Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Усталость - одна из основных проблем, связанных с человеческим фактором в обеспечении безопасности полетов . [1] Инструмент составления расписания для предотвращения утомляемости ( FAST ) был разработан ВВС США в 2000–2001 гг. Для решения проблемы утомляемости экипажей при планировании их полетов. [2] FAST - это программа для Windows, которая позволяет ученым, специалистам по планированию и планировщикам количественно оценивать влияние различных графиков работы и отдыха на производительность человека. Он позволяет вводить данные о работе и сне в графическом, символьном (сетка) и текстовом форматах. Графический дисплей ввода-вывода показывает когнитивную эффективность (ось y) как функцию времени (ось x). Верхняя зеленая область на графике заканчивается в момент нормального сна, эффективность 90%. Задача планировщика или планировщика - поддерживать эффективность работы на уровне 90% или выше, манипулируя временем и продолжительностью периодов работы и отдыха. График работы вводится в виде красных полос на шкале времени. Периоды сна вводятся в виде синих полос на временной шкале под красными полосами.

Расчетная эффективность выполнения представляет собой совокупную производительность человека по ряду когнитивных задач, масштабируемую от нуля до 100%. Осциллирующая линия на графике представляет ожидаемую среднюю производительность группы по этим задачам, определяемую временем дня, циркадным ритмом , временем бодрствования и количеством сна , а также могут отображаться различные доверительные интервалы вокруг среднего. Графическое изображение может быть вырезано и вставлено в отчеты и слайды с инструкциями. Оценки когнитивной эффективности для периодов работы любой продолжительности также могут быть вырезаны и вставлены в табличный формат.

История [ править ]

FAST был разработан в рамках Фазы 1 и 2 в рамках контракта на исследования инноваций малого бизнеса (SBIR), заключенного Исследовательской лабораторией ВВС США (AFRL), Управлением по эффективности человека, с NTI, Inc. [3] (д-р Дуглас Р. Эдди, главный исследователь ) с международной корпорацией Science Applications в качестве субподрядчика (д-р Стивен Р. Хёрш, разработчик моделей). [4] [5] [6] [7] Прогнозы утомляемости в FAST основаны на моделировании сна, активности, утомляемости и эффективности задач (SAFTE), изобретенной доктором Хёршем, в настоящее время президентом Института поведенческих ресурсов и вспомогательного персонала. Профессор поведенческой биологии медицинского факультета Университета Джона Хопкинса .

Моделирование SAFTE объединяет количественную информацию о (1) циркадном ритме.в скорости обмена веществ; (2) скорость восстановления когнитивных функций, связанных со сном, и скорость снижения когнитивных функций, связанных с бодрствованием; и (3) эффекты когнитивной деятельности, связанные с инерцией сна, для создания трехпроцессной модели когнитивной эффективности человека. Модель SAFTE разрабатывалась доктором Хёршем более десяти лет. В общей архитектуре модели SAFTE циркадный процесс влияет как на когнитивную эффективность, так и на регуляцию сна. Регуляция сна зависит от часов сна, часов бодрствования, текущего недосыпания, циркадного процесса и фрагментации сна (пробуждения во время периода сна). Когнитивная эффективность зависит от текущего баланса процесса регуляции сна, циркадного процесса и инерции сна.

Моделирование SAFTE получило широкий научный обзор, и Министерство обороны считает его полной, точной и практичной моделью для помощи оператору в составлении расписания. [8] Программная реализация модели SAFTE [9] и ее применимость с тех пор были проверены как в авиационной [10] [ необходим лучший источник ], так и в железнодорожной [11] рабочей среде.

Во время Фазы 2 модель была уточнена с учетом результатов исследований AF и других исследований, предоставляющих индекс алкоголя в крови, индекс задержки, алгоритм времени сна и особенности интерфейса (процентили изменения производительности, временная шкала миссии, входные данные сетки, [12]и приборной панели факторов усталости, и это лишь некоторые из них). FAST предоставил военному физиологу первый компьютеризированный инструмент, который использовал гомеостатическую модель для оптимизации работы авиатора в условиях ограниченного сна, сводя к минимуму потребность в вспомогательных фармакологических средствах. Можно было спланировать миссии, которые обеспечили бы достаточный отдых для поддержания работоспособности, и, когда нормальный ночной сон был невозможен, организовать такие вмешательства, как дневной сон или фармакологические процедуры для поддержания работоспособности. Инструмент был предназначен для повышения безопасности полетов, оптимизации успеха миссии во время длительных операций и сведения к минимуму необходимости в вспомогательных фармакологических средствах.

