Conscience de la situation d'équipe en environnement collaboratif complexe et à risques : impact de l'introduction d'interfaces automatisées dans les SNA (Sous-marins Nucléaires d'Attaque)

par Vincent Tardan

Projet de thèse en Ergonomie

Sous la direction de Françoise Darses et de Léonore Bourgeon.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Sciences du Sport, de la Motricité et du Mouvement Humain , en partenariat avec Département Action et Cognition en Situation Opérationnelle (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 04-01-2016 .


  • Résumé

    Contexte De nombreuses activités opérationnelles militaires se déroulent aujourd'hui au sein de systèmes socio-techniques complexes induisant un environnement collaboratif complexe caractérisé par de multiples interactions entre opérateurs et équipes d'opérateurs devant interagir pour exécuter des tâches interdépendantes afin d'atteindre un but global commun. Ces activités se déroulent également sous fortes contraintes pouvant impacter la performance opérationnelle. Evoluant dans ce type d'environnement au sein des sous-marins d'attaque (SNA), les sous-mariniers doivent répondre aux objectifs de mission qui leur sont assignés, représentant un but global pour l'ensemble des opérateurs. Ceux-ci sont répartis en équipes sur des domaines spécifiques pour lesquels chaque membre d'équipe réalise des tâches spécifiques liées à son domaine de compétences et visant des sous-buts particuliers. Cette organisation est donc complexe puisque chaque équipe est organisée sous forme de coopération distribuée avec un chef d'équipe responsable des actions engagées. Toutes les équipes entre elles sont organisées également en coopération distribuée sous la responsabilité du commandant du bâtiment. A chaque niveau de cette organisation, la construction d'une représentation correcte de la situation est primordiale pour maintenir un niveau de sécurité satisfaisant. Aussi, dans cet environnement complexe, le recueil d'informations et leur partage constituent les processus principaux mis en œuvre par tous les opérateurs et leur chef d'équipe. Or, le partage d'information a été identifié comme un élément essentiel dans la construction d'une conscience de la situation de qualité (Endsley & Jones, 2001). Trois étapes itératives du processus d'élaboration de la conscience de la situation sont identifiées par Endsley (1995) et orientées vers des processus de prise de décision. Elles sont modélisées comme suit : une étape de perception des éléments de la situation (Niveau 1), une étape de compréhension des éléments de la situation (Niveau 2) et une étape de projection de l'état futur des éléments de la situation (Niveau 3). Ce modèle, initialement individuel, a été étendu de façon à prendre en compte la dimension collective de la conscience de la situation des opérateurs (Kaber & Endsley, 1998). Plusieurs approches du modèle de conscience de la situation ont été développées mais elles ne proposent pas toutes des méthodes d'évalu ation permettant de les confronter à l'expérimentation scientifique (Millot, 2015). Objectifs scientifiques L'objectif scientifique du projet de recherche est d'enrichir les modèles décrivant les processus collaboratifs nécessaires à l'élaboration d'une conscience de la situation dans un environnement sociotechnique et collaboratif complexe. L'objectif appliqué sera d'établir l'influence des modalités de présentation des informations sur les processus d'élaboration d'une conscience de la situation d'équipe et sur la qualité des prises de décision lors de la gestion d'évènements imprévus à risques, à travers la comparaison de l'activité des équipes du module sécurité-plongée sur le SNA actuel et sur le SNA de nouvelle génération. Une première action de recherche « Collectif », menée actuellement par notre équipe sur les modes de coopération au sein du module sécurité-plongée, a permis de mettre en évidence que l'activité du chef d'équipe, le Maître De Centrale (MDC), était principalement portée sur le recueil d'informations à partir de celles fournies par les interfaces et par celles transférées par les membres de l'équipe, le MDC devant alors construire une représentation de la situation qu'il doit synthétiser pour justifier des propositions de plans d'actions auprès de son supérieur hiérarchique représentant le commandement. Dans ce contexte, la conception des interfaces revêt une importance cruciale tant pour la détection rapide des informations pertinentes signalant les évolutions de la situation que pour faciliter la compréhension des évènements imprévus et pour mettre en œuvre les actions efficaces. Dans