27 novembre 2003

Considérations relatives aux facteurs humains

etproblèmes courants en matière de GPS

IFRAtelier sur l’avionique (Ottawa)

Présenté par

Waldemar Krolak

et

Michel Brulotte

27 novembre 2003

Aperçu• Principes de base et contexte• Documents réglementaires et consultatifs

sur la conception du poste de pilotage• Technologie de pointe dans le poste de

pilotage• Champ de vision principal• Installations GPS IFR; documents

consultatifs et problèmes relatifs aux indications externes

• Conclusions et discussions

27 novembre 2003

Discussion entourant les principes de base

et le contexte

27 novembre 2003

Erreur humaine dans le poste de pilotage

• Limite – Le pilote est un être humain : il est donc susceptible de commettre des erreurs.

• Sources d’erreur du pilote Mauvaise conscience de la situation Mauvaise compréhension du système Problèmes de doigts États physiologiques/psychologiques sous-

jacents

27 novembre 2003

Tolérance aux erreurs

• L’interface entre le pilote et l’aéronef doit tolérer les erreurs du pilote : Réduire la fréquence des erreurs Mettre le pilote au courant des erreurs Minimiser les effets des erreurs Permettre au pilote de récupérer de

ses erreurs

27 novembre 2003

Facteurs humains - défis

• Doivent être pris en compte dès que possible à l’étape de la conception.

• Aucune formule ne s’applique à toutes les situations. Une bonne conception nécessite des

connaissances spécialisées, de l’expérience, de la formation et du jugement.

27 novembre 2003

Qu’est-ce qu’un pilote doit connaître ou savoir?

• Le pilote doit : Connaître les paramètres critiques

d’exploitation du système Savoir si le système fonctionne normalement ou

s’il est partiellement ou totalement défectueux Savoir ce que le système fera ensuite

• La conception de l’interface humaine doit permettre au pilote de maîtriser l’aéronef et ses systèmes avec une charge de travail acceptable dans toutes les conditions d’exploitation prévisibles.

27 novembre 2003

Documents de réglementation sur les

postes de pilotage

Documents de référence sur les facteurs humains dans le poste de pilotage

27 novembre 2003

Conception du poste de pilotage; réglementation

• XX.1301 Fonction et installation• XX.1303 Instruments de vol et de navigation• XX.1307 Équipements divers• XX.1309 Équipements, systèmes et

installations• XX.1311 Systèmes d’instrumentation à

affichage électronique• XX.1321 Disposition et visibilité• XX.1322 Voyants lumineux d'alarme

d'avertissement, d'information

27 novembre 2003

Où traite-t-on de tolérance aux erreurs?

• L’exigence est traditionnellement basée sur XX.1301 et XX.1309 Les systèmes, les commandes et les

moyens de surveillance associés doivent être conçus de manière à rendre minimales les erreurs de l'équipage qui pourraient créer des dangers supplémentaires.

27 novembre 2003

Documents consultatifs sur l’avionique

• Des AC sont rédigées pour permettre à des équipements spécifiques d’être conformés à xx.1301. Par exemple : AC 20-138, sur le GPS AC20-130A, sur les systèmes de navigation à

senseurs multiples AC 25-23, sur le TAWS AC 23.1311-1A, sur l’installation d’afficheurs

électroniques dans les avions visés par la Part 23, 1999

AC 25-11, sur les systèmes électroniques d’affichage des avions de catégorie transport, 1987

Etc…

27 novembre 2003

Références supplémentaires• Human Factors for Flight Deck Certification

Personnel, DOT/FAA/93-5, (1993)• The Interfaces between Flightcrews and Modern

Flight Deck Systems, FAA, 1996• GAMA Publication 10, Recommended Practices

and Guidelines for Part 23 Cockpit/Flight Deck Design, 2000

• SAE ARP 4102, Flight Deck Panels, Controls and Displays, 1988SAE ARP 4102/4, Flight Deck Alerting Systems, 1988 et 1999

• Aircraft Alerting Systems Design Guidelines, D6-49976TN Vol 2, Phase III, 1981

27 novembre 2003

Technologie de pointe dans le poste de pilotage

27 novembre 2003

Attentes

La nouvelle avionique de pointe favorisera la réduction du taux d’accidents en améliorant la conscience de la situation.