Во время Фазы 2 и Фазы 3 команда FAST имела возможность обучить различные группы персонала ВВС использованию FAST для решения проблем усталости, которые у них возникали при длительных операциях, развертывании за границей и ночных тренировках. Обучение проводилось с участием многочисленных групп, частично в рамках нескольких образовательных функций Школы аэрокосмической медицины USAF (USAFSAM) (2002–2007 гг.) И частично в рамках семинара AFRL по борьбе с утомляемостью, который проводится примерно три раза в год докторами. Джон А. Колдуэлл, Дж. Линн Колдуэлл и Джеймс К. Миллер. В разные годы среди студентов были летные хирурги, аэрокосмические физиологи и аэрокосмические физиологи.технический персонал на ежегодном обучении; аэрокосмические физиологи и техники аэрокосмической физиологии во время начальной подготовки; летные хирурги, участвующие в программах резидентуры USAFSAM по аэрокосмической медицине (RAM) и передовой аэрокосмической медицины для международных медицинских офицеров (AAMIMO); и офицеры авиационной безопасности из ВВС, ВМС, морской пехоты и армии США, а также из канадских вооруженных сил. Многие из этих новых пользователей рекомендовали преобразовать продукт FAST несколькими способами, чтобы сделать его более полезным для операционных подразделений.

FAST успешно использовался командой разработчиков, исследователями ВВС и несколькими оперативными подразделениями ВВС для решения проблем с утомляемостью во время операций ВВС. Ученые из подразделения Warfighter Fatigue Countermeasures Branch (WFC, теперь AFRL / RHPF) и операторы использовали FAST для определения и предотвращения усталости в более чем 2000 часов полетов бомбардировщиков B-2 Spirit с авиабазы ​​Уайтмен [13]и ночные операции на авиабазе Шоу, чтобы оптимизировать графики сменной работы сил безопасности на авиабазе Брукс, оценить влияние недосыпания и ночных операций при расследовании происшествий и многие другие консультации. В период 2000–2007 гг. Д-р Миллер использовал FAST для оказания помощи комиссиям по расследованию авиационных происшествий ВВС США по меньшей мере в девяти расследованиях авиационных происшествий. Кроме того, FAST использовался для подготовки руководств для различных оперативных подразделений в Соединенных Штатах [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] и Канаде. [21] [22] [23] [24] [25] [26] У этих пользователей FAST не было проблем с вводом данных, пробой различных расписаний, внесением изменений в существующие расписания или интерпретацией результатов. Однако во всех этих приложениях участвовали специалисты или обученный персонал. Попытки применить FAST к ежедневному планированию полетов не увенчались успехом, потому что пользовательский интерфейс изначально был разработан для ученых, а не для операторов.

