intensités plus faibles, des faisceaux laser risquent de dégrader sérieusement la fonction visuelle sans causer une détérioration physique aux yeux. Ayant constaté le risque croissant dû à l'utilisation de plus en plus répandue d'émetteurs laser autour des aéroports, l'OACI a élaboré des SARP (normes et pratiques recommandées) relatives aux lasers qui figurent maintenant dans les Annexes 11 et 14 à la convention de l’aviation internationale.

Afin de donner des indications pour la mise en œuvre des SARP, l'OACI a rédigé un manuel axé sur les effets médicaux, physiologiques et psychologiques de

l'exposition de navigants à des émissions de lasers Manuel sur les émetteurs laser et la sécurité des vols (Doc 9815-AN/447), 1re édition, 2003 de l’OACI . Les informations et les indications données dans ce manuel sont surtout destinées aux décideurs des administrations nationales, aux utilisateurs de lasers, aux agents du contrôle de la circulation aérienne, aux équipages de conduite, aux consultants de médecine aéronautique et aux agents médicaux des autorités de réglementation, ainsi qu'aux médecins spécialistes de la médecine clinique de l'aviation, de la médecine du travail et de la médecine préventive. Le manuel vise à réduire la nécessité pour les autorités de réglementation de demander des avis spécialisés, ainsi qu'à éviter des différences entre États contractants dans la mise en œuvre des règlements nationaux.

Ah, si les hommes n'existaient pas, l'aéronautique aurait moins de problèmes ! Pas d'erreurs de pilotage, pas de riverains excédés... Au-delà de la boutade (plaisanterie spirituelle), il est important de noter que certaines recherches n'ont pour finalité que le confort humain. Le bruit, par exemple, ne perturbe aucunement (pas du tout) les machines. La seule motivation des travaux destinés à améliorer l'acoustique des

avions est donc l'homme.

Définition du facteur humain

Le facteur humain est la contribution humaine impliquée dans un événement.

Ce concept intervient dans l'étude de l'interaction des comportements humains avec

leur environnement. Le facteur humain concerne également, en psychologie, les

mécanismes qui existent entre ce qui est perçu par l'homme et les réactions conscientes

ou inconscientes qui en découlent. Par exemple l'émotion créée par la vue d'une

photographie d'art ou par l'écoute d'une mélodie faisant intervenir de nombreux

éléments mis en mémoire, et notamment son vécu, est une activité incluse dans

les facteurs humains. La compréhension de ses mécanismes fait partie des

facteurs humains. Le facteur humain concerne également l'étude des raisons

http://fr.wikipedia.org/wiki/Psychologie

http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89motion

19



aboutissant à une erreur humaine. On peut citer comme exemple les erreurs de

pilotage, les erreurs judiciaires, ou les erreurs de programmation.

L'ergonomie qui est l'étude de l'interaction des comportements humains dans

le monde du travail fait également partie des facteurs humains. Elle concerne

l'adéquation existant entre l'homme et son environnement dans le monde du travail.

On peut citer par exemple l’étude des formes de casques de moto permettant

d’assurer un confort et une sécurité correspondant à l’ensemble de la population.

De nos jours, on accorde beaucoup d'attention aux facteurs humains, car l'erreur humaine a contribué à plus de 80 % des accidents d'aviation. La plupart des accidents que le Bureau de la sécurité des transports du Canada a rapportés ne seraient vraisemblablement jamais arrivés si l'on avait appliqué les concepts décrits dans ces manuels. Ces volumes sensibilisent aux pièges qui guettent généralement les pilotes et indiquent comment ces derniers peuvent les neutralizer.

Physiologie aéronautique

Effets de l'altitude

Lorsque l'altitude augmente, la pression atmosphérique et la température diminuent.

Hypoxie d'altitude. Quand la pression atmosphérique diminue, l'apport d'oxygène aux tissus diminue, constituant ce que l'on appelle l'hypoxie. Ce phénomène dépend de 3 facteurs :

l'amplitude de la diminution de pression la vitesse de cette diminution : éviter de monter trop rapidement afin de

permettre aux systèmes compensateurs de bien jouer leur rôle l'état de santé des individus : la sensibilité de l'homme à l'hypoxie est

augmentée par le manque de sommeil, la fatigue, les abus de tabac ou d'alcool et une alimentation trop riche en graisse. A l'inverse, une alimentation riche en hydrates de carbone et en vitamine B1 et C augmente la tolérance à l'hypoxie.

Il faut également savoir que : l'organisme humain comporte des systèmes compensateurs capables de

retarder l'apparition des premiers troubles tous les pilotes ne réagissent pas de la même façon à l'hypoxie

c'est le système nerveux qui est le plus touché du fait de sa faible résistance au manque d'oxygène

les symptômes apparaissent le plus souvent de façon insidieuseLe comportement induit évoque une intoxication alcoolique :

euphorie, altération du jugement, troubles de la mémoire. On constate également une augmentation des fréquences cardiaques et respiratoires.

Altitude (ft) Signes cliniques

4500 début des manifestations pour les individus atteints d'insuffisance respiratoire ou de pathologies cardiaques

12000 maux de tête, fatigue

18000 maux de tête, somnolence, perturbations visuelles, troubles du comportement, perte de coordination

22000 palpitations, hyperventilation, collapsus, perte de conscience

25000 convulsions, collapsus

Tab1. : les signes cliniques de l'hypoxie en fonction de l'altitudeAu delà de 12000 ft (3600 m). il est nécessaire de pressuriser l'avion ou

d'utiliser un masque à oxygène.Temps de conscience utileDurée pendant laquelle un individu conserve ses facultés mentales. Il est

d'environ 2 minutes à 25 000ft en cas de décompression explosive. Il faut alors effectuer une descente rapide vers un niveau inférieur à 10 000 pieds

Cas des pilotes de planeur : ils volent souvent plusieurs heures à altitude élevée (entre 1500 et 3 500 m) dans une atmosphère turbulente et sous une verrière surchauffée. L’hypoxie s’ajoute alors à la fatigue et à la déshydratation et leurs performances mentales s'en trouvent affectées.

19



BarotraumatismesIncidents physiologiques provoqués par une expansion des gaz présents dans

les cavités corporelles du fait de la baisse de la pression atmosphérique. Ils peuvent concerner différents organes (oreille externe, moyenne ou interne, dents, sinus, tube digestif) et ont pour seul remède la descente.

Il est important que le pilote qui veut effectuer un vol à haute altitude ne souffre pas à ce moment-là d'otite ou de sinusite et qu'il n'ait pas non plus une carie dentaire avec abcès en formation.

L'hyperventilationAu début, sous l'effet de la peur, la respiration s'accélère (faisant baisser

anormalement le taux du gaz carbonique du sang) et le pilote est couvert de sueurs. Il peut également sentir des fourmillements au niveau des doigts et des orteils, des étourdissements passagers, des nausées. Le rythme cardiaque s'accélère et des troubles de la vue peuvent apparaître : l'hyperventilation peut même aboutir à une perte de conscience.

Il faut essayer de diminuer volontairement l'amplitude et la fréquence des mouvements respiratoires et garder à l'esprit que la pratique du vol et la confiance en soi rendent de plus en plus improbables les accidents par hyperventilation.

Effets de l'accélération

Axe de l'accélération Type des accélérations

avant arrière longitudinales et angulaires en roulis

droite-gauche latérales et angulaires en tangage

tête-pied radiales et angulaires en lacet

Les effets de l'accélération En aviation générale seules les accélérations radiales (facteur de charge) sont

susceptibles de provoquer des effets physiologiques importants. Cependant, toutes les autres peuvent être à l’origine d’illusions sensorielles. Les accélérations radiales déforment les organes et modifient les conditions de la circulation sanguine.

