Ergonomie théorique de l’humain-machine : quels fondements épistémologiques pour une conception sûre ?

par Remi Nazin

Thèse de doctorat en Ergonomie

Sous la direction de Joseph Maurice Christian Bastien et de Didier Fass.


  • Résumé

    La conception sûre et le développement maîtrisé des systèmes humain(s)-machines(s)s est un enjeu majeur pour l’ensemble de la société et, spécialement, dans les domaines critiques comme les domaines militaire, aérospatial et médical qui sont amenés à évoluer conjointement, grâce aux progrès réalisés par l’automatisation. Parallèlement, les techniques disponibles pour assurer la mise en place de solutions répondant à ces besoins sont également en constante progression concernant leurs dimensions de puissance, efficacité énergétique, miniaturisation, ce qui correspond à la notion de convergence Nanotechniques-Biotechniques-Informatique-Sciences Cognitives.Tout cela rend nécessaire d’avoir une ergonomie théorique, non pas au sens parfois entendu d’un détachement de la pratique mais au sens d’une ergonomie fondée sur un cadre conceptuel et formel permettant de rendre intelligibles les méthodologies et normes utilisées à travers des principes généraux.Ainsi, l’ergonomie théorique n’est pas une théorie de l’ergonomie mais une théorie de l’anthropotechnique, qui cherche à développer une méthodologie et une épistémologie pragmatique, propre à apporter les fondements conceptuels à ce qui existe aujourd’hui et à permettre le développement futur de l’ergonomie comme champ scientifique. Elle repose sur l’idée centrale qu’à la base de toute Interface Humain(s)- Machine(s) se produit une interaction particulière ; l’interaction sémiotique.Cette interaction particulière, propre aux être vivants, est à la base de l’intégration entre l’individu et son environnement. C’est elle qui lui permet d’agir dans le monde en produisant de la signification à partir de la perception sensible. En envisageant l’humain comme un système biologique intégré, au sens de Chauvet, c’est à dire comme un système dont le comportement est le produit des couplages implicites à différents niveaux de structure, il est possible de fonder un paradigme postcognitiviste en psychologie générale. Le propre de ce paradigme est qu’il permet d’envisager le comportement de l’individu à partir de sa biologie et de façon non réductionniste.À partir des travaux de Chauvet et de Fass, il est possible d’établir une modélisation mathématique de ces phénomènes biologiques qui permette de formaliser les spécifications d’un système technique, à partir des exigences liées aux facteurs humains. Grâce à ce cadre conceptuel, il est possible d’analyser et de réformer certains outils précieux pour l’ergonome comme la critériologie de Bastien et Scapin dont nous proposons une généralisation à tous les systèmes techniques. Cette critériologie a pour fonction originelle de permettre qu’un système interactif réponde à un ensemble fondamental d’exigences liées aux facteurs humains. En la généralisant et en la formalisant, il devient possible d’envisager une modélisation des paramètres fondamentaux de l’interaction sémiotique.Cette approche aboutit dans une ontologie de conception, qui a pour ambition d’être un cadre formel de modélisation de l’interaction humain(s)-machine(s). Nous en proposons une application à MIDAS, outil de modélisation de la performance humaine, développé par la NASA. Le propos de cette ontologie est de permettre la modélisation de l’interaction de façon simultanée à la modélisation du comportement de l’utilisateur ce qui permet de mettre en évidence quels sont les paramètres hamartogènes d’une hypothèse de conception.Ainsi, l’usage d’ontologies de conception ouvre la voie à la construction de modèles formels, corrects par construction, de l’interaction humain(s)-machine(s) et de ses conditions optimales de mise en place, permettant ainsi une conception plus assurée des systèmes à dimension critique.

  • Titre traduit

    Summary Theoretical ergonomics of the human machine : which epistemological grounding for a safe design ?


  • Résumé

    The safe design and controlled development of human(s)-machine(s) systems is a major challenge for society as a whole and, especially, in critical areas such as the military, aerospace and medical fields that are brought to evolve, thanks to the progress made by automation. At the same time, the techniques available to ensure the implementation of solutions that meet these needs are also constantly increasing with regard to their power dimensions, energy efficiency and miniaturization, which corresponds to the notion of convergence between Nanotechniques-Biotechniques-Informatics-Cognitive Sciences.All this makes necessary to have theoretical ergonomics, not in the sense sometimes understood of a detachment of the practice but in the sense of ergonomics based on a conceptual and formal framework making possible to render the methodologies and norms used through general principles intelligible.Thus, theoretical ergonomics are not a theory of ergonomics but a theory of anthropotechnics, which seeks to develop a methodology and a pragmatic epistemology, capable of providing the conceptual foundations for what exists today and to allow the future development of ergonomics as a scientific field. It is based on the central idea that at the base of any Human(s)-Machine(s) Interface occurs a particular interaction ; semiotic interaction.This particular interaction, specific to living beings, is at the basis of the integration between the individual and his environment. It is what allows it to act in the world, by producing meaning from sensible perception. By considering the human as an integrated biological system, in the sense of Chauvet, as a system whose behavior is the product of implicit couplings at different levels of structure, it is possible to found a postcognitive paradigm in general psychology. The peculiarity of this paradigm is that it makes possible to envisage the behavior of the individual from his biology and in a non-reductionist way.From the work of Chauvet and Fass, it is possible to establish a mathematical modeling of these biological phenomena, allowing to formalize the specifications of a technical system, based on the requirements related to human factors. Thanks to this conceptual framework, it is possible to analyze and reform some valuable tools for the ergonomist like the criterium of Bastien and Scapin for which we propose a generalization to all technical systems. The primary function of this criterology is to allow an interactive system to meet a fundamental set of requirements related to human factors. By generalizing and formalizing it, it becomes possible to envisage a modeling of the fundamental parameters of the semiotic interaction.This approach results in a design ontology, which aims to be a formal framework for modeling human(s)-machine(s) interactions. We propose an application to MIDAS, a human performance modeling tool developed by NASA. The purpose of this ontology is to allow the modeling of the interaction simultaneously to the modeling of the behavior of the user which makes it possible to highlight what are the hamartogenic parameters of a given hypothesis of conception.Thus, the use of design ontologies opens the way to the construction of formal models, correct by construction, of the human(s)-machine(s) interaction and its optimal conditions of implementation, allowing a more assured design of critical systems.


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