Федеральное управление железных дорог спонсировало основную оценку биоматематической модели усталости (или моделирования) SAFTE, чтобы определить, может ли она предсказать повышенный риск железнодорожных аварий на основе информации о графике работы (Hursh, Raslear et al., 2006). В рамках проекта был изучен 30-дневный стаж работы локомотивных бригад до 400 аварий с человеческим фактором и 1000 аварий с нечеловеческим фактором. SAFTE оценила эффективность бригады (обратную усталости), полностью основываясь на информации о графике работы и возможностях выспаться. Более 1 миллиона 30-минутных интервалов работы были оценены на основе данных пяти грузовых железных дорог США. Между эффективностью экипажа и риском аварий, связанных с человеческим фактором, существует надежная линейная зависимость (r = - 0,93), но не для аварий, связанных с нечеловеческим фактором.Риск несчастных случаев, связанных с человеческим фактором, повышался при оценке эффективности ниже 90 и постепенно увеличивался при снижении эффективности. При оценке эффективности ≤ 50 вероятность несчастных случаев, связанных с человеческим фактором, была на 65 процентов выше, чем вероятности. Ниже 70 баллов эффективности коды причин аварии указывают на типы ошибок оператора, связанные с утомляемостью, подтверждая, что взаимосвязь между риском аварии и эффективностью имеет смысл. Дальнейший анализ показал, что SAFTE / FAST также предсказал увеличение серьезности аварий; Несчастные случаи, связанные с человеческим фактором, которые произошли, когда средняя эффективность была ниже 77, были в 2½ раза дороже, чем аналогичные аварии, которые произошли, когда эффективность была больше 90.несчастные случаи, связанные с человеческим фактором, были на 65 процентов более вероятными, чем случайные. Ниже 70 баллов эффективности коды причин аварии указывают на типы ошибок оператора, связанные с утомляемостью, подтверждая, что взаимосвязь между риском аварии и эффективностью имеет смысл. Дальнейший анализ показал, что SAFTE / FAST также предсказал увеличение серьезности аварий; Несчастные случаи, связанные с человеческим фактором, которые произошли, когда средняя эффективность была ниже 77, были в 2½ раза дороже, чем аналогичные аварии, которые произошли, когда эффективность была больше 90.несчастные случаи, связанные с человеческим фактором, были на 65 процентов более вероятными, чем случайные. Ниже 70 баллов эффективности коды причин аварии указывают на типы ошибок оператора, связанные с утомляемостью, подтверждая, что взаимосвязь между риском аварии и эффективностью имеет смысл. Дальнейший анализ показал, что SAFTE / FAST также предсказал увеличение серьезности аварий; Несчастные случаи, связанные с человеческим фактором, которые произошли, когда средняя эффективность была ниже 77, были в 2½ раза дороже, чем аналогичные аварии, которые произошли, когда эффективность была больше 90.Дальнейший анализ показал, что SAFTE / FAST также предсказал увеличение серьезности аварий; Несчастные случаи, связанные с человеческим фактором, которые произошли, когда средняя эффективность была ниже 77, были в 2½ раза дороже, чем аналогичные аварии, которые произошли, когда эффективность была больше 90.Дальнейший анализ показал, что SAFTE / FAST также предсказал увеличение серьезности аварий; Несчастные случаи, связанные с человеческим фактором, которые произошли, когда средняя эффективность была ниже 77, были в 2½ раза дороже, чем аналогичные аварии, которые произошли, когда эффективность была больше 90.

В 2005 году AFRL заключила с NTI трехлетний контракт SBIR по фазе 3 на разработку и демонстрацию основанного на браузере, прогнозирующего и количественного программного инструмента для управления утомляемостью для планирования миссий, оценки работы экипажа и составления отчетов о состоянии на основе FAST. «Набор инструментов для повышения эффективности работы в режиме 24/7» был разработан как интернет-инструмент, доступный через браузер, обеспечивающий поддержку планирования регулярной, циклической работы и отдыха (регулярная сменная работа), для нерегулярных графиков работы и отдыха, для эффектов фармацевтических контрмер и формального управления операционными рисками (ORM), связанными с утомляемостью. Конкретные группы пользователей, выбранные для разработки интерфейса, включали составителей расписания миссий (полетов), пилотов, исследователей происшествий и составителей сменных графиков работы.Были проведены тесты на удобство использования интерфейсов, чтобы определить, удовлетворяют ли они потребности опытных пользователей, и инструмент был легким в освоении для новичков. Заключительные отчеты по этому проекту были рассмотрены AFRL в ноябре 2008 года. Проект так и не был реализован.