Facteur de charge positif : augmente la pression sanguine au-dessus du coeur et la diminue au-dessous. La pompe cardiaque a des difficultés à faire remonter le sang des membres inférieurs vers le cerveau. Facteur de charge négatif : provoque un afflux de sang vers le cerveau. Les effets dépendent de la durée de l’accélération et de sa vitesse d’installation :

Nombre de G Signes cliniques

+ 2G sensation de compression, tête et membres lourds, mobilité réduite

+ 3G sensations précédentes accentuées, augmentation des fréquences cardiaques et respiratoires

+ 4G perte de la vision périphérique, altération de la vision centrale (voile gris)

+ 5G perte de la vision centrale

Les effets du facteur de chargeLa perceptionLa visionLes constituants de l'oeil

Oeil : organe qui perçoit les ondes émises par une source lumineuse.Rôle : diriger les rayons vers la rétine.

19



Cornée : la cornée est une lentille convergente qui ne laisse passer que les longueurs d'onde comprises entre 300 et 1500 n.m.Iris : l'iris se situe devant le cristallin (Peut correspondre au diaphragme de l'appareil photo), il réagit automatiquement aux variations d’intensité lumineuse.Cristallin : le cristallin laisse pénétrer que des longueurs d'onde comprises entre 380 et 760 n.m, sa courbure est variable processus d’accommodation c’est-à-dire netteté lointaine ou proche des images.Rétine : elle est constituée de trois couches: 1ère couche : cellules nerveuses 2ème couche : cellules réceptrices (qui transforment les ondes en impulsions ou

excitations physiologiques) 3ème couche : constituée des axones (là où arrivent les neurones) et des cellules

ganglionnaires (couche de fibres optiques)Fonctionnement de l'oeilLa cornée (membrane transparente) oriente les rayons lumineux vers le centre de

l'oeil. L'image est mise au point et retournée par le cristallin (lentille biconvexe : deux faces bombées). Quelle que soit la distance à laquelle un objet se trouve, le cristallin permet d'obtenir une image nette. Une couronne de muscles, les muscles ciliaires, lui permet soit de se bomber, quand l'objet regardé est près (les rayons lumineux sont déviés davantage), soit de s'aplatir, quand l'objet est loin.

L'iris quant à lui va permettre de recevoir la quantité de lumière nécessaire en se rétrécissant ou en s'agrandissant : plus il fera sombre, plus l'iris sera grand.

Au fond de l'oeil, après être passé discrètement à travers deux chambres, la lumière arrive à la rétine. Pénombre ou plein jour, elle transforme l'énergie lumineuse en un message électrique, elle trie, compacte et code les informations pour le cerveau. La rétine est formée de 3 couches distinctes. La première, composée de cônes et de bâtonnets. Les bâtonnets vont permettre de distinguer les lumières de faible intensité, les cônes quant à eux, la lumière vive. Ce sont les cônes qui vont permettre la reconnaissance des couleurs. La répartition des bâtonnets et des cônes n'est pas homogène sur la rétine. La partie centrale, appelée tache jaune ou fovéa, ne comporte pas de bâtonnets ; elle sert à saisir le détail des couleurs et les mouvements. Le reste de la rétine, surtout des bâtonnets, sert à voir en faible luminosité, à saisir les nuances de gris. Chaque cône ou chaque bâtonnet contient un pigment qui le rend sensible à un certain type de lumière. Quand la lumière frappe le pigment, il change de forme. Ce qui provoque une réaction chimique dans le photorécepteur puis l'émission d'un signal nerveux (électrique) qui est transmis aux cellules de la couche intermédiaire.

Les cellules bipolaires, horizontales, qui forment la couche intermédiaire, servent, à grouper les messages venus de plusieurs photorécepteurs.La 3e couche de la rétine est constituée de cellules ganglionnaires (environ 1 million), prolongées par des fibres nerveuses. En se réunissant, ces fibres optiques naturelles forment un gros câble, le nerf optique, qui traverse la rétine et transmet l'influx nerveux au cerveau. Reste au cerveau à analyser les messages et à composer les images...

L'acuité visuelle et la vision centraleLa vision comporte plusieurs champs concentriques qui remplissent des

fonctions différentes. Seule la vision centrale est capable de percevoir les détails fins de l'environnement et les couleurs. Elle couvre un champ très restreint. Au centre de ce champ se trouve l'acuité visuelle maximum. En vol, le pilote doit effectuer un balayage permanent à l'aide de sa vision centrale.L'acuité visuelle (taille angulaire du plus petit détail perceptible), un des critères de " bonne vision " se réfère au pouvoir de discrimination le plus fin au contraste maximal entre un test et son fond. Elle baisse avec l'âge (1/10 tous les ans à partir de 50 ans) et certaines maladies (diabète). Elle dépend du contraste de luminosité et de couleur entre l'objet et le fond : le pilote détecter a de très loin un avion blanc volant sur un fond sombre, alors qu’il ne le verra pas, même beaucoup plus près, sur un fond de nuage clair.

La vision périphériqueLa vision périphérique est spécialisée dans la perception des mouvements et

des contrastes. Elle ne permet pas de percevoir les détails ou les couleurs, mais va permettre d'attirer l'attention sur ce qui se passe en bordure du champ visuel : le sujet

19



tournera alors son regard vers la perturbation pour regarder en vision centrale. Le mouvement ou le changement de contraste (clignotement d'une alarme par exemple) sont donc nécessaires pour attirer l'attention.

La vision périphérique sert également de référence d'horizontalité. Elle est la première à se dégrader en cas de facteur de charge élevé, sous l'effet de l'hypoxie ou de la fatigue.

En vol sans stabilité, on ne peut plus utiliser la vision périphérique. Ses informations sont remplacées par la lecture des instruments de bord (en particulier l’horizon artificiel) en vision centrale. Cela nécessite une prise d’information consciente, par opposition au fonctionnement inconscient de la vision périphérique. Il en résulte une charge de travail supplémentaire, un entraînement est donc nécessaire.

La vision du reliefLa vision du relief et de la profondeur est créée par le cerveau à l'aide des

différentes composantes de la vision (centrale, périphérique, ...) et en les mélangeant à des informations issues des autres sens (équilibration) et de la mémoire.

En vol, des informations d’ordre plus dynamique s’ajoutent pour donner une perception de la situation dans l’espace plus précise et évolutive.

La vision et l’atterrissageUn bon atterrissage passe par une approche correctement stabilisée. En

l’absence de référence instrumentale (ILS) ou d’aide visuelle (PAPI), le pilote contrôle sa trajectoire grâce à sa vision.En débit d’approche, il faut s’aider d’une procédure (par exemple un tour de piste standard) pour se caler sur un angle d’approche convenable. Cet angle doit être conservé, mais à angle d’approche constant, la perspective de la piste évolue avec la distance, ce qui tend à faire creuser les trajectoires.

L'équilibrationLa référence verticale est fournie par l'appareil vestibulaire situé dans

l'oreille. Celui-ci comprend des détecteurs d'accélération qui ne de perçoivent que les accélérations qui dépassent un certain seuil.

Trois canaux semi-circulaires détectent les accélérations angulaires sur les axes de tangage, roulis et lacet par rapport à la tête. Deux autres organes détectent les accélérations linéaires : l’utricule sur l’axe avant/arrière de la tête, et le saccule sur l’axe haut/bas.

Comme tous les capteurs à inertie, le système ne perçoit pas les mouvements, mais les accélérations (mises en mouvement ou arrêts) et seulement celle qui dépasse un certain seuil. Ceci est à l’origine de nombreuses illusions sensorielles.

L'audition

L'audition est la faculté d'entendre certaines vibrations. Ces vibrations sont concentrées par le pavillon de l'oreille externe, excitent une membrane mince, le tympan, puis sont transmise à une série d'osselets situés dans l'oreille moyenne pour aboutir à un détecteur spécialisé situé dans l'oreille interne : la cochlée. Celle-ci transforme les vibrations en signaux physiologiques qui, transmis par le nerf auditif, sont interprétés par le cerveau comme des "sons".

La gamme de fréquence sonore du système auditif est d’environ 50 à 16000 Hz.Une exposition à une énergie sonore très élevée (un bruit bref mais très violent tel que celui d’une explosion ou encore une longue exposition à un bruit élevé tel que celui d’un avion à hélice mal insonorisé) endommage la cochlée et peut provoquer une perte irréversible de la performance auditive.

