人間工学研究室

人間工学研究室
アメリカ合衆国メリーランド州アバディーン試験場
人間工学研究所 – エンブレム
タイプ	軍事研究施設
サイト情報
所有者	国防総省
オペレーター	アメリカ陸軍
制御者	陸軍資材司令部
状態	米陸軍研究所の一部として再開発された
サイトの履歴
構築済み	1951

人間工学研究所（HEL）は、アメリカ陸軍資材司令部の傘下にあり、人間のパフォーマンス研究、人間工学、ロボット工学、ヒューマン・イン・ザ・ループ技術を専門とする研究機関でした。アバディーン性能試験場にあったHELは、1951年から1992年まで陸軍の人間工学研究の主導研究所として機能しました。HELの研究者は、戦闘効果を最大化し、武器や装備の設計を改善し、運用コストとエラーを削減する方法を研究しました。^[1] 1992年にHELは廃止され、その使命、人員、施設は新設されたアメリカ陸軍研究所（ARL）に統合されました。^[2]

1951年、アメリカ陸軍兵器部隊の兵器部長エルバート・ルイス・フォード少将は、アバディーン性能試験場の司令官エドワード・マクモーランド少将に、陸軍がより高度な人間工学研究を必要としていることを知らせる手紙を書いた。^{[3] [4]}手紙には、「我々の開発工学設計とこれらの設計のテストに人間工学評価を提供するのが適切であると思われる。したがって、アバディーン性能試験場での活動に特定の人間工学サービスを含めることが提案される」と書かれていた。^[1]

1951年12月、兵器部隊は、兵器や装備の設計にヒューマンファクターを統合するより具体的で体系的な取り組みを推奨する研究と調査を受けて、アバディーン性能試験場に人間工学グループを設立しました。 [ ^{1] [5] [6]}このグループは当初7人で構成され、初代所長のベン・アミ・ブラウ博士が率いていましたが、徐々に人員を増やしていき、軍人と民間人合わせて約40名になりました。^{[1] [5]} 1953年、グループの名称は正式に米国陸軍兵器部隊人間工学研究所に変更されました。^[5] 1957年2月、ジョン・D・ワイズ博士がブラウの後を継いで所長となり、1992年に退職するまで35年以上この職を務めました。^{[5] [7]}その時点で、組織は合計257人の軍人と民間人を擁し、ヒューマンファクターの分野での研究で国際的に認知されるようになりました。^[7]

ワイズが所長を務めていた間、研究所はいくつかの組織変更を経た。1962年に陸軍の再編が発効すると、HELは新設された米陸軍資材司令部（AMC）内の企業研究所となり、陸軍の人間工学の取り組みのすべてを統括する責任を負うことになった。^[8]この再編の一環として、研究所の名前は米陸軍兵器部隊人間工学研究所から米陸軍人間工学研究所に、さらに後に米陸軍人間工学研究所（HEL）に変更された。^[5]

1950年代後半から1960年代前半にかけて、HELはレッドストーン兵器廠の複数のプロジェクトオフィスに、ホーク、ジュピター、パーシング、サターン、パトリオットなどのさまざまなミサイルシステムの開発中に、人間工学のサポートを提供しました。しかし、米陸軍ミサイル司令部と軍事仕様と基準を開発する過程で、主に設備と資金の不足により、HELの人間のパフォーマンスに関する知識に重大な欠陥があることが明らかになりました。データの欠落の例には、オペレーターの健康とパフォーマンスに対する音響エネルギーの影響や、ディスプレイ上の情報の記号表現に関する知識などがありました。これに対応して、HELは詳細な調査が必要な領域を特定し、それらのデータの欠落を具体的に埋めるための実験を開始しました。これらの改善により、最終的に研究所はパトリオットシステムの操作コンソールの最初のシミュレーションを開発し、その設計に人間工学を適用できるようになりました。^[9]

1968年、陸軍はHEL、弾道研究所、コーティング・化学研究所、核防衛研究所、陸軍資材システム分析局を統合してアバディーン研究開発センターを設立し、1969年に正式に設立されました。この新しい組織構造では、5つの研究所はそれぞれ、共通の指揮官に直接報告する民間の技術ディレクターによって管理されていました。^{[8] [10]}しかし、センターは1972年までしか存続せず、HELはすぐにAMC傘下の企業研究所に戻りました。^[8]

