Narzędzie do planowania unikania zmęczenia
Zmęczenie jest głównym czynnikiem ludzkim w bezpieczeństwie lotniczym . Narzędzie planowania unikania zmęczenia ( FAST ) zostało opracowane przez Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych w latach 2000–2001 w celu rozwiązania problemu zmęczenia załóg samolotów w planowaniu lotów załóg samolotów. FAST to program Windows, który umożliwia naukowcom, planistom i planistom kwantyfikację wpływu różnych harmonogramów pracy i odpoczynku na wydajność człowieka. Umożliwia wprowadzanie danych dotyczących pracy i snu w formatach graficznych, symbolicznych (siatka) i tekstowych. Graficzny wyświetlacz wejścia-wyjścia pokazuje efektywność poznawczą (oś y) w funkcji czasu (oś x). Górny zielony obszar na wykresie kończy się w czasie normalnego snu, 90% skuteczności. Celem planisty lub planisty jest utrzymanie efektywności wydajności na poziomie 90% lub wyższym poprzez manipulowanie czasem i długością okresów pracy i odpoczynku. Harmonogram pracy jest wprowadzany jako czerwone paski na osi czasu. Okresy snu są wprowadzane jako niebieskie paski na linii czasu, poniżej czerwonych pasków.
Obliczona efektywność wydajności reprezentuje złożoną wydajność człowieka w szeregu zadań poznawczych, skalowaną od zera do 100%. Oscylująca linia na wykresie przedstawia oczekiwane średnie wyniki grupy w tych zadaniach określone na podstawie pory dnia, rytmu okołodobowego , czasu spędzonego na czuwaniu i ilości snu . Mogą być wyświetlane różne przedziały ufności wokół średniej. Wyświetlacz graficzny można wyciąć i wkleić do raportów i slajdów informacyjnych. Szacunki efektywności poznawczej dla okresów pracy o dowolnej długości można również wycinać i wklejać w formacie tabelarycznym.
Historia
FAST został opracowany w ramach kontraktu fazy 1 i 2 Small Business Innovation Research (SBIR) przyznanego przez US Air Force Research Laboratory (AFRL), Human Effectiveness Directorate, dla NTI, Inc. (dr Douglas R. Eddy, główny badacz) z Science Applications International Corporation jako podwykonawca (dr Steven R. Hursh, Modeler). Prognozy zmęczenia w FAST pochodzą z symulacji snu, aktywności, zmęczenia i efektywności zadań (SAFTE) opracowanej przez dr Hursha, obecnie prezesa Institutes for Behaviour Resources i adiunkta biologii behawioralnej, Johns Hopkins University School of Medicine .
Symulacja SAFTE integruje informacje ilościowe dotyczące (1) rytmu okołodobowego w tempie metabolizmu; (2) wskaźniki powrotu sprawności poznawczej związane ze snem oraz wskaźniki spadku sprawności poznawczej związane z czuwaniem; oraz (3) efekty wydajności poznawczej związane z bezwładnością snu w celu stworzenia 3-procesowego modelu efektywności poznawczej człowieka. Model SAFTE jest opracowywany przez dr Hursha od ponad dekady. W ogólnej architekturze modelu SAFTE proces okołodobowy wpływa zarówno na efektywność poznawczą, jak i na regulację snu. Regulacja snu zależy od godzin snu, godzin czuwania, aktualnego zadłużenia snu, procesu okołodobowego i fragmentacji snu (przebudzeń w okresie snu). Efektywność poznawcza zależy od aktualnej równowagi procesu regulacji snu, procesu okołodobowego i bezwładności snu.
Symulacja SAFTE została szeroko oceniona naukowo, a Departament Obrony uznaje ją za kompletny, dokładny i praktyczny pod względem operacyjnym model wspomagający planowanie operatorów. Implementacja i możliwości oprogramowania symulacji SAFTE zostały od tego czasu zweryfikowane zarówno w środowisku lotniczym [ potrzebne lepsze źródło ] , jak i na kolei.
Podczas fazy 2 model został udoskonalony na podstawie wyników badań dotyczących AF i innych badań, które dostarczyły wskaźnika alkoholu we krwi, wskaźnika wygaśnięcia, algorytmu czasu snu i funkcji interfejsu (centyle zmienności wydajności, oś czasu misji, dane wejściowe w siatce i pulpit nawigacyjny czynników zmęczenia, aby wymienić tylko kilka). Projekt FAST dostarczył fizjologowi wojskowemu pierwszego skomputeryzowanego narzędzia, które wykorzystywało model homeostatyczny do optymalizacji wydajności lotnika w warunkach ograniczonego snu, przy jednoczesnym zminimalizowaniu zapotrzebowania na pomoce farmakologiczne. Można było planować misje, które zapewniały wystarczający odpoczynek, aby utrzymać efektywną wydajność, a gdy normalny, nocny sen był niemożliwy, organizować interwencje, takie jak drzemki lub leczenie farmakologiczne, aby utrzymać wydajność. Narzędzie miało na celu poprawę bezpieczeństwa lotów, optymalizację powodzenia misji podczas długotrwałych operacji i zminimalizowanie zapotrzebowania na pomoce farmakologiczne.