L'oreille moyenne est une cavité remplie d'air. Elle contient les trois os les plus petits du corps humain (le marteau, l'enclume et l'étrier). Ils sont reliés d'un côté au tympan et de l'autre à l'oreille interne par une fine membrane. Leur rôle est d'amplifier la vibration captée par le tympan.

Durant l’ascension, l’air emprisonné en expansion s’échappe facilement en règle générale et le sujet sent simplement à intervalles que ses oreilles s’équilibrent ce

19



qui correspond aux mouvements du tympan à la suite de l’égalisation de la pression. En descente, cependant, l’égalisation de la pression à travers l’orifice en forme de fente est beaucoup plus difficile, ce qui peut créer une pression négative dans l’oreille moyenne. Ce phénomène cause une diminution de l’audition et est douloureux. On peut équilibrer l’oreille en ouvrant et en fermant la bouche, ce qui active le muscle du marteau et dilate la trompe, ou par inflation par la manoeuvre de Valsalva. Les inflammations O.R.L empêchent l’équilibre des pressions de part et d’autre, il en résulte des douleurs, voire des traumatismes (otites barotraumatiques).

Lorsque l’oreille ne peut être équilibrée par les manoeuvres habituelles, la meilleure solution consiste à reprendre de l’altitude et à amorcer une descente plus lente.

La proprioceptionLa proprioception désigne la capacité du cerveau humain de connaître à

tout instant la position du corps dans l'espace. Des terminaisons nerveuses situés sur les muscles, tendons, articulations, la peau transforment toute stimulation en message utilisable immédiatement (position des membres, efforts musculaires, accélérations subies, ...).

La proprioception participe à l’orientation spatiale et au contrôle des mouvements. Elle joue un rôle peu conscient, mais important dans le pilotage comme par exemple pour la surveillance de la symétrie du vol.En vol aux instruments, le pilote qui se fie au mouvement de son corps (« pilotage par sensation ») court un grave danger.

Hygiène de vieDe petites diminution physiques ou les effets secondaires de médicaments

peuvent être amplifiées par les effets de l’altitude et la fatigue du vol.

Ne prendre aucun médicament avant de voler sans s’être assurer de l’absence de danger auprès de médecin ou de son pharmacien.

Les effets de l'alcool sont amplifiés par l'altitude : augmentation du temps de réflexion, altération des capacités de jugement, perturbation de l'appréciation des risques, aggravation des illusions sensorielles.Il faut prendre une alimentation équilibrée avant de voler, incluant des sucres lents (pâtes, céréales), des protides et des lipides en petite quantité (fromage, jambon, oeufs). Il faut éviter de ne consommer que des sucres rapides afin de ne pas se retrouver en hypoglycémie et ne pas sauter de repas, principalement le petit déjeuner.

Les performances intellectuellesLa représentation mentaleLa compréhension

Nous comparons en permanence le résultat de nos perceptions avec un résultat attendu : nous filtrons les informations. Nos attentes dépendent de trois choses : ce que nous sommes en train de faire (notre action présente) ce que nous savons (nos connaissances, notre expérience, ce qui vient de se

passer) ce que nous avons l’intention de faire (notre action future)Pour piloter, le pilote anticipe et planifie ce qu’il va faire, tout en validant dans le présent les prévisions passées. Pour cela, il utilise trois sortes d'informations : les connaissances profondes (descriptions et explications du monde qui l’entoure,

exemple : notion de décrochage dynamique). les règles : certaines sont écrites dans les modes d'emploi (utiliser un

magnétoscope), la plupart s'acquièrent avec l'expérience : si je constate ceci, alors je fais cela (Par exemple : si l’incidence est trop forte et que je ressens des vibrations dans le manche, ce sont les symptômes du décrochage. Je rends la main et j’augmente la puissance).

les schémas : ce sont des actions que nous allons effectuer par réflexe (ex : trajet domicile-travail ). Ils consistent en une prédiction des grandes lignes de ce qui va se passer, des actions à effectuer, des incidents qui vont se produire et des séries de contrôles à effectuer en cours d’action. Plus l'expérience du pilote augmente, plus il schématise ses connaissances. Par exemple : les premiers symptômes du décrochage déclencheront chez un pilote expérimenté – sans qu’il ait à réfléchir- l’exécution d’un schéma « récupération du décrochage » comprenant des gestes : pousser le manche, augmenter la puissance ; des contrôles : assiette, régime, vitesse ; une surveillance particulière de la symétrie du vol, un contrôle de l’inclinaison, etc. L'avantage des schémas est qu'ils ne consomment pratiquement pas de ressources mentales, excepté pour des contrôles périodiques. Par contre, ce mode de fonctionnement peut entraîner l'erreur de routine ou au contraire se perdre si on cesse de le pratiquer.

La mémoireCes outils sont stockés dans la mémoire à long terme. Sa capacité et sa durée

sont pratiquement illimitées, mais son temps d'accès est long. Le temps d’accès de la mémoire à long terme peut être diminué en préactivant une partie de cette mémoire avec des informations utiles comme une procédure ou un schéma. Par exemple :

19



en préparant son vol soigneusement ou en vivant mentalement le décollage avant de l’exécuter. Les sportifs peuvent ainsi améliorer leurs performances en répétant les actions mentalement avant d’agir.

La mémoire à court terme est une sorte de mémoire tampon dans laquelle nous stockons les informations nécessaires à l'action immédiate (par exemple : les chiffres de la prochaine fréquence à contacter). Sa capacité (8 items environ) et sa durée (une dizaine de seconde) sont limitées : il faut noter les clairances du contrôle par écrit. Par contre, son temps d'accès est quasiment instantané.

L'attentionLes capacités d'attention sont limitées par la capacité de traitement d'information

du cerveau. Si la charge de travail (proportion de la capacité totale d'attention effectivement engagée sur une période donnée) est trop importante, les ressources mentales peuvent être saturées. A l'inverse, si elle diminue trop, la vigilance va baisser, donc les performances.

Par définition, nous ne pouvons faire attention qu’à une chose à la fois, mais nous pouvons faire plusieurs choses à la fois. Pour cela, nous appliquons de l’attention successivement et brièvement à chaque sujet. Tout l’art du pilote consiste à bien sélectionner et à bien enchaîner ses sujets d’attention.

Le raisonnementIl existe plusieurs types de raisonnement :

le raisonnement-action permet d'associer un geste à un résultat. C'est le premier acquis des petits ainsi que le raisonnement machinal des adultes.

le raisonnement logique est appliqué à des objets concrets ou de plus en plus abstraits.

le raisonnement analogique est un raisonnement créatif. le raisonnement de bon sens est basé sur l'expérience.

Gestion de ses ressourcesPour réguler sa charge de travail, le pilote va utiliser 3 outils : la planification permet d'anticiper et de simplifier. la confiance dépend du savoir-faire du pilote qui doit éviter la saturation ainsi

que de manquer une information importante. l'expertise réduit la charge de travail en permettant d'agir "sans réfléchir", à

l'aide de schémas .

Prise de décision et jugementEn vol, le pilote doit prendre des décisions rapidement, et ces décisions sont

souvent irréversibles. La prise de décision se passe de la façon suivante : recherches des informations utiles analyse de la situation inventaire des solutions confrontation des solutions au savoir-faire et au temps disponible évaluation de leur conséquence choix passage à l'acte

Le pilote s'écarte généralement de ce processus idéal car il : se trompe sur la fréquence réelle des événement préfère utiliser des solutions connues recherche des informations confortant ses décisions et minimise, réinterprète

ou rejette les signes contraires se laisse influencer par l'opinion dominanteCes biais présentent des risques pour la sécurité mais permettent au pilote

d'économiser des ressources. De plus, le pilote expert sera capable de trier les informations grâce à son expérience et d'obtenir ainsi des décisions rapides et souples.