Текущий статус [ править ]

FAST теперь является коммерческим продуктом, продаваемым через Fatigue Science [27] и Институты поведенческих ресурсов. [28]

ВМС США [ править ]

В ВМС США студенты-офицеры по авиационной безопасности (ASO) и будущие командиры эскадрилий морской авиации начали знакомиться с FAST на курсах Школы авиационной безопасности (SAS) в октябре 2004 года. Студенты-летные хирурги ВМФ и армии получили двухчасовой курс обучения. компьютерная лаборатория введение в FAST. CAPT (доктор) Ник Давенпорт был человеком, который добавил FAST в эти учебные программы. В результате оценочного совещания FAST, которое было проведено в Центре безопасности на море (NSC) 26 апреля 2006 г., NSC поручил всем летным хирургам использовать FAST при анализе 72-часовой и 14-дневной истории расследований авиационных происшествий. FAST часто помогает выявить эффекты утомления, которые в противном случае были бы упущены, и иногда помогает исключить утомляемость в тех случаях, когда она подозревалась.

FlyAwake [ править ]

В начале 2007 года 201 авиационная эскадрилья Национальной гвардии округа Колумбия (ANG) успешно интегрировала собственную версию моделирования SAFTE в свои ежедневные операции по планированию. Эта версия никогда не проверялась по сравнению с исходным моделированием SAFTE. Эта интеграция требовала постоянного внимания двух пилотов-планировщиков, но дала ценные данные по снижению рисков, которые могли использоваться планировщиками и руководителями для прогнозирования и корректировки критических периодов усталости в расписании полетов. В августе 2007 года ВВС Национальной гвардииПодразделение авиационной безопасности под руководством подполковника Эдварда Вогана профинансировало проект по предоставлению пользовательского интерфейса для ежедневного использования пилотами-планировщиками и интеграции с программным обеспечением для автоматического планирования полетов. Этот отзывчивый к пользователю интерфейс, известный как «FlyAwake», был разработан и управляется капитаном Линном Ли. В проекте использовались эмпирические данные, собранные в ходе боевых и небоевых авиационных операций, и оспаривалась существующая политика отдыха экипажа как адекватная для предотвращения ухудшения работоспособности человека.

См. Также [ править ]

  • Циркадный ритм
  • Циркасмидианный ритм
  • Программное обеспечение для определения усталости
  • Сменная работа
  • Гигиена сна

Ссылки [ править ]