Podczas działań w fazie 2 i 3 zespół FAST miał okazję przeszkolić różne grupy personelu AF w zakresie korzystania z FAST w celu rozwiązania problemów związanych ze zmęczeniem, jakie mieli podczas ciągłych operacji, rozlokowania za granicą i nocnych operacji szkoleniowych. Szkolenie zostało przeprowadzone z licznymi grupami, częściowo w ramach kilku funkcji edukacyjnych Szkoły Medycyny Lotniczej USAF (USAFSAM) (2002–2007), a częściowo w ramach warsztatów AFRL Aviation Fatigue Countermeasures, prowadzonych mniej więcej co trzy lata przez dr. John A. Caldwell, J. Lynn Caldwell i James C. Miller. Wśród studentów na przestrzeni lat byli chirurdzy lotniczy, fizjolodzy lotniczy i fizjologii lotniczej odbywający coroczne szkolenie; fizjolodzy lotniczy i technicy fizjologii lotniczej podczas szkolenia wstępnego; chirurdzy lotniczy uczestniczący w programach USAFSAM Residency in Aerospace Medicine (RAM) i Advanced Aerospace Medicine for International Medical Officers (AAMIMO); oraz oficerowie bezpieczeństwa lotniczego z Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych, Marynarki Wojennej, Piechoty Morskiej i Armii oraz z Sił Kanadyjskich. Wielu z tych nowych użytkowników zaleciło przekształcenie produktu FAST na kilka sposobów, aby uczynić go bardziej użytecznym dla jednostek operacyjnych.
FAST był z powodzeniem używany przez zespół programistów, badaczy Sił Powietrznych i kilka jednostek operacyjnych AF do rozwiązywania problemów związanych ze zmęczeniem podczas operacji AF. Naukowcy z Warfighter Fatigue Countermeasures Branch (WFC, obecnie AFRL/RHPF) i operatorzy wykorzystali FAST do zidentyfikowania i uniknięcia zmęczenia podczas ponad 2000 godzin operacji bombowców B-2 Spirit z Whiteman AFB i nocnych operacji w Shaw AFB, aby zoptymalizować pracę zmianową harmonogramy dla sił bezpieczeństwa w Brooks AFB, aby ocenić wpływ braku snu i operacji nocnych na badanie wypadków i wiele innych konsultacji. W latach 2000-2007 dr Miller korzystał z FAST, pomagając komisjom USAF ds. badania wypadków w co najmniej dziewięciu dochodzeniach w sprawie wypadków lotniczych. Dodatkowo FAST został wykorzystany do przygotowania wytycznych dla różnych jednostek operacyjnych w Stanach Zjednoczonych i Kanadzie. Ci użytkownicy FAST nie mieli problemów z wprowadzaniem danych, wypróbowywaniem różnych harmonogramów, wprowadzaniem modyfikacji do istniejących harmonogramów lub interpretacją wyników. Jednak we wszystkich tych zastosowaniach uczestniczyli eksperci lub wyszkolony przez nich personel. Próby zastosowania FAST do codziennych operacji planowania lotów zakończyły się niepowodzeniem, ponieważ interfejs użytkownika został pierwotnie zaprojektowany dla naukowców, a nie dla operatorów.
Federalna Administracja Kolei sfinansowała poważną ocenę modelu (lub symulacji) zmęczenia biomatematycznego SAFTE w celu określenia, czy może on przewidywać zwiększone ryzyko wypadków kolejowych na podstawie informacji o harmonogramie pracy (Hursh, Raslear i in., 2006). W ramach projektu zbadano 30-dniowe historie pracy załóg lokomotyw przed 400 wypadkami spowodowanymi czynnikami ludzkimi i 1000 wypadkami nie związanymi z czynnikami ludzkimi. SAFTE oszacował efektywność załogi (odwrotność zmęczenia) w całości na podstawie informacji o harmonogramie pracy i możliwościach przespania się. Na podstawie danych z pięciu amerykańskich kolei towarowych oceniono ponad 1 milion 30-minutowych przerw roboczych. Istniała wiarygodna zależność liniowa między efektywnością załogi a ryzykiem wypadków spowodowanych czynnikami ludzkimi (r = - 0,93), ale nie w przypadku wypadków innych niż czynniki ludzkie. Ryzyko wypadków związanych z czynnikiem ludzkim było podwyższone przy wynikach skuteczności poniżej 90 i wzrastało stopniowo wraz ze zmniejszaniem się skuteczności. Przy wyniku skuteczności ≤ 50 wypadki związane z czynnikiem ludzkim były o 65 procent bardziej prawdopodobne niż przypadkowe. Poniżej wyniku skuteczności wynoszącego 70 kody przyczyn wypadków wskazywały rodzaje błędów operatora odpowiadające zmęczeniu, potwierdzając, że związek między ryzykiem wypadku a skutecznością był znaczący. Dalsza analiza wykazała, że SAFTE/FAST przewidział również wzrost ciężkości wypadków; wypadki związane z czynnikiem ludzkim, które miały miejsce, gdy średnia efektywność została obliczona na mniej niż 77, były 2½ razy bardziej kosztowne niż podobne wypadki, które miały miejsce, gdy skuteczność była większa niż 90.