Il existe deux sortes de risques : le risque externe : probabilité d'incident, risque objectif le risque interne : risque provoqué à une mauvaise mise en oeuvre de la

solution choisie, risque subjectif, le pilote tend à minimiser ce risqueLes stratégies de décisions oscillent entre : les stratégies de décision séquentielles : une grande décision à long terme est

découpée en décisions à court terme laissant chacune une porte de sortie les stratégies de décision global : l'essentiel de l'analyse et de la réflexion est

concentré avant l'action, la solution retenue est souvent irréversibleLes décisions dangereuses des pilotes résultent de 5 attitudes : autoritaire impulsif invulnérable macho résignéLa motivation peut également jouer un rôle très important dans la prise de

décision (obstination à poursuivre le vol malgré les évidences).

19



En résumé, il faut préparer, ses vols et anticiper.

Vigilance, sommeil, fatigue, stressLa vigilance et le sommeil

On appelle vigilance l’état d'activation (à différencier du sens commun qui signifie attentif). Elle peut varier entre le sommeil profond et l'excitation extrême.Le sommeil comporte plusieurs stades :

la veille active, seul état dans lequel nous sommes capables de porter attention à un sujet particulier

la veille diffuse, état transitoire entre la veille et le sommeil le sommeil à ondes lentes, période de récupération physique et de

reconstitution des réserves énergétiques, y compris pour le système nerveux (glucogène stocké dans les cellules nutritives des neurones).

le sommeil à ondes rapides (ou sommeil paradoxal), période au cours de laquelle ont lieux les rêves, elle permet la restructuration de la mémoire

Le sommeil est caractérisé par une succession de 4 à 6 cycles comprenant un sommeil profond, puis un stade transitoire ou l'éveil. Ces cycles durent de une heure et demi à deux heures. En seconde partie de nuit, les cycles comprennent de plus en plus d'épisodes de sommeil paradoxal.

Le besoin en sommeil est une donnée génétique individuelle. Chez les personnes âgées, il est plus léger et s'accompagne de nombreux réveils nocturnes.

Le manque de sommeil est dangereux pour le pilote. Il provoque une sensation de fatigue physique, de tête lourde, des troubles de l'attention et de la mémoire, une vulnérabilité aux illusions sensorielles (plus particulièrement en vol de nuit ou aux instruments), rend irritable et agressif.

La vigilance varie de manière cyclique, sur une période de 24 heures (rythme circadien) :

les performances liées aux activités sensori-motrices sont minimales vers 6 heures du matin et maximales vers 18 heures

les performances intellectuelles sont meilleures le matin

Le rythme circadienLa fatigueLa fatigue correspond à la consommation des ressources énergétiques disponibles

et à l’accumulation de toxines résultant de l’activité physique ou intellectuelle. Ses symptômes peuvent être d'ordre physique (lourdeur ou douleur musculaire), psychologique (difficulté de concentration), ou les deux.

La fatigue affecte la performance : par exemple un vol de trois heures effectué en conditions météorologiques difficiles entraînera une grande fatigue pouvant avoir des conséquences non seulement sur l’atterrissage, mais également sur les capacités de jugement du pilote. Elle peut même apparaître en l'absence d'activité : la performance se dégrade au-delà de 8 heures d'activité, et d'une façon plus accentuée au delà de 12 heures d'éveil

Le stressLe stress est à l'origine un mécanisme d'adaptation. Il permet à l'être vivant de

mobiliser de l'énergie afin de pouvoir combattre ou fuir. Évidemment, aucune de ces deux solutions ne s’avère très adaptée dans un poste de pilotage, c’est tout le problème du stress en vol !

Le stress peut être déclenché par plusieurs facteurs :- Les agressions physiologiques externes (blessures, température ;

humidité, bruit) ou internes (faim, soif, fatigue, manque de sommeil)- Les situations ou compétences inadaptées : situation inattendue et

dégradée en vol sans solution connue, test, pression temporelle, surcharge de travail, incompréhension (les faits ne correspondent plus à ce qu’on attend)

- Les changements dans le quotidien : tout changement, même volontaire, dans le quotidien provoque un stress plus ou moins fort selon les individus et les circonstances et contribue à ce qu’on appelle le stress chronique

- L'anxiété (capacité à imaginer des risques à venir).Contrairement à la peur qui est une réaction à un danger bien identifié, l’anxiété est un sentiment diffus qui ne se réfère à rien de précis. Mais elle provoque néanmoins un stress

Le stress évolue par phase : Phase 1 : réaction d'alarme (libération d'adrénaline, augmentation

des rythmes cardiaques, respiratoires et de la pression sanguine, libération des réserves du foie, ralentissement des fonctions non liées à la fuite ou à la défense en particulier les fonctions digestives – bouche sèche- et les fonctions cérébrales supérieures)

Phase 2 : phase de résistance (le cortisol permet la transformation rapide des sucres en graisse pour prolonger la mobilisation musculaire une fois les réserves de sucre directement disponible

19



épuisées. De plus, le cortisol a un effet sur la mémorisation, ce qui expliquerait la mémoire intense qui est conservée des situations très stressantes.)

Phase 3 : l'épuisement (les ressources énergétiques s'amenuisent, les toxines s'accumulent, l'épuisement peut mener jusqu'a la mort)

Les effets du stressLe stress augmente les performances des activités physiques, mais a des effets

nettement négatifs sur les fonctions faisant appel aux ressources mentales : la pensée devient réductrice, le comportement est hyperactif, il y a régression vers les acquis les plus anciens. Certains individus sous l'effet du stress deviennent agressifs, d'autres au contraire sont totalement passifs.Afin de limiter le stress, le pilote doit : préparer ses vols, adapter la difficulté à ses compétences, s'entraîner régulièrement et ne pas voler en cas de problèmes physiques (fatigue, manque de sommeil), familiaux ou professionnels importants. Si, malgré tout, le pilote se retrouvait en situation de stress, il lui est conseillé de: contrôler sa respiration, faire simple, demander de l'aide (radio).

La fiabilité humaine et les erreurs humainesLa notion d'erreurLes erreurs ne sont pas des anomalies de fonctionnement mental, mais une

conséquence de nos capacités mentales et de notre intelligence.Un élément très important est l'effet particulièrement négatif de la pression du temps sur la fiabilité humaine.

Paradoxalement, les erreurs ont un effet positif sur la sécurité, car elles augmentent les marges de sécurités et régulent le niveau d'attention et le degré de surveillance. A plus long terme, elles constituent une composante incontournable de l'apprentissage grâce à la mémorisation..Il y a 3 grandes familles d'erreur :

les erreurs de routine : elles concernent les séquences d'action effectuées très régulièrement. Il faut donc utiliser des check-lists en prenant son temps et en se concentrant sur ce que l'on fait

les erreurs de règle : elles consistent soit à appliquer une procédure ou une solution inappropriée, soit à mal exécuter la bonne procédure

les erreurs de modèle : elles consistent à utiliser un modèle inadéquate pour comprendre la situation ou résoudre une situation

Erreur de représentation

Dans ce genre d'erreur, il y a non conformité globale, mais des points d'ancrage conformes à la réalité, perçus comme des anomalies et que le pilote cherche à réinterpréter.

Prévention des erreurs contrôler le résultat des actions critiques utiliser les aides disponibles, en particulier les check-lists reconnaître ses erreurs et ajuster son comportement en conséquence préparer soigneusement ses vols ne pas prendre de décision complexe sous une forte contrainte de temps

Relation homme machine

Le degré élevé d’automatisation et d’interdépendance des systèmes

CNS/ATM (communications, navigation et surveillance/gestion du trafic aérien)

soulevait un certain nombre de questions en matière de facteurs humains. En outre,

l’automatisation beaucoup plus poussée de ces systèmes par rapport aux systèmes

classiques crée des défis supplémentaires pour ceux qui sont chargés de concevoir et

de donner la formation. La question la plus importante touchant l’interface homme-

machine est la capacité, pour l’opérateur humain, de maintenir sa conscience de la

situation. Un des sous-produits d’une conscience dégradée de la situation est l’erreur

de mode, que l’on définit comme la défaillance du système homme-machine par

laquelle l’homme perd le sens de la configuration présente de la machine, et la

machine interprète les interventions de l’homme différemment de ce qu’il a à l’esprit.

