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航空分野において、SHELLモデル（ SHELモデルとも呼ばれる）は、航空環境におけるヒューマンエラーの発生場所と原因を明らかにするのに役立つヒューマンファクターの概念モデルである。 [1] : 1 [2] [3]
これは、構成要素の頭文字（ソフトウェア、ハードウェア、環境、ライブウェア）にちなんで名付けられ、航空システムの他の構成要素との人間および人間のインターフェースに重点を置いています。[1] : 3 [4]
SHELLモデルは、人間が事故の唯一の原因になることはめったにないというシステムの観点を採用しています。[5]システムの観点では、航空システム内で人間のオペレーターと相互作用してオペレーターのパフォーマンスに影響を与えるさまざまな状況およびタスク関連の要因を考慮します。[5]その結果、SHELLモデルは航空システムにおけるアクティブな障害と潜在的な障害の両方を考慮します。
歴史
このモデルは、1972年にエルウィン・エドワーズによってSHELモデルとして最初に開発され[6] [1] 、その後1975年にフランク・ホーキンスによって「ビルディングブロック」構造に修正されました[2]。
説明
SHELLモデルの各コンポーネント（ソフトウェア、ハードウェア、環境、ライブウェア）は、航空分野におけるヒューマンファクター研究の構成要素を表しています。[7]
対象となる人間要素または作業員（ライブウェア）は、現代の航空輸送システムを表すSHELLモデルの中心またはハブにあります。人間要素はシステムの中で最も重要かつ柔軟なコンポーネントであり、ソフトウェア、ハードウェア、環境、ライブウェアなどの他のシステムコンポーネントと直接相互作用します。[2]
しかし、中央の人間コンポーネントブロックのエッジは、人間の限界とパフォーマンスのばらつきを表すために変化しています。したがって、他のシステムコンポーネントブロックは、人間の限界に対応し、航空システムにおけるストレスや故障（インシデント/事故）を回避するために、この中央コンポーネントに慎重に適応および適合させる必要があります。[2]この適合を実現するには、この中央の人間コンポーネントの特性または一般的な能力と限界を理解する必要があります。
人間の特徴
物理的な大きさと形状
航空業界の職場や設備の設計では、身体の寸法と動きが重要な要素です。[2]民族、年齢、性別などによって違いが生じます。設計上の決定は、設計が満たすことを意図している人間の寸法と人口の割合を考慮する必要があります。[2]
人間のサイズと形状は、航空機の客室設備、緊急設備、座席、家具の設計と配置、および貨物室へのアクセスとスペースの要件に関係します。
燃料要件
人間が効果的に機能するためには食物、水、酸素が必要であり、不足するとパフォーマンスや健康に影響を及ぼす可能性があります。[2]
情報処理
人間の情報処理能力には限界があり（作業記憶容量、時間、検索の考慮など）、モチベーションやストレス、高作業負荷などの他の要因によっても影響を受ける可能性があります。[2]航空機のディスプレイ、計器、警報/警告システムの設計では、ヒューマンエラーを防ぐために、人間の情報処理能力と限界を考慮する必要があります。
入力特性
重要なタスクや環境関連の情報を収集するための人間の感覚は、制限や劣化の影響を受けます。人間の感覚は、利用可能な感覚情報の全範囲を検出することはできません。[3]たとえば、人間の目は、光のレベルが低いため、夜間に物体を見ることができません。これは、夜間飛行中のパイロットのパフォーマンスに影響を及ぼします。視覚に加えて、他の感覚には、音、嗅覚、味覚、触覚（動きと温度）があります。
出力特性
情報を感知して処理した後、出力には意思決定、筋肉の動き、コミュニケーションが含まれます。設計上の考慮事項には、航空機のコントロールとディスプレイの動きの関係、コントロールの許容可能な動きの方向、コントロールの抵抗とコーディング、航空機のドア、ハッチ、貨物機器を操作するために必要な許容可能な人間の力、音声通信手順の設計における音声特性が含まれます。[2]
環境許容範囲
人間は限られた環境条件（人間のパフォーマンスを最大限発揮できる範囲）の中でのみ効果的に機能するため、そのパフォーマンスや健康は、温度、振動、騒音、重力加速度、時間帯などの物理的環境要因や、時間帯の変化、退屈でストレスの多い作業環境、高所、閉鎖空間などの影響を受けます。[2]