27 novembre 2003

Étude sur les aéronefs techniquement évolués

• Une étude sur les aéronefs techniquement évolués a révélé que le taux d’accidents de ces derniers n’était pas inférieur à celui des aéronefs traditionnels de l’AG. L’introduction de l’avionique de pointe présente

des avantages potentiels en matière de sécurité,

MAIS pourquoi ne pas avoir profité de ces avantages?

27 novembre 2003

Recommandations relatives au matériel découlant de l’étude sur les aéronefs

techniquement évolués

1. Simplifier l’interface humaine pour la sélection et l’exécution de l’approche GPS aux instruments.

2. Fournir des indications claires sur l’état du mode du pilote automatique et du GPS.

3. Inclure les indicateurs de dangers. Météo, altitude-densité, TAWS, carburant

4. Réglage de la configuration de l’avionique propre au pilote.

27 novembre 2003

Expérience de Capstone, en Alaska

• Il est fort probable que les pilotes vont utiliser la nouvelle technologie pour affronter des situations plus contraignantes (météo, relief) et, ainsi, ne profiteront pas des avantages en matière de sécurité que confère la nouvelle technologie.

27 novembre 2003

Champ de vision principal

27 novembre 2003

27 novembre 2003

L’acuité visuelle est à son meilleur lorsque l’on regarde directement un objet, car l’image de cet objet se forme sur la fovéa, région de l’oeil qui comporte la concentration la plus élevée en cônes.

Le nerf optique sort de l’oeil dans une région dépourvue de récepteurs optiques appelée tache aveugle, laquelle se trouve à quelque 15 degrés de la fovéa, du côté du nez.

Physiologie de l’oeil

27 novembre 2003

Définition du champ de vision principal :

27 novembre 2003

Définition de champ de vision principal• À moins de 15 degrés de la ligne de

visée normale du pilote.• Il s’agit de la région du champ visuel

où se trouve la meilleure acuité visuelle tout en étant, habituellement, le centre de l’attention. L’information à priorité élevée est

décodée plus rapidement dans cette région qu’à l’extérieur de celle-ci.

27 novembre 2003

Exemples concrets…

27 novembre 2003

27 novembre 2003

27 novembre 2003

Installations GPS IFR

Coup d’oeil sur les documents consultatifs

Problèmes relatifs aux indications externes

27 novembre 2003

AC 20-138

• Rubrique 8 b (3)• Chaque élément d’affichage… servant à

l’anticipation de manoeuvres ou à l’indication de défaillance, d’état ou d’intégrité, doit être visible pour le pilote (se trouver dans son champ de vision principal) et avoir l’écart le plus faible possible par rapport à la position normale et à la ligne de visée de ce dernier lorsqu’il regarde droit devant le long de sa trajectoire de vol.

27 novembre 2003

AC 20-130A

• Rubrique 9 b (3)• Chaque élément d’affichage… servant à

l’anticipation de manoeuvres ou à l’indication de défaillance, d’état ou d’intégrité, doit être visible par le pilote (se trouver dans son champ de vision principal) et avoir l’écart le plus faible possible par rapport à la position normale et à la ligne de visée de ce dernier lorsqu’il regarde droit devant le long de sa trajectoire de vol.

27 novembre 2003

TSO C-146/RTCA Do 229Exigences en matière de WAAS

• Rubrique 3.3.1.1.1 –• « Les afficheurs d’écarts horizontaux

servant à l’indication de défaillance, à l’anticipation de manoeuvres et à la commutation automatique de modes doivent être situés dans le champ de vision principal du pilote (c’est-à-dire, à moins de 15 degrés du champ de vision principal du pilote), tout comme les indications nécessitant une intervention de l’équipage de conduite. »

27 novembre 2003

AC 23.1311-1A

• Rubrique 8.4.1 – « Aux fins de la présente rubrique, le champ de vision acceptable se trouve à quelque 30 degrés horizontalement de l’axe du siège du pilote, vers l’avant, lorsque le siège est réglé pour obtenir une position nominale des yeux du pilote. »

• La rubrique 8.4 traite d’affichage des données de vol : assiette, vitesse, altitude et direction!