le module Sécurité-Plongée du SNA actuel, le MDC ne disposant pas d'interface spécifique, celles-ci doivent également pouvoir faciliter la détection et la vérification des informations et des actions effectuées par les opérateurs par le MDC. L'action de recherche « Immersion », dans laquelle s'inscrit ce projet de thèse vise à étudier l'impact de l'introduction d'interfaces que l'on pourrait qualifier de non ostensibles sur l'activité collective, et en particulier sur la prise et le transfert d'informations au travers de différentes modalités. En effet, les interfaces des SNA de nouvelle génération ont notamment pour spécificité de centraliser les informations sur des dispositifs individuels ce qui a des conséquences sur le type d'informations du système partagées par les opérateurs. De plus, le chef d'équipe disposera dans les futurs SNA d'une interface individuelle leur permettant de superviser l'activité des opérateurs de son module. Nous faisons l'hypothèse que cela aura une influence sur les modalités de partage de l'information entre les opérateurs et par conséquent sur la manière avec laquelle ces opérateurs construisent une représentation dynamique de la situation. Méthodologie La méthode consistera dans un premier temps en une revue bibliographique qui permettra de formuler les hypothèses de recherche, et ce dans le but de concevoir le protocole de recherche. Dès lors que la livraison du simulateur de nouvelle génération nous le permettra (prévue pour l'été 2016), nous effectuerons une comparaison des modalités d'interaction multimodales entre les interfaces d'ancienne et de nouvelle génération. Ceci nous permettra d'élaborer nos hypothèses de recherches portant sur l'impact du changement d'interface sur les processus collaboratifs. Une première analyse de l'activité sera réalisée à partir d'observations in situ de phases d'entraînement des sous-mariniers au sein du simulateur de la future interface. Nous nous intéresserons plus particulièrement à la répartition des tâches de façon à savoir si elle reste inchangée par rapport à celle qui s'opérait avec les anciennes interfaces. Ces observations nous permettront d'élaborer un protocole expérimental de façon à déterminer l'influence des différentes modalités d'interaction sur la construction de la TSA (Team Situation Awareness). Pour cela, nous prendrons en compte la multi-modalité des interactions homme-machine et des interactions homme-homme, à la fois à des échelles intra-équipe et inter-équipes, et ce lors de la gestion d'évènements imprévus à risques. Une analyse des réseaux de communication nous permettra d'identifier les caractéristiques des interactions entre les opérateurs, et d'observer de façon globale l'impact de l'introduction de l'interface de nouvelle génération sur la communication. D'autre part, un travail documentaire aura préalablement été effectué de façon à identifier et analyser les différentes approches théoriques portant sur la conscience de la situation, ainsi que les méthodes d'évaluation qui leur sont associées. Plusieurs revues de littérature ont d'ores et déjà été réalisées à ce sujet et fournissent différents points de vue sur les approches existantes dans le domaine (Endsley, 2015; Millot, 2015 ; Salmon, 2012; Stanton, 2010; Wickens, 2008). Notre approche présente l'avantage d'évaluer la conscience de la situation au travers de deux méthodes distinctes ; une méthode d'évaluation prenant en compte le processus dynamique d'élaboration de la conscience de la situation d'équipe par le codage des niveaux de conscience de la situation mobilisés dans la communication verbale, et une méthode d'évaluation subjective obtenue lors des entretiens d'auto-confrontation. Ceci offre la possibilité de mettre en perspective les résultats obtenus par deux méthodes d'évaluation, et par conséquent d'enrichir notre analyse de ce modèle. Les moyens mis en œuvre de façon à réaliser ce travail seront les suivants : des enregistrements vidéo de l'activité, des débriefings techniques en présence des instructeurs et des opérateurs, des entretiens d'auto-confrontation qui pourront être réalisés à partir des vidéos de l'activité, mais aussi à partir des vidéos enregistrées par l'oculomètre avec les informations relatives à la direction du regard. La performance sera évaluée par les experts et prendra en compte à la fois la réussite opérationnelle et les aspects de sécurité. Résultats attendus Les résultats seront exploités dans une dernière phase de travail découpée en deux parties : les données relatives aux interactions verbales seront traitées dans un premier temps, et les données relatives aux interactions non