コンポーネント
ソフトウェア
- 航空システムの非物理的、無形の側面であり、航空システムがどのように機能し、システム内の情報がどのように整理されるかを規定する。[2]
- ソフトウェアは、コンピュータハードウェアの動作を制御するソフトウェアに例えることができます。[4]
- ソフトウェアには、規則、指示、航空法および規制、ポリシー、規範、命令、安全手順、標準操作手順、慣習、慣行、慣習、習慣、記号、監督者のコマンド、およびコンピュータ プログラムが含まれます。
- ソフトウェアは、チャート、地図、出版物、緊急操作マニュアル、手順チェックリストなどのコンテンツなどの文書コレクションに含めることができます。[8]
ハードウェア
環境
- 航空機および航空システムのリソース（ソフトウェア、ハードウェア、ライブウェア）が動作するコンテキスト。作業者/オペレーターに影響を及ぼす可能性のある物理的、組織的、経済的、規制的、政治的、社会的変数で構成されます。[4] [8]
- 航空輸送の内部環境は、直接の作業エリアに関連し、客室/コックピットの温度、気圧、湿度、騒音、振動、周囲の光のレベルなどの物理的要因が含まれます。
- 外部航空輸送環境には、気象（視程/乱気流）、地形、混雑した空域、空港を含む物理的な施設やインフラなどの作業エリア外の物理的環境、さらには広範な組織的、経済的、規制的、政治的、社会的要因が含まれます。[7]
ライブウェア
- 航空システム内の人的要素または人々。たとえば、航空機を操縦する航空乗務員、客室乗務員、地上乗務員、管理および運営担当者など。
- ライブウェアコンポーネントは、人間のパフォーマンス、能力、限界を考慮します。[7]
SHELLモデルまたは航空システムの4つの構成要素は、単独で機能するのではなく、中心となる人間の構成要素と相互作用して、ヒューマンファクターの分析と検討のための領域を提供します。[5] SHELLモデルは、人と他のシステム構成要素との関係を示し、したがって、ヒューマンファクターにとって最も重要な航空システム内での人とその活動との関係を最適化するためのフレームワークを提供します。実際、国際民間航空機関は、ヒューマンファクターを、生活や仕事の状況における人々、機械（ハードウェア）、手順（ソフトウェア）および周囲の環境との相互作用、および他の人々との関係の概念として説明しています。[3]
SHELLモデルによれば、エネルギーと情報が交換されるブロック/コンポーネントのインターフェースの不一致は、人為的ミスやシステムの脆弱性の原因となり、インシデント/事故の形でシステム障害を引き起こす可能性がある。[4]航空災害は、個々のコンポーネントの壊滅的な故障ではなく、システムコンポーネント間のインターフェースの不一致によって特徴付けられる傾向がある。[8]
インターフェース
ライブウェアソフトウェア (LS)
- 職場における人間オペレーターと非物理的なサポートシステムとの相互作用。[4]
- 人間のユーザーの一般的な特性に合わせてソフトウェアを設計し、ソフトウェア（ルールや手順など）が簡単に実装できることを保証することが含まれます。[2]
- 訓練中、飛行乗務員は飛行や緊急事態に関連するソフトウェア（手順情報など）の多くを知識やスキルの形で記憶に取り込む。しかし、マニュアル、チェックリスト、地図、チャートなどを参照することで、より多くの情報が得られる。物理的な意味では、これらの文書はハードウェアと見なされるが、これらの文書の情報設計では、LSインターフェースのさまざまな側面に十分な注意を払う必要がある。[8]
- 例えば、認知人間工学の原則を参考にして、設計者は情報の最新性と正確性、形式と語彙の使いやすさ、情報の明瞭性、ユーザーの情報検索を容易にするための細分化と索引付け、数値データの提示、略語、記号コード、その他の言語デバイスの使用、図や文章を使用した指示の提示などを考慮する必要があります。これらの情報設計要素を考慮した上で採用されたソリューションは、LSインターフェースでの人間の効果的なパフォーマンスに重要な役割を果たします。[8]
- LS インターフェイスでの不一致は、次の原因で発生する可能性があります。
- 不十分/不適切な手順
- 紛らわしい、または曖昧な記号やチェックリストの誤解
- 混乱を招く、誤解を招く、または乱雑な文書、地図、またはグラフ
- 運用マニュアルの不合理な索引付け。[2]