1975年、AMCは、主要隷下司令部の人間工学グループをHEL分遣隊に転換する試験プログラムを承認した。HELはまた、米陸軍訓練教義司令部の主要なセンターや学校に現地事務所の代表者を獲得した。AMCが1985年に米陸軍研究所司令部（LABCOM）を設立したとき、HELは新しい主要隷下司令部の下に組み入れられた研究所の1つであった。^[8] LABCOMの下に再編された他の要素には、弾道研究研究所、ハリー・ダイアモンド研究所、材料技術研究所、電子技術およびデバイス研究所、脆弱性評価研究所、大気科学研究所、および陸軍研究局が含まれていた。^[11]

1980年代、HELは多くのリソースを陸軍の人材と人事の統合（MANPRINT）イニシアチブに集中させました。MANPRINTにおけるヒューマンファクターエンジニアリングの主導的なAMC機関として、HELは材料開発プログラムにおけるシステムの安全性、人材、トレーニング、健康被害に関連する問題に対処するための新しいポリシーとツールを開発しました。^{[11] [12] [13]}

HELは1992年にAMCの他の企業研究研究所と統合されARLを形成した。その業務は米国陸軍行動社会科学研究所のMANPRINT機能と統合され、ARLの人間研究工学局が設立された。^[14]

人間工学研究所は、陸軍に戦闘車両、航空機、砲兵防空、武器、装備などの設計において人間工学のサポートを提供する責任を負っていた。^[7]人間工学は、訓練時間、労力、および人的ミスを削減するために、武器や装備の設計段階の早い段階でオペレーターのニーズと利便性を考慮することに重点を置く。HELとその現地事務所の研究者は、アバディーン性能試験場またはその他の軍事施設で人間のパフォーマンステストを実施し、その後、材料開発者や請負業者と協力して材料調達プロセスで調査結果を材料設計に適用した。^[15]これらの人間のパフォーマンステストでは、研究者は陸軍の主要な軍事専門分野の下士官、および基礎訓練を完了した通常の戦闘部隊と兵士を招き、戦場環境での装備品の性能を評価した。^[16]

HELの研究は、音響研究、通信・電子工学、火力支援管制、前線での補給と輸送、人間の視覚的側面、学習と記憶、物流システム、都市化された地形での軍事作戦、生理学的要因と性別要因、ロボット工学、選択的注意、ストレス研究、システム統合、標的捕捉、試験車両開発、テキストとグラフィックの表示、視覚性能、視覚捜索などの分野をカバーしていました。^[17]

HEL には当初、研究と責任を管理する 3 つの部局がありました。行動研究部局は、兵士の視点からシステムを研究する基本的なヒューマン ファクター研究を管理していました。研究者は、視覚、聴覚、持久力、ストレス、筋力、身長、体重などの要素に焦点を当て、他の国防機関がアクセスできる大規模なデータ バンクに調査結果を記録しました。システム パフォーマンスおよびコンセプト部局は、さまざまな武器や装備のテストを行う研究チームを維持していました。銃の騒音レベルから、オペレーターが車両のブレーキ ペダルに手が届きやすいことまで、あらゆることを考慮して、この部局の研究者は、マン マシン インターフェイスの安全性と効率性のギャップを評価しました。最後に、ヒューマン エンジニアリング アプリケーション部局は、軍事施設と直接連携して、すべてのプロジェクトで設計プロセス中にヒューマン ファクター エンジニアリングが考慮されるようにしました。軍事技術の設計と開発を支援することに加えて、HEL の研究者は、現場の兵士が装備の操作や保守に関する問題を報告したときに、トラブルシューティングを行ってヒューマン エンジニアリングの問題を特定しました。^[18]

1980年代後半までに、HELは再編され、航空および防空、行動研究、近接戦闘（軽および重）、戦闘支援、火力支援および目標捕捉、および野外支援の6つの技術部門に分割されました。^[1]

航空防空部門には、エンジニア、コンピューター科学者、心理学者からなるチームがあり、航空防空資材のオペレーターインターフェースの強化に協力しました。部門の3つの主要チーム（航空チーム、防空チーム、システムシミュレーションチーム）は、陸軍の複合兵器による対空防御アプローチにヒューマンファクターエンジニアリングを適用しました。^[1]

行動研究部門は、兵士の心理的および心理生理学的能力と限界を研究しました。特に興味深いトピックには、兵士と機械のインターフェース、ストレスの多い環境でのパフォーマンス、および人間の情報処理が含まれます。部門内では、4 つの主要チームが研究を行いました。聴覚パフォーマンス チームは、騒音が兵士に及ぼすメカニズムを研究しました。遠隔操作および情報処理チームは、視覚情報の間接的または変更された提示に依存するシステムの有効性を向上させる研究を行いました。ストレスとパフォーマンス チームは、ストレスの影響を定量化するパフォーマンス データを生成しました。視覚パフォーマンス チームは、目の動きの研究など、兵士が視覚刺激を処理する方法を強化する新しい方法を検討しました。^[1]