En prenant dûment en compte le système homme-machine, on peut anticiper

les erreurs de mode et les éliminer dès le stade de la conception.

L’intervention des experts en facteurs humains dès le stade de la conception

peut entraîner un surcoût au départ, mais ces frais ne surviennent qu’une seule fois

19



pendant la vie utile du système. Il est convenue que remédier aux imperfections des

interfaces homme –technologie par la formation exigerait une formation continue et

serait plus coûteux.». La formation a un rôle fondamental à jouer dans la mise en

oeuvre des systèmes CNS/ATM, mais il a elle ne devait pas servir à compenser une

conception imparfaite ou non optimale de l’interface homme-technologie. L’un des

principaux objectifs de la tâche de l’OACI relative aux besoins en planification et en

formation des ressources humaines est d’analyser les modifications à apporter aux

profils des emplois de l’aviation civile.

SYSTEMES HOMME MACHINE Le système homme-machine constitue le concept de base de la théorie ergonomique (figure 1), il circonscrit l’objet de l’analyse ergonomique. La définition des caractéristiques du système homme-machine est essentielle dans l’analyse du travail : L’homme et ses caractéristiques physiques,

psychologiques, cognitives, socioprofessionnelles, etc. ; La machine (matérielle ou immatérielle) et ses

caractéristiques en termes d’interface, de modes de fonctionnement, de niveau d’automatisation, de fiabilité, etc.

D’autres éléments essentiels et/ou contextuels sont pris en compte : l’organisation du travail, les différents supports d’interaction homme-machine (procédures, interfaces, etc.), les moyens de communication, etc.

L’ergonomie, et plus précisément l’analyse du travail, a pour objet d’étude les interrelations et les interactions contextuées entre les deux composantes du système homme-machine. La documentation opérationnelle et les procédures définissent les règles et les modalités d’interaction, et donc le cadre de ces interactions, et en délimite le champ. Pour l’ergonome, il s’agit de prescriptions souvent élaborées par le service des méthodes à partir de la documentation technique du constructeur, il a donc pour objectif d’identifier les résultats de l’application de ces prescriptions dans un contexte

opérationnel fluctuant (aléas, incidents, pannes, etc.), d’identifier les tactiques et les stratégies de l’opérateur pour arriver à produire en gérant l’ensemble des aléas.

Composantes du systèmeL’opérateurL’opérateur humain est

relativement stable du point de vue de ses caractéristiques intrinsèques mais il subit des évolutions non négligeables induites par l’élévation du niveau de vie et par l’environnement technologique. Ces caractéristiques doivent être prises en compte dans la conception des outils et des dispositifs techniques.

← Du point de vue des caractéristiques physiques, de génération en génération, les données anthropométriques évoluent, l’ergonome s’intéresse particulièrement aux segments corporels. Les résultats des études anthropométriques ont permis de dégager pour l’ergonomie deux aspects principaux : la prise en compte dans une même population de l’évolution des segments

corporels en vue du dimensionnement adéquat des postes de travail : les différences sont directement liées aux changements qualitatifs dans les conditions de vie;

la prise en compte des différences notables des segments corporels des populations de différentes régions du monde : des tables des segments corporels existent et doivent intégrer des évolutions intrinsèques dans une même population.

Ces deux premiers points nécessitent en complément une prise en compte des différences entre individus d’une même population.Le non-respect de ces aspects entraîne une gêne des opérateurs, une astreinte et en conséquence des postures ou des actions de compensation qui à long terme conduisent soit à une pathologie, soit à un terrain incidentogène.La globalisation de la production entraîne la nécessité d’intégrer cette dimension.

← Du point de vue des caractéristiques psychocognitives, le travail à dominante mentale est une réalité forte. Cela a pour première conséquence une sollicitation cognitive croissante : il s’agit pour l’opérateur de suivre l’évolution de son procès industriel à travers des représentations dynamiques des états du dispositif

Figure 1 - Organisation homme-machine dans un système élémentaire

http://www.techniques-ingenieur.fr/page/s7610avprop0001/ergonomie-systeme-homme-machine---introduction.html#figure-sl3907067-web

19



technique. Plus globalement, l’ensemble des produits technologiques ludiques, comme ceux impliqués dans un processus de production, comporte des fonctions automatisées concurrentes à l’activité (mentale) de l’opérateur qui à tout moment doit savoir où en sont les automatismes mis en jeu. Ces nouvelles aptitudes, qui sont de plus en plus précoces, ont pour genèse les activités ludiques au cours desquelles, dès le jeune âge, les futurs opérateurs acquièrent des schèmes mentaux les familiarisant avec la conduite de dispositifs informatisés, automatisés, à travers des interfaces homme-machine (IHM) présentant, et représentant, une réalité souvent complexe et dynamique. La conception des systèmes du futur doit prendre en compte ce nouveau profil cognitif des opérateurs. Des études montrent déjà des différences notables de comportement entre les jeunes pilotes et des pilotes plus expérimentés coopérant dans un cockpit de nouvelle génération (glass-cockpit), ces résultats montrent une aptitude particulière des premiers à l’utilisation des aides automatisées nonobstant tous les artefacts générés à la conception.La prise en compte de ces caractéristiques impactera deux domaines principaux : la conception des IHM et la formation des opérateurs.

Machine, interface homme-machine Les caractéristiques générales de la machine sont : son emplacement, sa

structure et sa configuration (commandes, présentation d’information, etc.), ses dimensions physiques, les matières premières ou les informations d’entrée, le processus de traitement et ses étapes, les produits finis (ou semi-finis) ou les informations de sortie, l’environnement du poste.

L’ergonome s’intéresse en particulier au support du dialogue avec l’opérateur, c’est-à-dire l’interface homme-machine. Les caractéristiques de l’IHM sont essentielles pour un pilotage optimal du dispositif technique. L’IHM doit permettre à l’opérateur de comprendre de manière opérationnelle les processus dont la machine est le siège, y compris les états limites et les dysfonctionnements caractérisés, et ainsi d’anticiper les dérives de la « machine ». L’IHM doit proposer une présentation des informations de pilotage du système pertinente au regard des caractéristiques physiologiques et cognitives de l’opérateur humain et pertinente avec la nature de l’activité, c’est la condition d’un guidage pertinent des actions de l’opérateur.

Guidage de l’interaction : procédures Le guidage de l’action de l’opérateur est la fonction principale des

procédures, la conception de celles-ci doit obéir à des règles tenant compte des deux composantes du système homme-machine :

le niveau de formation des opérateurs ;

les caractéristiques du fonctionnement réel du process et de l’IHM associé, y compris des écarts par rapport au fonctionnement nominal.

Citons quelques recommandations de conception. Les caractéristiques principales des procédures opérationnelles doivent être :

← la complétude : les procédures doivent donner toutes les informations nécessaires au guidage de l’action de l’opérateur ;

← la pertinence : les procédures ne doivent contenir que les informations utiles pour l’action de l’opérateur;

← l’ adaptabilité : adaptabilité aux opérateurs : les opérateurs au poste avec des niveaux de

compétence différents doivent pouvoir utiliser sans difficulté et sans erreur la procédure. Tous les aspects formels, syntaxiques et lexicaux doivent prendre en compte la diversité des opérateurs du poste,

adaptabilité aux conditions opérationnelles dont la variabilité est une des caractéristiques fortes.