W 2005 roku AFRL przyznał NTI 3-letni kontrakt SBIR fazy 3 na opracowanie i zademonstrowanie opartego na przeglądarce, predykcyjnego i ilościowego narzędzia programowego do zarządzania zmęczeniem do planowania misji, oceny wydajności załogi i raportowania stanu, w oparciu o FAST. Opracowano „Zestaw Narzędzi Efektywności Operacyjnej 24/7” jako narzędzie internetowe dostępne przez przeglądarkę, wspierające planowanie regularnej, cyklicznej pracy i odpoczynku (regularnie rotacyjny system pracy zmianowej), nieregularne harmonogramy praca-odpoczynek, efekty farmaceutycznych środków zaradczych oraz formalnego zarządzania ryzykiem operacyjnym (ORM) efektów zmęczenia. Konkretne grupy użytkowników wybrane do zaprojektowania interfejsu obejmowały osoby zajmujące się planowaniem misji (lotów), pilotów, badaczy wypadków i osoby zajmujące się planowaniem pracy zmianowej. Przeprowadzono testy użyteczności interfejsów, aby określić, czy spełniają one potrzeby zaawansowanych użytkowników, a narzędzie było łatwe do nauczenia dla początkujących. Raporty końcowe dla tego projektu zostały zweryfikowane w AFRL w listopadzie 2008. Projekt nigdy nie został zrealizowany.
Aktualny status
FAST jest teraz produktem komercyjnym sprzedawanym przez Fatigue Science i Institutes for Behaviour Resources.
W Marynarce Wojennej Stanów Zjednoczonych studenci oficerów bezpieczeństwa lotniczego (ASO) i przyszli dowódcy eskadr lotnictwa morskiego zaczęto zapoznawać się z FAST na kursach School of Aviation Safety (SAS) w październiku 2004 r. Studenci marynarki wojennej i armii otrzymali 2-godzinne laboratorium komputerowe wprowadzenie do FAST. CAPT (dr) Nick Davenport był osobą, która dodała FAST do tych programów nauczania. W wyniku spotkania oceniającego FAST, które odbyło się w Centrum Bezpieczeństwa Marynarki Wojennej (NSC) w dniu 26 kwietnia 2006 r., NSC nakazała wszystkim chirurgom lotniczym stosowanie FAST do analizowania 72-godzinnych i 14-dniowych historii w dochodzeniach w sprawie wypadków lotniczych. FAST często pomagał w identyfikowaniu skutków zmęczenia, które w przeciwnym razie zostałyby pominięte, a czasami pomagał wykluczyć zmęczenie w przypadkach, w których je podejrzewano.
Przebudź się
Na początku 2007 roku 201 dywizjon transportu powietrznego Gwardii Narodowej Dystryktu Kolumbii (ANG) z powodzeniem zintegrował własną wersję symulacji SAFTE z codziennymi operacjami planowania. Ta wersja nigdy nie została zweryfikowana pod kątem oryginalnej symulacji SAFTE. Ta integracja wymagała pełnej uwagi dwóch pilotów odpowiedzialnych za planowanie, ale dostarczyła cennych danych dotyczących ograniczania ryzyka, które mogą być wykorzystane przez planistów i liderów do przewidywania i dostosowywania krytycznych czasów zmęczenia w rozkładzie lotów. W sierpniu 2007 r. Gwardii Narodowej Lotnictwa pod kierownictwem podpułkownika Edwarda Vaughana sfinansował projekt mający na celu zapewnienie interfejsu użytkownika do codziennego użytku przez pilotów planistów i integrację z oprogramowaniem do automatycznego planowania lotów. Ten reagujący na użytkownika interfejs, znany jako „FlyAwake”, został opracowany i zarządzany przez kapitana Lynn Lee. W projekcie przytoczono dane empiryczne zebrane w bojowych i niebojowych operacjach lotniczych oraz zakwestionowano istniejące polityki dotyczące odpoczynku załogi jako odpowiednie w zapobieganiu pogorszeniu wydajności człowieka.