近接戦闘軽重戦車部門は、戦場での個人の生存率と有効性を高めるために、陸軍の武器、衣服、装備、戦闘車両を評価した。個人兵士および装備チームは、小火器や軽対戦車兵器などの個人兵器、および衣服やバックパックや寝袋などの補助装備に焦点を当てた。核生物化学防護チームは、化学防護上着、マスク、テストキットなどの防護装備を監督した。装甲チームは、戦車、トラック、ジープなどの無限軌道および車輪付き戦闘車両のヒューマンファクターエンジニアリングの検討を担当した。モデリングアプリケーションおよび分析チームとシステム統合チームは、それぞれ人間工学モデルと分析技術を開発し、新しい設計の参考とした。^[1]

戦闘支援部門は、人工知能とロボット工学に関する研究を行うチームで構成されていました。ロボット科学と軍事応用チームは、悪環境における生存率を向上させるためのロボットの応用を研究し、インテリジェンスマシンインターフェースチームは、兵士とさまざまなロボットデバイスをインターフェースするための知識ベースを開発し、戦術物流システムチームは、物流システムへのAIの応用を担当しました。^[1]

火力支援および目標捕捉部門は、砲兵火力支援の質と量を向上させるとともに、この砲兵火力支援に必要な作業を簡素化する取り組みを指揮しました。研究者は、兵士と機械のインターフェースの問題に対する解決策を評価するために、市販のテスト ベッド技術を利用することが多かったです。テスト ベッド開発チームは、乗組員の規模とトレーニング要件を削減し、生存性と射撃プラットフォームの応答性を向上させることを目的としたコンセプトを評価するための新しいシステムを作成しました。統合軍指揮統制チームは、指揮統制インターフェースを改善することで、砲兵火力支援の計画を簡素化し、応答性を高める新しい方法を調査し、研究および概念チームは新しい火力支援システム コンセプトを考案しました。これにより、チームは火力支援システムのエラーを定義し、新しい全地球測位システム砲兵信管コンセプトを開発することができました。^[1]

フィールドサポート部門は、AMC 全体にわたる 16 のフィールド派遣団と事務所で構成されていました。これらの派遣団とフィールドオフィスに配属された研究者は、材料開発者にヒューマンファクターのアドバイスを提供し、陸軍材料システムの人材と人員の統合評価を準備しました。部門はまた、アバディーンに 3 つの開発ショップ施設をホストし、研究者に直接エンジニアリングとプロトタイプ製造のサポートを提供しました。^[1]

HEL は、その任務の一環として、陸軍の野戦砲兵大隊の能力を研究するために設計された一連のフィールド実験である人間工学研究所大隊砲兵テスト (HELBAT) プログラムを管理しました。陸軍の作戦準備テスト中に実施された HELBAT により、HEL は砲撃中の人為的ミスの原因を特定できただけでなく、研究者に砲兵評価の実施方法を改善する機会を提供しました。さらに、陸軍は大隊規模の砲兵作戦の信頼できるデータを収集するための体系的で反復可能な手順を確立することができました。^[19]

1969年、HELはフォートフッドで第1機甲師団のM109自走155mm榴弾砲大隊を用いてHELBAT Iを実施した。^[19]最初のHELBATは奇襲予測射撃の研究に限定されていたが、最大の誤差源（システム誤差全体の約50%）は前線観測員が自分自身と目標を正確に位置特定できないことであることが明らかになった。テストでは、兵士が長距離で距離を見積もる際にしばしば誤差を犯し、M2砲兵コンパスの読み取りに苦労していることが判明した。^{[19] [20] HELBAT Iに続いて、HELは}フランクフォード兵器廠と協力し、距離を測定できるだけでなく方位目盛りを使用して目標の位置を特定できる前線観測員用レーザー距離計を開発した。 2年後、HELはHELBAT IIを実施し、レーザー距離計による平均目標位置誤差が490メートルから21メートルに減少したことを確認した。^{[19] [20]}

その後のHELBATでは砲兵の他の側面の改良が行われた。1970年代にHELはさらに5回のHELBATを実施し、1981年にはHELBAT VIIIが実施された。^[21] HELはまた、HEL装甲システムテスト（HELAST）、HEL歩兵システムテスト（HELLIST）、HELヘリコプター武装テスト（HELHAT）で、それぞれ装甲システム、歩兵システム、回転翼航空機システムに関する同様の実地テストを実施した。^[22]