Logistique opérationnelle : moyens de communicationPartie essentielle du travail moderne, les moyens de communication ne font

pas l’objet d’une intégration cohérente avec l’ensemble du dispositif technique. Les procédures de communication doivent prendre en compte les exigences opérationnelles.Les auteurs proposent de prendre en compte leur autonomie surtout pour les moyens portatifs, leur capacité en termes de zones couvertes, la qualité acoustique, le confort acoustique, la sensibilité à la météorologie, l’attribution pertinente des fréquences, le nombre de postes à pourvoir. Les dispositifs de communication de secours doivent faire l’objet d’un examen particulier, par rapport aux exigences des interventions d’urgence par exemple, et nécessitent dans tous les cas des exercices et une évaluation périodique au cours de simulations utilisant des scénarios réalistes.

Aides intelligentes, sécurités et alarmes Devant la complexité des systèmes techniques, des aides et des sécurités de

plus en plus nombreuses ont été introduites ; celles-ci peuvent par leur propre mise en jeu rendre plus complexe la situation de travail. Les règles de conception doivent inclure nécessairement :

← le respect de la compatibilité entre le système d’aide et les actions de pilotage du système, particulièrement en mode dégradé ;

← l’assurance de la parfaite lisibilité en temps réel par l’opérateur de l’action du système d’aide ou de la sécurité.

19



Pour ce faire, deux domaines sont concernés : la conception des interfaces et la formation des opérateurs.Les alarmes doivent quant à elles, au-delà du respect des caractéristiques psychophysiologiques de l’opérateur humain et des règles de présentation de l’information, obéir à une hiérarchisation intelligente définie à partir de scénarios réalistes et exhaustifs. Les cas de succession d’anomalies dans un contexte pénalisant doivent être particulièrement étudiés. La simulation est pour cela l’outil essentiel du concepteur, particulièrement dans la définition d’interfaces multimodales.

Formation La formation, telle qu’elle est dispensée dans la plupart des systèmes

sociotechniques, est principalement basée sur la documentation technique du constructeur, qui est bien souvent incomplète et surtout ne traite pas exhaustivement du fonctionnement réel avec ses aléas. C’est bien souvent directement en situation réelle (double poste) que l’opérateur commence à se construire un véritable savoir opérationnel.

L’objectif principal de la formation est de générer chez l’opérateur les représentations mentales les plus cohérentes avec le fonctionnement réel de la « machine ». Dans ce but et devant la complexité des systèmes, la formation doit favoriser :

1. la genèse chez les opérateurs de métaconnaissances pertinentes (connaissances permettant de générer d’autres connaissances) ;

2. la genèse de savoirs opérationnels actualisés ;3. la genèse de modes opératoires sécuritaires ;4. la genèse de modes opératoires favorisant la qualité de la production

Dysfonctionnements : incidents et accidents L’étude de la genèse des dysfonctionnements est une des problématiques

majeures de l’analyse ergonomique. Différentes approches concurrentes permettent d’analyser les processus d’incident et d’accident. Les démarches méthodologiques, en termes d’identification des facteurs contributifs, constituent une approche ayant l’avantage de prendre en compte la globalité de la situation de travail.

L’ergonome propose l’identification des facteurs contributifs dans l’analyse des incidents dans les systèmes pilotes. On propose une classification des facteurs contributifs à la base d’une approche de l’analyse des incidents et des accidents.

← Facteurs contributifs d’état du système technique (au sens large incluant les aides, la documentation, etc.) : il s’agit ici de l’ensemble des paramètres permettant

de caractériser le fonctionnement nominal du système et pouvant aussi constituer des indicateurs de dérive du système (pression, température, etc.).

← Facteurs contributifs d’état de l’opérateur : il s’agit ici des caractéristiques d’état de l’opérateur (niveau de formation et de qualification, formation de base, parcours professionnel et expérience, état psychique et physique, charge de travail, etc.).

Les caractéristiques de contexte sont notamment liées : au contexte opérationnel : phase (sous-phase) d’exploitation, phase de

récupération ; aux conditions atmosphériques (selon le niveau de pertinence) ; à l’organisation du travail (équipe, répartition des tâches, etc.).

← Facteurs contributifs activateurs : ce sont essentiellement les erreurs humaines, allant de l’erreur gestuelle d’activation d’une commande à l’erreur de représentation. Un des concepts centraux en ergonomie est celui d’erreur de représentation qui est le résultat d’une image décalée du système que l’opérateur pilote par rapport au fonctionnement réel du système. Les systèmes modernes étant souvent opérés à partir d’une représentation synthétique du dispositif technique et des processus dynamiques dont il est le siège (synoptiques des salles de contrôle, interfaces graphiques), les études ont montré que l’opérateur doit se forger sa propre image de la situation, qu’il actualise et enrichit en fonction de son expérience au poste, cette image opérative est le substrat sur lequel se fonde l’action de l’opérateur. Tout décalage avec la réalité entraîne des erreurs dites de représentation dans la gestion des processus de pilotage..

Intervention ergonomique. Analyse du travailAnalyse de la tâche L’analyse de la tâche pour l’ergonome constitue l’analyse de l’ensemble des

prescriptions relatives aux tâches exécutées au poste. Cette phase de l’analyse ergonomique permet de : situer cet ensemble de tâches par rapport à l’ensemble de l’activité productive ; détailler les conditions (optimales/théoriques) de production de l’activité au poste ; décrire l’enchaînement attendu des tâches ; identifier les procédures de guidage de l’action et le séquencement des actions

pour chaque opération ; identifier la documentation associée ainsi que tous les supports (officiels) de

l’activité.Analyse de l’activité

19



C’est la phase d’analyse du travail en situation réelle, c’est une phase essentielle et cruciale. L’ergonome se propose, après avoir posé des hypothèses sur les points critiques de l’activité de l’opérateur, de définir un protocole d’observation de l’activité en situation réelle (ou simulée). Plusieurs types d’analyses peuvent dès lors être opérés en fonction de la nature de l’activité et des hypothèses dégagées.

Mesure de l’écart Dans l’exécution d’un travail manuel et dans une perspective taylorienne, il est

relativement aisé de mesurer un écart entre les prescriptions et les prévisions du bureau des méthodes en comparant le nombre d’actions prévues et le nombre d’actions réalisées. En fait, ce constat recouvre une réalité plus complexe : le travail manuel a une composante mentale non négligeable qui permet d’adopter des stratégies opératoires, de faire des actions de récupération, de réguler la charge de travail, etc. Il est donc déterminant d’appréhender précisément cette composante essentielle de l’activité.

Phases de l’analyse ergonomique partant d’une demande La réalité des exigences industrielles et économiques impose à l’ergonome de

partir d’une demande, qui préside à toute intervention ergonomique et qui de fait oriente l’étude.

Les étapes d’un tel processus sont les suivantes :1. analyse de la demande ;2. analyse descriptive de la tâche qui débute par la délimitation du système

homme-machine;3. analyse orientée de l’activité;4. diagnostic mettant en évidence les dysfonctionnements du système homme-

machine ;5. recommandations comprenant les modifications et aménagements éventuels

du système homme-machine en termes de spécifications, de formation complémentaire, de reconfiguration physique du poste ou des interfaces homme-machine.

Spécifications génériques : présentation de l’information et commandes

Dispositifs de présentation de l’information Les dispositifs de présentation des données peuvent être classés d’après la

forme de l’information présentée (analogique, symbolique, etc.) ou de la fonction de l’information (planning, commandes, règles).

Le problème fondamental est celui du degré de compatibilité entre les indicateurs de données, les opérateurs et les éléments contrôlés.

La conception des dispositifs de présentation de données peut être faite d’après les fonctions et les relations entre indicateurs, aussi bien que d’après la fréquence d’utilisation ou les caractéristiques et la façon de travailler des opérateurs.

On s’efforce actuellement de respecter certaines règles de positionnement d’interrelation, de hiérarchisation des différents dispositifs de présentation de données. Mais, pour le futur, on tend à s’orienter pour les systèmes complexes vers une conception unifiée et intégrée des supports d’information.

Théorie générale de la présentation de l’information La présentation d’information a pour but d’envoyer un signal qui doit être

reçu et traité par l’opérateur. Or un signal est toujours accompagné d’un bruit (au sens de la théorie du signal). L’optimisation qualitative de la présentation de l’information peut être obtenue sur le principe d’une maximisation du rapport signal/bruit.

