Raisonnement causal et modélisation de l'activité cognitive d'opérateurs de chaufferie nucléaire navale

par Pascal Salazar-Ferrer

Thèse de doctorat en Lettres

Sous la direction de Claude Bastien.

Soutenue en 1995

à Aix-Marseille 1 .


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  • Résumé

    Le raisonnement causal est intimement lie a l'activite cognitive des operateurs de procede complexe. Il intervient notamment dans le diagnostic, la prediction de l'etat futur normal ou anormal d'un systeme, et l'explication. En ergonomie cognitive, les modeles classiques de l'activite fondes sur des modeles fonctionnels (analyses fins moyens) ont neglige le raisonnement causal. Un cadre theorique est defini ici pour mieux caracteriser le raisonnement causal et ses difficultes chez les operateurs en controle de procede. Cette synthese integre des approches generalement distinctes des sciences cognitives liees notamment a la physique qualitative, aux systemes a base de connaissance, et a la psychologie cognitive. Plusieurs caracteristiques du raisonnement causal sont identifiees : le pretraitement de contraintes simultanees, l'aspect visuo-spatial, le caractere incertain et revisable du raisonnement. De plus, deux composantes du raisonnement causal sont mises en evidence : une phase de construction d'un modele causal ( le raisonnement par abduction) et une phase de raisonnement su un modele constitue ( la simulation causale). Le modele propose sert de cadre pour l'interpretation d'erreur humaines en conduite simulee de chaufferie nucleaire navale. Dans le cadre methodologique de l'analyse critique d'incidents (roth 92), on propose une classification des erreurs et des difficultes lies au raisonnement causal en fonction de caracteristiques "de surface" du raisonnement causal. A l'origine de ces difficultes, des activites elementaires du raisonnement causal sont identifiees. Les consequences pratiques sont orientees vers la specification fonctionnelle des interfaces homme-machine et des systemes d'aide a la conduite.


  • Résumé

    In complex industrial process control, causal reasoning appears as a major component in operators cognitive tasks. It is tightly linked to diagnosis, prediction of normal and failure states, and explanation. However, cognitive ergonomics models, while emphasizing the functional (goal means) approach, don(t provide a precise framework for causal reasoning. This work provides a detailed review of litterature in causal reasoning. A synthesis is proposed as a model of causal reasoning in process control. This model integrates distinct approaches in cognitive sciences : especially qualitative physics, bayesian networks, knowledge-based system, and cognitive psychology. Several properties of causal reasoning are defined : the preprocessing of simultaneous constraints, the visuol-spatial task, the uncertain and revisable nature of causal reasoning. Moreover, we point out two main components in causal reasoning : the synthesis of the causal model (abductive reasoning) and the reasoning upon an existing causal model (causal simulation). Our model defines a framework for the analysis of causal human error in simulated naval nuclear power plant fault management. Through the methodological framework of critical incident analysis (roth 92) we define a classification of errors and difficulties linked to causal reasoning. This classification is based on shallow caracteristics of causal reasoning. As an origin of these errors, more elementary component activities in causal reasoning are identified.

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