- 多くのパイロットが、ヘッドアップディスプレイの人工水平線と「ピッチラダー」のシンボルを参照して航空機の姿勢を維持しようとする際に混乱したと報告している。[3]
ライブウェアハードウェア (LH)
- 人間と機械の相互作用
- 実行されるタスクや仕事を考慮しながら、航空機、コックピット、または機器の物理的特徴を人間のユーザーの一般的な特性と一致させることが含まれます。[2]例：
- 人体の座り心地に合わせて乗客と乗員の座席を設計する
- コックピットのディスプレイとコントロールを人間のユーザーの感覚、情報処理、動作特性に合わせて設計し、アクションの順序付けを容易にし、作業負荷を最小限に抑え（場所やレイアウトを通じて）、誤った操作や不注意な操作に対する安全装置を組み込む。[2]
- LH インターフェースでの不一致は、以下によって発生する可能性があります。
- 設計不良の機器
- 不適切な、または不足している運用資料
- 不適切に配置またはコード化された計器および制御装置
- 異常事態等において警報、情報提供、誘導機能が働かない警報システム[10]
- 旧式の3指針式航空機高度計では、どの情報がどの指針に関係しているかをパイロットが判断するのが非常に困難であったため、誤差が生じやすかった。[3]
ライブウェア環境 (LE)
- 人間オペレーターと内部環境および外部環境との相互作用。[4]
- 人間の要件に合わせて環境を適応させることが含まれます。例:
- 物理的環境によって引き起こされる不快感、損傷、ストレス、注意散漫から乗務員と乗客を保護するための工学システム。[8]
- 航空機客室の温度を制御する空調システム
- 騒音を減らす防音
- 客室の気圧を制御する加圧システム
- オゾン濃度に対抗する保護システム
- 子午線横断旅行や交代勤務の結果として、日中に睡眠をとるために遮光カーテンを使用する
- 大型ジェット機（例：エアバスA380）と航空輸送の成長により、より多くの人々を収容するためにインフラ、旅客ターミナル、空港施設を拡張する。
- LE インターフェイスでの不一致の例は次のとおりです。
- 長距離飛行や不規則な仕事と睡眠のパターンによる生体リズムの乱れ（時差ぼけ）により、パフォーマンスが低下し、ミスが発生する
- 夜間の航空機の進入/着陸時の視覚錯覚などの環境条件によって引き起こされるパイロットの知覚エラー
- 管理者が LE インターフェイスの問題に適切に対処できなかったために発生した、オペレーターのパフォーマンスの欠陥やエラー:
- 好景気と不景気の時期における航空輸送の需要と容量の変化による運航者のストレス[4]
- 航空会社間の競争や規制緩和に伴うコスト削減策による経済的圧力の結果として、乗務員の偏った意思決定や運航者の手抜き行為が起こった。[8]
- 不十分または不健全な組織環境は、経営理念の欠陥、従業員の士気の低下、または否定的な組織文化を反映しています。[2]
ライブウェア-ライブウェア (LL)
- タスク実行中の航空システム内の中央オペレータと他の人との間のやり取り。[7]
- 整備員、エンジニア、設計者、地上要員、飛行要員、客室乗務員、運用要員、航空管制官、乗客、インストラクター、学生、管理者、監督者など、グループ内およびグループ間の個人間の相互関係が含まれます。
- 人間同士/グループ間の相互作用は、行動規範の開発と実装を含む行動とパフォーマンスにプラスまたはマイナスの影響を与える可能性があります。したがって、LL インターフェースは主に次のことに関係しています。
- 人間関係
- リーダーシップ
- 乗組員の協力、調整、コミュニケーション
- 社会的相互作用のダイナミクス
- チームワーク
- 文化交流
- 性格と態度の相互作用。[2] [4]
- LLインターフェースの重要性とそれに伴う問題は、航空専門家間のインターフェースにおけるエラーを減らすためのコックピット/乗員リソース管理（CRM）プログラムの開発に貢献してきました。
- LL インターフェイスでの不一致の例は次のとおりです。
- 個人間の誤解を招く、曖昧な、不適切または不十分なコミュニケーションによるコミュニケーション エラー。コミュニケーション エラーは、1977 年にテネリフェ空港で発生したボーイング 747 の二重墜落事故などの航空事故を引き起こしました。
- 機長と副操縦士の間の不均衡な権限関係により、パフォーマンスとエラーが減少します。[2]例えば、独裁的な機長と過度に従順な副操縦士の場合、何か問題が発生したときに副操縦士が声を上げなかったり、機長が耳を傾けなかったりする可能性があります。