Il est clair que l’identification, la sélection et l’interprétation des données pertinentes dépendent, bien évidemment, de l’entraînement et peuvent changer avec l’expérience. Et cela à tel point que, pour concevoir un système de présentation de l’information, il faut non seulement prendre en compte la complexité des exigences diverses de l’opérateur, mais aussi la façon dont ces besoins évoluent dans le temps.

Informations dynamiques L’information peut être présentée et stockée sur divers supports matériels.

Elle peut indiquer une valeur instantanée, une tendance (moyenne, courbes), un dépassement de seuil ou une alarme. La disposition des différents organes d’information peut se faire de manières différentes (tableaux, schémas synoptiques, écrans, pupitres, etc.).

Les informations peuvent être des éléments de signalisation visuelle à deux positions, des signaux auditifs, des appareils de mesure et de contrôle analogiques ou numériques, des écrans cathodiques, des imprimantes, etc. Toutefois, l’écran de visualisation est devenu, sans aucun doute, le premier instrument de communication entre l’usager et le système.

Informations statiques

19



Les dispositifs statiques sont essentiellement constitués de schémas, de graphiques non susceptibles de se modifier ; ils se présentent comme une mémoire externe à l’opérateur, ils l’assistent en cas de besoin.

Les critiques des systèmes d’alarme conventionnels sont :1. manque de flexibilité du système annonciateur ;2. non-fiabilité (défaillances de l’équipement, mauvais placement des limites

figées, défaut de sélecteur de rang) ;3. non-priorité des alarmes (entraînant des avalanches, à charge pour l’opérateur

de faire le tri) ;4. non-spécificité d’un fonctionnement donné ;5. rôle annonciateur du système d’alarme non respecté (tout ou rien, car il n’y a

pas de possibilité de suivi de la variation des paramètres).En conséquence, il convient de procéder à :

1. une réduction du nombre d’alarmes ;2. une hiérarchisation des alarmes par ordre d’importance, avec éventuellement

un codage en couleurs différent selon le niveau ;3. une augmentation de la probabilité des alarmes ;4. une meilleure localisation des boutons de commande par rapport aux

alarmes ;5. une étude particulière des avertisseurs sonores en terme d’efficacité et de

confort pour les opérateurs ;6. une intégration de la présentation des alarmes, dans un contexte qui aide au

diagnostic, présentées sur un support logiciel plutôt que matériel, cela permettant une meilleure intégration des alarmes dans les informations liées au fonctionnement du processus et une plus grande souplesse dans leur présentation ;

7. une assistance à l’opérateur dans l’action qu’il va mener (par exemple, déclencher une check-list pour lui fournir une réponse correcte et complète).

Les efforts se portent aujourd’hui vers des supports techniques permettant, à partir d’un filtrage des alarmes, d’aider l’opérateur à reconnaître l’incident.

Dispositifs d’entrée

Généralités Dans un environnement automatisé, le contrôle primaire est exercé par les

systèmes de traitement de l’information et plus particulièrement les ordinateurs. L’opérateur, dans un rôle de superviseur du processus, interagit très activement avec le

système informatique. Pour cette raison, on accorde maintenant une très grande attention aux outils et techniques qui assurent l’interaction avec l’ordinateur.

Les techniques d’interaction communément utilisées sont les suivantes :1. interaction directe avec l’écran : fenêtre/écran tactile, crayon optique ;2. interaction indirecte avec l’écran : tablette, souris, joystick, boule, touches de

contrôle, curseur ;3. commande et entrée de données (localisation clavier) : touches de contrôle de

zone active, clavier alphanumérique, clavier fonction ;4. interaction non directe avec l’écran : soft keys, accord, voix, capteurs.

Ces techniques d’interaction permettent des tâches d’interaction principales :1. sélection : l’utilisateur fait une sélection à partir d’une série d’alternatives

présentées ;2. position : l’utilisateur indique une position sur l’écran interactif ;3. orientation : l’utilisateur oriente une entité dans un espace bidimensionnel ou

tridimensionnel ;4. cheminement : l’utilisateur indique une série de positions ou d’orientations

sur l’écran dans le temps ;5. quantification : l’utilisateur spécifie une chaîne de caractères qui seront

utilisés comme données ;6. ainsi que des tâches de contrôle :7. schéma : l’opérateur exerce un contrôle par la manipulation imagée de

représentations du système (en temps réel) ;8. tendance : l’utilisateur fait varier une caractéristique particulière de l’entité

présentée vers une nouvelle position, tandis que les caractéristiques restantes sont inchangées ;

9. manipulation : l’utilisateur déplace une entité sur l’écran dans un espace à deux ou trois dimensions ;

10. configuration : l’utilisateur change la configuration d’une entité présentée en deux ou trois dimensions.

Spécifications génériques du poste physiqueAspects anthropométriques. Posture et zone d’atteinte

Choix de la posture de base Le choix de la posture pour un opérateur doit tenir compte des exigences

réelles du travail. Si la posture assise est en effet le bon choix dans la plupart des cas, il peut exister des situations de travail pour lesquelles il y a inadéquation entre ce type de posture et les contraintes.

19



Exemple : Senach a montré dans l’étude d’un poste de commande du RER qu’un

régulateur pouvait alterner très fréquemment la position assis/debout (de l’ordre de 14 fois par heure). Pour l’opérateur, l’utilisation de sièges conventionnels devient alors très coûteuse sur le plan énergétique. De plus, en situation dégradée, les régulateurs travaillent debout, si bien que les commandes diverses et la table de travail sont hors d’atteinte ; il peut donc être préférable parfois de concevoir un poste assis-debout, c’est-à-dire un poste dont le siège est à une hauteur telle que le tronc soit au même niveau, que l’opérateur soit assis ou debout.

Figure 2 - Arc horizontal de portée du bras et aire de travail sur une table Pour la posture assise classique adoptée dans la majorité des postes (qui

comportent tous des écrans), l’attention se portera spécialement sur les parties du corps impliquées : bras, colonne vertébrale, bassin, jambes, etc., et sur la musculature du dos, du cou. Il faut essayer de minimiser les contraintes à ces niveaux, mais il doit être clair que même la position la plus favorable devient pénible à la longue. L’aménagement ergonomique du poste ne cherchera pas, comme on le croit souvent, à multiplier à tout prix les systèmes de réglage pour figer l’opérateur dans une posture dite optimale. La liberté et la faculté de changer de position doivent être préservées. Zones d’atteintes et données dimensionnelles

Pour une bonne conception des emplacements des commandes, des outils ou de divers accessoires, il est important de déterminer l’espace nécessaire aux bras et aux mains pour actionner, saisir ou déplacer des objets. La figure 2 présente quelques valeurs correspondant à un type de population active actuelle. Champ visuel, angles visuels et position de la tête

Le champ visuel est la partie de l’environnement perçue par les yeux quand ceux-ci et la tête restent fixes. Seuls les objets se trouvant à l’intérieur d’un cône de 1˚

d’apex sont localisés distinctement. À l’extérieur de ce cône, les objets deviennent progressivement moins distincts et s’effacent. Ainsi dans la lecture, par exemple, les yeux bougent par saccades.Le champ visuel peut se diviser en trois parties (figure 3) :

← aire de vision distincte : angle vertical de 1˚ ;← champ intermédiaire : angle vertical de 40˚ ;← champ périphérique : angle vertical de 40 à 70˚.

Les objets situés dans le champ intermédiaire ne sont pas vus précisément, mais on peut distinguer les mouvements et les forts contrastes ; la vigilance est maintenue en portant son regard d’un objet à un autre. Le champ périphérique est limité par le front, le nez, les joues ; les objets situés dans cette région ne sont distingués que s’ils bougent.Au niveau du poste, lorsque l’opérateur est assis et lit, l’angle de vision devrait être compris entre 32 et 44˚ au-dessous du plan horizontal pour assurer une position idéale de la tête. La tête est alors inclinée vers l’avant d’environ 20˚ par rapport à la verticale. Un problème important est que l’utilisateur qui regarde le clavier adopte forcément une position trop inclinée de la tête, ce qui entraîne des efforts musculaires excessifs au niveau de la nuque et du dos.