27 novembre 2003

AC 23.1311-1A (suite)

• Rubrique 8.6 – Renseignements sur la navigation Rubrique 8.6.1 « D’autres données, notamment

l’identification des renseignements affichés, les drapeaux d’alerte et les indications d’état de mode, doivent également se trouver dans le champ de vision principal. »

« Pour toute ligne directrice additionnelle, consulter les TSO et les AC pertinentes. »

• Il est fait spécifiquement mention des AC concernant le système de navigation

27 novembre 2003

Documentation autre que réglementaire

GAMA 10

27 novembre 2003

Définition du document GAMA 10

• Avec une ligne de visée à 15 degrés au-dessous de l’horizontale

• Verticalement +/- 15 degrés optimum avec +40 degrés

vers le haut et –20 degrés vers le bas, maximum

• Horizontalement +/- 15 degrés optimum avec +/- 35 degrés,

maximum

27 novembre 2003

Les données sur le champ de vision proviennent du document DOT/FAA CT-

96/1

GAMA 10

Voici une incohérenc

e

27 novembre 2003

Human Factors Design Guide

27 novembre 2003

Avant-propos du document Human Factors

Design Guide « Cette version du document Human Factors

Design Guide demeure principalement centrée sur les systèmes et l’équipement au sol de la FAA…

Ce guide ne vise pas… la certification des aéronefs ou de l’équipement de bord… »

27 novembre 2003

Poursuivons avec les indications

externes…

27 novembre 2003

Quelles indications sont obligatoires dans les installations GPS IFR?• D’après l’étude des AC, les exigences sont

cohérentes et peuvent être regroupées en 4 catégories :

Anticipation des manoeuvres Défaillances Commutation automatique d’états et de

modes Intégrité

27 novembre 2003

Exemples de chacune

• États – route parallèle, mode d’approche, mode terminal, MSG, OBS/LEG, AUTO/MAN, source de navigation Il est à remarquer que MSG peut servir dans plusieurs

de ces états

•Anticipation des manoeuvres – WPT, distance

•Intégrité – RAIM ou MSG

•Défaillances – drapeau de navigation

27 novembre 2003

Règle d’interprétation faisant appel au bon sens

• Le champ de vision principal est un cône de 15 degrés centré sur l’indicateur d’assiette.

• Que doit savoir le pilote pour garder une bonne conscience de la situation tout en demeurant concentré sur ses tâches de pilotage?

• Le pilote est-il prévenu en temps opportun qu’il peut devoir prendre des mesures d’interfaçage avec l’avionique?

27 novembre 2003

Recommandation d’indicateurs à distance

• Si le GPS ne se trouve pas dans le champ de vision principal du pilote, des indicateurs à distance sont nécessaires pour afficher l’information requise à l’intérieur de son champ de vision principal.

27 novembre 2003

Conclusions

• Nous devons nous assurer de tenir compte de toutes les façons dont l’aéronef sera piloté dans des conditions normales et anormales, afin de garantir qu’une modification ne compromettra pas sa sécurité.

• Ce sont les détails d’une installation qui risquent de faire la différence entre le succès ou l’échec d’un pilote.

27 novembre 2003

Conclusions• Les documents d’orientation en matière de

réglementation sont cohérents, mais un peu généraux.

• La définition du champ de vision principal que renferme le document Gama 10 est extrêmement discutable en ce qui a trait à son applicabilité au poste de pilotage.

• Si l’information requise est affichée à l’extérieur du champ de vision principal, communiquer avec AARDC pour évaluer la conception au cas par cas. Les Essais en vol aideront l’industrie et les bureaux régionaux en effectuant, au besoin, des évaluations pendant des essais en vol.

27 novembre 2003

Merci

Discussion