人間工学研究所は、以下の技術の開発またはテストに携わってきました。

• オーディオ触覚ディスプレイ（ATD）： 1976年にHELは視覚障害者向けの世界初の電子計算機を開発しました。^{[23] [24]}
• 人間の聴覚障害評価アルゴリズム（AHAAH） ：1987年にHELは、陸軍に関連するあらゆる範囲の衝撃騒音の騒音危険性を評価できる、人間の聴覚システムの最初の数学モデルを開発しました。 ^[25]
• ベレッタ 92SB : 1970年代に女性兵士の入隊が増加したことを受けて、HELは1911年以来陸軍の標準装備であるM1911ピストルの適切な代替品を見つけるために、さまざまな拳銃のテストを実施した^。[26] HELの研究者によって収集されたデータは、1985年に陸軍がより軽量のベレッタ 92SBを新しい指定軍用ピストルとして採用するという決定に影響を与えた。 ^{[16] [27]}
• FIM-43 レッドアイ： 1958年から、HELはレッドアイ対空兵器システムの開発において人間工学的サポートを提供しました。 ^[28]
• フィールドマテリアルハンドリングロボット（FMR） ：HELは、国立標準技術研究所および業界のメンバーと協力して、1980年代後半に6軸の半自律型ロボットを開発しました。このロボットは、最大1800kgの重量の貨物を9メートルの高さまで持ち上げることができました。 ^[29]陸軍の補給拠点での積み下ろし作業用に設計されたFMRは、その種の最初のロボットであり、当時世界最大かつ最も強力なロボットとして認識されていました。^{[1] [30]}
• 統合ヘリコプター制御システム： 1970年代に、HELはパイロットが片手で航空機を操縦することを可能にするヘリコプター制御システムを発明しました。このシステムは1976年にOH-58ヘリコプターでデビューしました。^{[31] [32] [33]}
• M41ウォーカーブルドッグ： 1950年代半ば、HELはM41A1戦車の76mm砲の人間工学評価を実施した。 ^[34]
• M72 LAW： 1958年から、HELは兵器システムの構成を評価するとともに、照準と騒音の問題に対処するための人間工学的サポートを提供しました。 ^{[28] [35] [36]}
• MGM-18 ラクロス： 1950年代後半、HELは地対地誘導ミサイルシステムのヒューマンファクター評価を実施した。 ^{[34] [28]}ケーブルコネクタやノブのより効率的な設計など、合計75の具体的な改良が行われた。 ^[22]
• MGM-29 サージェント： 1957年から、HELはサージェント砲兵誘導ミサイルシステムの開発において人間工学的サポートを提供しました。 ^[28]
• MIM-23 ホーク： 1956年、HELはレッドストーン兵器廠からミサイル開発の人間工学的側面を監視するよう要請された。 ^{[34] [28]}
• MIM-104 パトリオット: 1960 年代半ばから、HEL はさまざまな方法でパトリオット システムの開発を支援しました。HEL の研究者は、パトリオット交戦制御コンソールを忠実にシミュレートするシステムを作成し、マン マシン インターフェイスの問題に対するソリューションを考案しました。シミュレーターは、パトリオット システムのディスプレイとコントロールの再構築を容易にするだけでなく、パトリオット システムをテストする防空コンソール オペレーターのトレーニングにも役立ちました。HEL の努力により、オペレーターの反応時間を短縮する優先脅威の自動指定、グラフィックおよび表形式のディスプレイのレイアウトの改善、制御コーディングとラベルの改善など、さまざまなヒューマン ファクターの改善も実現しました。 ^[9]
• ナイキゼウス： 1960年代初頭、HELはナイキゼウスの開発中に人間工学のサポートを提供しました。 ^[9]
• PGM-19 ジュピター: 1958年から、HELはジュピター中距離弾道ミサイルシステムの開発に人間工学的支援を提供しました。この時点で設計作業の大部分は完了していましたが、HELの努力により、システムの設計における人間工学の要件と、設計上の欠陥の可能性が特定されました。 ^[28]

• 大気科学研究所(ASL)
• 弾道研究研究所(BRL)
• 電子技術デバイス研究所(ETDL)
• ハリー・ダイヤモンド・ラボラトリーズ（HDL）
• 材料技術研究所(MTL)
• 脆弱性評価研究所(VAL)