Performance shaping factor based human reliability assessment using valuation-based systems : application to railway operations

par Subeer Rangra

Thèse de doctorat en Technologies de l'Information et des Systèmes : Unité de recherche Heudyasic (UMR-7253)

Soutenue le 03-10-2017

à Compiègne , dans le cadre de École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne) , en partenariat avec Heuristique et Diagnostic des Systèmes Complexes [Compiègne] / Heudiasyc (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Évaluation de la fiabilité humaine basée sur des facteurs affectant la performance en utilisant un modèle graphique d'incertitude : application à l'exploitation ferroviaire


  • Résumé

    L'homme reste l'un des éléments essentiels des opérations de transport modernes. Les méthodes d'analyse de la fiabilité humaine (HRA) fournissent une approche multidisciplinaire pour évaluer l'interaction entre les humains et le système. Cette thèse propose une nouvelle méthodologie HRA appelée PRELUDE (Performance shaping factor based human REliability assessment using vaLUation-baseD systems). Les facteurs de performance sont utilisés pour caractériser un contexte opérationnel dangereux. Le cadre de la théorie des fonctions de croyance et des systèmes d'évaluation (VBS) utilise des règles mathématiques pour formaliser l'utilisation de données d'experts et la construction d'un modèle de fiabilité humaine, il est capable de représenter toutes sortes d'incertitudes. Pour prédire la probabilité d'erreur humaine dans un contexte donné, et de fournir une remontée formelle pour réduire cette probabilité. La deuxième partie de ce travail démontre la faisabilité de PRELUDE avec des données empiriques. Un protocole pour obtenir des données à partir de simulateurs, et une méthode de transformation et d'analyse des données sont présentés. Une campagne expérimentale sur simulateur est menée pour illustrer la proposition. Ainsi, PRELUDE est en mesure d'intégrer des données provenant de sources (empiriques et expertes) et de types (objectifs et subjectifs) différents. Cette thèse aborde donc le problème de l'analyse des erreurs humaines, en tenant compte de l'évolution du domaine des méthodes HRA. Elle garde la facilité d'utilisation de l'industrie ferroviaire, fournissant des résultats qui peuvent facilement être intégrés avec les analyses de risques traditionnelles. Dans un monde de plus en plus complexe et exigeant, PRELUDE fournira aux opérateurs ferroviaires et aux autorités réglementaires une méthode permettant de s'assurer que le risque lié à l'interaction humaine est compris et géré de manière appropriée dans son contexte.


  • Résumé

    Humans are and remain one of the critical constituents of modern transport operations. Human Reliability Analysis (HRA) methods provide a multi-disciplinary approach: systems engineering and cognitive science methods to evaluate the interaction between humans and the system. This thesis proposes a novel HRA methodology acronymed PRELUDE (Performance shaping factor based human REliability assessment using vaLUation-baseD systEms). Performance shaping factors (PSFs) are used to characterize a dangerous operational context. The proposed framework of Valuation-based System (VBS) and belief functions theory (BFT) uses mathematical rules to formalize the use of expert data and construction of a human reliability model capable of representing all kinds of uncertainty. PRELUDE is able to predict the human error probability given a context, and also provide a formal feedback to reduce the said probability. The second part of this work demonstrates the feasibility of PRELUDE with empirical data from simulators. A protocol to obtain data, a transformation and data analysis method is presented. An experimental simulator campaign is carried out to illustrate the proposition. Thus, PRELUDE is able to integrate data from multiple sources (empirical and expert) and types (objective and subjective). This thesis, hence address the problem of human error analysis, taking into account the evolution of the HRA domain over the years by proposing a novel HRA methodology. It also keeps the rail industry’s usability in mind, providing a quantitative results which can easily be integrated with traditional risk analyses. In an increasingly complex and demanding world, PRELUDE will provide rail operators and regulatory authorities a method to ensure human interaction-related risk is understood and managed appropriately in its context.


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