verbales seront traitées dans un second temps. Les résultats obtenus à la suite de ces deux phases seront ensuite mis en relation de façon à évaluer l'influence des modalités de présentation des informations sur la nature des interactions au sein de l'équipe, sur les caractéristiques de la conscience de la situation élaborée par les opérateurs et sur la performance d'équipe (à la fois en terme de performance de sécurité et de performance opérationnelle). Nos premières hypothèses relatives à l'influence de l'introduction d'interfaces non ostensibles sur les interactions peuvent s'orienter vers deux sens distincts : dans un premier cas, on pourrait s'attendre à ce qu'une communication verbale accrue s'observe entre les opérateurs de façon à ce que le chef d'équipe recueille rapidement les informations dont il a besoin, sans avoir à aller les chercher sur son interface individuelle ; dans un second cas, l'hypothèse serait à l'inverse une utilisation préférentielle par les opérateurs de leurs interfaces individuelles, avec un transfert d'informations soutenu majoritairement par des dispositifs d'affichage. Des hypothèses peuvent aussi être élaborées quant aux déplacements du chef d'équipe au sein du module. Un dispositif individuel centralisant les informations pour cet opérateur pourrait avoir une influence sur ses déplacements, dans le sens où cela limiterait les déplacements qui pourraient lui être nécessaires pour aller chercher des informations sur les différentes interfaces. Cela soulève la question des caractéristiques de la communication verbale (chuchotements) et non-verbale (toucher l'épaule, montrer du doigt une information) identifiées au cours du projet « Collectif », et qui pourraient être affectées par une diminution des déplacements du chef d'équipe. On peut aussi se demander dans quelle mesure l'introduction de ce dispositif de centralisation de l'information pour le chef d'équipe pourrait permettre un prétraitement des informations de façon à faciliter les processus d'élaboration de la conscience de la situation (compréhension de la situation, anticipation de l'évolution des éléments de la situation). Enfin, nous pourrons nous intéresser à l'effet de plusieurs variables telles que les contrôles croisés, les vérifications mutuelles, les niveaux de conscience mobilisés dans les échanges verbaux ou encore la richesse des réseaux sociaux sur la performance et ce, au travers de l'analyse des données oculométriques et de l'analyse du contenu de la communication verbale. Les résultats permettront de proposer des recommandations sur l'organisation des interactions au sein des équipes efficaces et pouvant servir de support à la formation et à l'entraînement des équipes sur le SNA nouvelle génération. Ces recommandations pourront aussi participer à la conception d'un support pédagogique de formation ainsi qu'à la conception des futures interfaces. Enfin, notre travail pourra être utilisé pour la conception des formations Facteurs Humains Submarine Resource Management. Bibliographie Endsley, M. R. (1995a). Toward a theory of situation awareness in dynamic systems. Human Factors: The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society, 37(1), 32-64. Endsley, M. R., & Jones, W. M. (2001). A model of inter-and intrateam situation awareness: Implications for design, training and measurement. New trends in cooperative activities: Understanding system dynamics in complex environments, 7, 46-67. Endsley, M. R. (2015). Situation awareness misconceptions and misunderstandings. Journal of Cognitive Engineering and Decision Making, 9(1), 4-32. Kaber, D. B., & Endsley, M. R. (1998). Team situation awareness for process control safety and performance. Process Safety Progress, 17(1), 43-48. Millot, P. (2015). Situation Awareness: Is the glass half empty or half full?. Cognition, Technology & Work, 17(2), 169-177. Salmon, P. M., Stanton, N. A., & Young, K. L. (2012). Situation awareness on the road: review, theoretical and methodological issues, and future directions. Theoretical Issues in Ergonomics Science, 13(4), 472-492. Stanton, N. A. (2010). Situation awareness: where have we been, where are we now and where are we going?. Wickens, C. D. (2008). Situation awareness: Review of Mica Endsley's 1995 articles on situation awareness theory and measurement. Human Factors: The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society, 50(3), 397-403.

  • Titre traduit

    Team Situation Awareness in complex and risky collaborative environment : the impact of the introduction of automated interfaces in SSN (Ship Submersible Nuclear)


  • Résumé

    En cours de traduction