Les mouvements de la tête sur le côté et vers le bas sont moins nocifs que vers le haut. Mais s’ils sont répétés fréquemment (consultation d’un document) et avec une grande amplitude (qui peut aller jusqu’à 45 à 70˚ en tournant également le tronc), ces mouvements sont fatigants Acuité visuelle

C’est l’aptitude à percevoir les détails les plus fins des objets et des surfaces.En plus des caractéristiques de taille et d’éloignement de l’objet, l’acuité dépend de l’éclairement et de la nature des objets perçus :

← l’acuité visuelle augmente avec le niveau d’éclairement (figure 4) ;← l’acuité visuelle augmente avec le contraste entre l’objet et son

environnement immédiat ; elle est plus importante dans les contrastes faibles (figure 5) ;l’acuité visuelle est plus grande dans le cas de symboles sombres sur fond clair.

http://www.techniques-ingenieur.fr/page/s7610niv10005/specifications-generiques-du-poste-physique.html#figure-sl3907111-web




19



Figure 3 - Angles définissant le champ visuel

Figure 4 - Variation de l’activité visuelle en fonction de la luminance

Figure 5 - Variation de l’acuité visuelle en fonction de la luminance de fond pour trois contrastes différents C1, C2, C3

Dans des conditions normales d’éclairement, pour que les symboles, chiffres ou lettres puissent être reconnus et distingués, leur grand axe doit apparaître sous un angle visuel minimal qui vaut environ 12 min d’arc. En conséquence, on peut calculer que des chiffres inscrits sur un écran distant de 1,80 m doivent avoir au moins 6,5 mm de hauteur, ou encore que des symboles sur un schéma distant de 5 m doivent avoir 18 mm de hauteur.On peut admettre que des textes ou des symboles invariables restent à cette limite inférieure parce que le personnel les connaît par cœur. Les informations variables qui

19



sont généralement représentées sur écran devraient apparaître plus grandes, pour plus de sûreté.

Éclairage Toute solution pour l’éclairage est un compromis ; en cas d’utilisation

d’écrans cathodiques, on doit considérer plusieurs paramètres. Certains de ces paramètres varient :

← l’éclairement, qui est partiellement donné par la lumière du jour ;← le contraste et la luminance de l’écran (pour les réglages de l’écran).

D’autres paramètres sont invariants et fixés dès la conception de la salle :← l’éclairement si le local est aveugle ;← la luminance des surfaces (murs, pupitres, etc.) ;← les coefficients de réflexion (coefficient inférieur à 0,6 et tendant vers 0,4

pour les surfaces de travail).L’important est que tous ces paramètres soient indépendants. On conseille un niveau d’éclairement minimal de 200 lux quelle que soit la difficulté visuelle de la tâche.On peut, certes, aller au-dessous pour les tâches d’observation stricte d’écrans cathodiques. Mais, même dans le cas de l’éclairage des salles de contrôle radar, on tend à préconiser un niveau général d’éclairement assez important. Un consensus existe actuellement autour de 300 lux, valeur d’éclairement minimale autorisant la tâche de lecture ou d’écriture sur papier dans des conditions acceptables.Dans ces conditions, il existe déjà une réflexion diffuse sur l’écran, mais qui peut être réduite en choisissant des écrans ayant un coefficient de réflexion diffuse le plus bas possible. La valeur de 500 lux doit être considérée comme un maximum à ne pas dépasser dans les zones de travail avec écrans.

Le lecteur est invité à consulter l’article Éclairage : données de base [C 3 340].

Figure 6 - Appréciation subjective du confort thermique en fonction de la température et de l’hygrométrie

Température Le consensus, en ce qui concerne l’environnement thermique, est que les

niveaux confortables soient et puissent être maintenus dans l’espace de travail (figure 6).Les résultats expérimentaux concernant les effets de la chaleur sur le travail sont mitigés. Des auteurs rapportent qu’une température de 32 ˚C peut améliorer la performance pour certaines tâches tandis qu’elle la dégrade pour d’autres.Les effets des basses températures sur la performance n’ont pas été étudiés de façon aussi importante que les effets des températures élevées. Les différences individuelles dans la réponse au froid interagissent avec des niveaux d’activité différents pour produire divers effets. Lorsqu’un environnement froid est nécessaire, les concepteurs doivent prévoir des protections individuelles et entraîner le personnel de façon qu’il assure raisonnablement son activité.Le département de la Défense aux États-Unis recommande les niveaux de température suivants :

← température au-dessous de laquelle on ne peut descendre : 18,3 ˚C ;← température maximale de l’air conditionné : 29 ˚C.


http://www.techniques-ingenieur.fr/book/c3340/lumiere-et-couleur.html

19



Bruit Le problème du bruit ne se pose pas, en principe, en terme de sécurité dans les

salles de contrôle. Mais le bruit peut affecter le bien-être et la performance de l’opérateur :

← en perturbant les communications orales (figure 7) ;← en masquant des informations sonores pertinentes en provenance des

machines ;← en causant des distractions ou de l’agacement.

Dans les deux premiers cas surtout, cela peut avoir des répercussions immédiates sur la qualité de la sécurité du système. On notera que le bruit distrayant ou agaçant peut être d’un niveau très faible et que cela ressortit plutôt au domaine psychologique.On recommande un niveau sonore de fond à ne pas dépasser de 65 dB et on préconise l’utilisation de matériaux acoustiques propres à limiter les temps de réverbération à 1 s au plus.Le lecteur est invité à consulter les articles Biophysique sensorielle. Acoustique

physiologique [E 5 110], Effet du bruit sur l’homme [G 2 720] et Acoustique

industrielle [R 3 120].

Figure 7 - Niveau de voix requis en fonction de la distance entre les interlocuteurs et du niveau sonore ambiant

Espace de manœuvre L’environnement physique doit être assez spacieux pour permettre aux

opérateurs de circuler de façon aisée pendant qu’ils effectuent leurs tâches et d’assurer correctement la maintenance de routine. Au-delà des contraintes architecturales, avec les règlements de sécurité pour les passages, on peut donner les valeurs suivantes :

← un minimum de 125 à 130 cm doit séparer la face avant d’une rangée d’équipements de l’arrière de la suivante ;

← chaque opérateur à son poste doit disposer d’un espace libre de 80 cm en largeur et 90 cm en profondeur au minimum ;

← lorsque deux rangées d’équipements se font face, avec plus d’un poste de travail individuel entre elles, un minimum de 240 cm est nécessaire.

ConclusionL’enjeu réel de la conception optimale des postes de travail du futur et de

l’amélioration des postes de travail existants est double :← une meilleure prise en compte des caractéristiques physiques,

anthropométriques, psychophysiologiques, cognitives de l’opérateur humain ;← une intégration optimisée des nouvelles technologies dans les postes par

l’utilisation de méthodologies de simulation permettant de reproduire un contexte réaliste.

L’ergonomie est une authentique science de l’ingénieur qui, tout en empruntant des connaissances aux sciences académiques, aux sciences dites humaines, à la physiologie et à la psychologie, traduit celles-ci en savoirs pratiques permettant non seulement d’optimiser les postes de travail mais aussi de réguler la charge de travail, d’améliorer et de sécuriser les processus de travail. Enfin, l’ergonomie permet d’améliorer notre connaissance des processus d’incident et d’accident et de proposer des recommandations permettant une prévention efficace par l’identification exhaustive des facteurs contributifs et leur traitement approprié.


http://www.techniques-ingenieur.fr/book/e5110/biophysique-sensorielle--acoustique-physiologique.html

http://www.techniques-ingenieur.fr/book/g2720/effet-du-bruit-sur-l-homme.html

http://www.techniques-ingenieur.fr/book/r3120/acoustique-industrielle.html

Documents

Facteur Humain Cours