SHELL モデルでは、ヒューマン ファクターの範囲外のインターフェイスは考慮されません。たとえば、ハードウェア間、ハードウェア環境、ハードウェアとソフトウェア間のインターフェイスは、ライブウェア コンポーネントに関係しないため、考慮されません。
航空システムの安定性
航空 SHELL システム内の変更は、広範囲にわたる影響を及ぼす可能性があります。[8]たとえば、機器 (ハードウェア) の軽微な変更では、変更が運用および保守要員 (Liveware-ハードウェア) に与える影響と、手順/トレーニング プログラムの変更の必要性 (Liveware-ソフトウェアの相互作用を最適化するため) を評価する必要があります。航空システムの変更による潜在的な影響がすべて適切に対処されない限り、小さなシステム変更でも望ましくない結果が生じる可能性があります。[8]同様に、航空システムは、Liveware-環境インターフェイスの変更に合わせて継続的にレビューする必要があります。[8]
用途
- **安全分析ツール**: SHELLモデルは、国際民間航空機関の推奨に従って、航空インシデント/事故の分析または調査中に人間のパフォーマンスと寄与するコンポーネントの不一致に関するデータを収集するためのフレームワークとして使用できます。[7]同様に、SHELLモデルは、エラーの削減、安全性の向上[10]、プロセスの改善[11]を目的として、運用監査中に体系的なヒューマンファクターの関係を理解するために使用できます。たとえば、LOSA（ラインオペレーション安全監査）は、 SHELLインターフェイスを考慮した脅威とエラーの管理（TEM）に基づいています。[11] [12]たとえば、航空機の取り扱いエラーにはライブウェアとハードウェアの相互作用が含まれ、手順エラーにはライブウェアとソフトウェアの相互作用が含まれ、通信エラーにはライブウェアとライブウェアの相互作用が含まれます。[13]
- **ライセンスツール**: SHELLモデルは、人間のパフォーマンスのニーズ、能力、限界を明確にするのに役立ち、安全管理の観点から能力を定義することを可能にします。[13]
- **トレーニングツール**: SHELLモデルは、航空組織がトレーニング介入を改善し、組織のエラー防止策の有効性を高めるのに役立ちます。[13]
参考文献
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外部リンク
- AviationKnowledge - シェルモデルインターフェースエラー このAviationKnowledgeページには、SHELLインターフェースのエラーや不一致が事故の原因となったり、事故を引き起こしたりした航空事故の例が示されています。
- AviationKnowledge - シェル モデルのバリエーション、SHELL モデルの 2 つのバリエーションについても参照できます。
- シェル
- シェルT。
- AviationKnowledge - ICAO: 基本的なヒューマン ファクターの概念 この AviationKnowledge ページは、ICAO のダイジェスト第 1 号の概要であり、SHELL モデルの背景コンテキストを提供します。ICAO のダイジェスト第 1 号は、CAP 719: 基本的なヒューマン ファクターの概念としてアクセスされ、航空コンテキスト内の SHELL モデルのコンポーネントとインターフェイスの詳細情報と例が含まれています。
- AviationKnowledge - ICAO: 人間工学 このAviationKnowledgeページは、ICAOのダイジェスト第6号の概要であり、人間工学（人間と機械のシステム設計の問題の研究）、人間の能力、ハードウェアとフライトデッキの設計、環境に関する情報の概要を示しています。
- AviationKnowledge - ICAO: 航空交通管制におけるヒューマンファクター** : このAviationKnowledgeページは、ICAOのダイジェスト第8号の概要であり、ATCに関するSHELLモデルの側面について説明しています。
- CAP 718: 航空機の整備と検査におけるヒューマンファクター**: この民間航空局の出版物では、航空機の整備と検査に関するSHELLモデルの側面について説明しています。