  1. ^ Колдуэлл JA, Колдуэлл JL. Усталость в военной авиации: обзор одобренных военными США фармакологических средств противодействия. Aviat Space Environ Med 76 (7, Дополнение): C39-51, 2005.
  2. ^ Краткое изложение проекта исследовательской лаборатории ВВС США, http://www.dtic.mil/dticasd/ddsm/srch/ddsm0219.html
  3. ^ NTI, Inc.
  4. ^ Eddy ДР, Hursh SR. Инструмент планирования предотвращения утомления (FAST) . Технический отчет № AFRL-HE-BR-TR-2001-0140, Brooks AFB, TX, 2001.
  5. ^ Eddy ДР, Hursh SR. Инструмент планирования предотвращения утомляемости (FAST), Фаза II Окончательный отчет SBIR, Часть 1 . Технический отчет AFRL-HE-BR-TR-2006-0015, Brooks City-Base, TX, 2006a.
  6. ^ Eddy ДР, Hursh SR. Инструмент планирования предотвращения утомляемости (FAST), Фаза II Окончательный отчет SBIR, часть 2 . Технический отчет AFRL-HE-BR-TR-2006-0040, Brooks City-Base, TX, 2006b.
  7. ^ Hursh SR, Redmond DP, Johnson ML, Торн DR, Беленький G, Balkin TJ, Storm WF, Миллер JC, Eddy DR. Модели усталости для прикладных исследований в боевых действиях. Aviat Space Environ Med 75 (3, приложение): A44–53, 2004.
  8. ^ Модель SAFTE Министерства обороны США, Hursh, et al., « Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 30 октября 2008 года . Проверено 11 ноября 2008 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  9. ^ Чайкен SR. Проверка и анализ модели усталости USAF / DOD и управления усталостью . Технический отчет (AFRL-HE-BR-TR-2005-0162). Брукс Сити-Бэйс, Техас, 2005.
  10. ^ Эдди и Хёрш, 2008
  11. ^ Hursh С.Р., Raslear Т.Г., Кэй А.С., Fanzone ДФ. Валидация и калибровка инструмента оценки усталости для графиков железнодорожных работ, сводный отчет . Технический отчет DOT / FRA / ORD-06/21, Министерство транспорта США, Федеральное управление железных дорог, Управление исследований и разработок, 2006 г.
  12. ^ Миллер JC. Повышение удобства использования для ввода данных в средство планирования предотвращения утомляемости (FAST) . Технический отчет AFRL-HE-BR-TR-2005-0072, Исследовательская лаборатория ВВС, Брукс-Сити-Бэйс, Техас, 2005 г. (ADA435739)
  13. ^ По состоянию на лето 2006 г .; личное сообщение д-ру Миллеру из Секции аэрокосмической физиологии Уайтмана
  14. ^ Miller JC, Dyche J, Cardenas R, Carr W. Влияние трех графиков наблюдения на физиологию, производительность и настроение подводника . Технический отчет NSMRL-TR-1226, Лаборатория медицинских исследований морских подводных лодок, Гротон, Коннектикут, 2003 г. (ADA422572)
  15. ^ Миллер JC. Контрольная карточка усталости для расследования ошибок . Технический отчет AFRL-HE-BR-TR-2005-0071, Исследовательская лаборатория ВВС, Брукс Сити-Бэйс, Техас, 2005.
  16. ^ Миллер JC. Управление операционным риском последствий утомления . Технический отчет AFRL-HE-BR-TR-2005-0073, Исследовательская лаборатория ВВС, Брукс-Сити-Бэйс, штат Техас, 2005 г. (ADA434836)
  17. ^ Миллер JC. Составление расписания для экипажей 1: круглосуточные операции внутри театра . Технический отчет AFRL-HE-BR-TR-2005-0074, Исследовательская лаборатория ВВС, Брукс-Сити-Бэйс, Техас, 2005 г. (ADA434696)
  18. ^ Миллер JC. Планирование экипажей 2: ночные миссии . Технический отчет AFRL-HE-BR-TR-2005-0075, Исследовательская лаборатория ВВС, Брукс-Сити-Бэйс, штат Техас, 2005 г. (ADA435393)
  19. ^ Миллер JC. Планирование экипажей 3: развертывание . Технический отчет AFRL-HE-BR-TR-2005-0047, Исследовательская лаборатория ВВС, Брукс Сити-Бэйс, Техас, 2005.
  20. ^ Миллер JC. Основы составления графиков посменной работы . Технический отчет AFRL-HE-BR-TR-2006-0011. Исследовательская лаборатория ВВС, Брукс Сити-Бейс, Техас, 2006 г. (ADA446688)
  21. Перейти ↑ Paul MA, Miller JC. Оценка утомляемости экипажа лагеря Mirage CC130: рекомендации по фармакологическому вмешательству . Технический отчет 2004-021, Министерство обороны Канады - Торонто, 2004.
  22. Перейти ↑ Paul MA, Miller JC. Рассмотрение 5 графиков смен пожарных ВС Канады . Технический отчет 2005-227, Министерство обороны Канады - Торонто, 2005.
  23. ^ Пол MA, Грей GW, Миллер JC. Предварительная оценка использования зопиклона (имована) в летных экипажах лагеря Мираж . Технический отчет 2006-077, Министерство обороны Канады - Торонто, 2006 г. (ADA472982)
  24. ^ Пол MA, Грей GW, Миллер JC. Когнитивная эффективность пилотов-инструкторов CF-18 при рутинных тренировках . Технический отчет 2007-028, Defense R&D Canada - Toronto, 2007. (ADA472954)
  25. ^ Пол MA, Грей GW, Миллер JC. Когнитивная эффективность пилота-истребителя во время упражнения «Сафари волка» . Технический отчет 2007-020, Defense R&D Canada - Toronto, 2007. (ADA472968)
  26. ^ Пол MA, Грей GW, Нестус TE, Миллер JC. Оценка вариантов расписания вахты подводных лодок CF на влияние на моделируемые характеристики экипажа . Технический отчет 2008-007, Министерство обороны Канады - Торонто, март 2008 г.
  27. ^ Наука об усталости
  28. ^ Институты поведенческих ресурсов