Facteurs Organisationnels et Humains pour l’Evaluation des Méthodes END – FOEHN

La méthodologie adoptée a consisté à travailler sur trois volets principaux qui sont :
- L’Analyse et la modélisation des Facteurs organisationnels et humains dans les END
- Le monitoring et la capture de geste pour l’observation d’un contrôle en conditions maîtrisées
- La simulation pour l’analyse des facteurs influents et l’estimation des POD.

La première étape a consisté en la sélection de cas cibles pertinents en regard des objectifs du projet et des exigences ou spécificités relatives aux différentes disciplines impliquées. Cette première phase a abouti à la sélection de techniques (END) et de cas d’étude couvrant les différents volets. Un cas réel proposé par EDF a servi de cas support pour l’étude et la modélisation des FOH. Il s’agit d’un END par radiographie haute énergie (RT par isotope) pour lequel il a été avéré que plusieurs inspections successives n’ont pas permis la détection d’un défaut existant. Ainsi il a été décidé de focaliser le périmètre de la modélisation des FOH aux méthodes de contrôle radiographiques et plus spécifiquement même à la phase d’interprétation de radiogrammes. Le modèle de performance humaine retenu par le CRC pour ce projet est celui de la méthode CREAM (Cognitive Reliability and Error Analysis Method) qui, à partir d’une analyse hiérarchique des tâches et d’un modèle de contrôle cognitif (COCOM), fournit des probabilités d’erreurs. Cette modélisation s’est appuyée sur une campagne d’enquêtes terrain. Le facteur humain peut également être étudié sous l’angle de l’analyse du geste de l’opérateur et de sa variabilité, à partir d’outils de monitoring. Les ultrasons manuels ont été retenu pour ce volet du projet. Une étude a été menée à l’Institut de Soudure pour observer des opérateurs en conditions contrainte et analyser leurs performances. Cette étude a constitué le cas cible pour le développement par le CEA d’un système d’instrumentation du geste de l’opérateur. Un tel dispositif a en particulier pour vocation de mesurer en conditions réalistes la variabilité de paramètres (comme la position, l’orientation et la trajectoire du capteur) en lien avec l’opérateur et non directement modélisables par la physique. Le volet concernant l’estimation des POD et la simulation a porté à la fois sur la radiographie et sur les ultrasons. A noter également, un cas de contrôle par courant de Foucault a été retenu par Airbus pour développer une méthodologie d’évaluation des POD impliquant la simulation. Comme il a été rappelé plus haut, la simulation peut être exploitée pour l’estimation des POD, et ce à partir de la donnée des distributions statistiques a priori sur la variabilité des paramètres influents. Dans le cadre de FOEHN, ont aussi été explorées des pistes visant à combiner instrumentation et simulation pour déterminer la variabilité de paramètres qui sont en lien avec le facteur humain et ainsi aboutir à des POD plus réalistes.

La méthode CREAM a été adaptée au contexte des END par méthode radiographique pour permettre une analyse FOH de l’activité d’interprétation de radiogrammes. La méthode ainsi adaptée peut être utilisée comme méthode d'analyse autonome et produire une estimation de probabilité d’erreur, fonction du contexte de réalisation. Les enquêtes et analyses réalisées ont permis de tirer de premiers enseignements sur les FOH et leur prise en compte dans les END. Ces enseignements ont fait l’objet d’un document de synthèse appelé à servir de point de départ pour un Groupe de travail lancé en 2020 à la COFREND (Confédération Française des Essais Non Destructifs). Un négatoscope virtuel a été développé au sein de la plate-forme de simulation CIVA pour se rapprocher des conditions d’interprétation d’un radiogramme et tester des estimations de POD basées sur des critères de détectabilité numérique. Dédié aux contrôles par ultrasons manuels, un démonstrateur expérimental basé sur une solution de tracking optique a été mis au point et exploité pour la capture de la trajectoire d’un capteur tenu en main par l’opérateur. La preuve de concept de la simulation opérationnelle a été faite sur un cas de contrôle par ultrasons de pièces composites.

Au terme de ce travail, il convient de confirmer l’intérêt de la prise en compte des facteurs organisationnels et humains dans les réflexions sur la fiabilité des procédés END/CND. Les campagnes d’observation et les entretiens ont apporté un éclairage sur la « maturité culturelle » du secteur et mis en lumière des chantiers FOH renvoyant aux champs de l’ergonomie, de la psychologie, de la sociologie mais aussi de l’anthropologie. Les constats apportés enrichissent un corpus de connaissances en construction dans le secteur. Les enseignements acquis et les perspectives qu’ils ouvrent en vue de la démonstration de performances ont été discutés dans un document de synthèse et de recommandation. Une conclusion du projet est l’applicabilité au domaine des END de l’approche CREAM. Limitée dans le cadre du projet à un périmètre restreint (l’interprétation des radiogrammes) la généralisation de l’approche à d’autres opérations et d’autres méthodes serait souhaitable pour sa capacité à fournir une analyse quantitative des risques associées à une tâche et aux conditions dans laquelle elle est mise en œuvre. En parallèle, plusieurs pistes ont été explorées pour rendre plus robuste le traitement de paramètres techniques en lien direct avec le facteur humain. Ces différentes pistes combinent instrumentation dédiée à la capture du geste de l’opérateur et simulation numérique. Les prototypes développés montrent un fort potentiel ouvrent des perspectives d’innovation qui ne se limitent pas à la seule démonstration de performances mais pourraient conduire à une meilleure maîtrise et traçabilité de ces facteurs.

Larouzée, J.; Martin, E.; Calmon, P. Human Reliability Assessment method applied to investigate human factors in NDT - The case of the interpretation of radiograms in the French nuclear sector. Internatonal conference Non-Destructive Examination (NDE) in Nuclear, Sustainable Nuclear Energy Technology Platorm (SNETP). Sheffield - UK, United Kingdom. Jun 2023.

Rodat, D.; Guibert, F.; Dominguez, N.; Calmon, P. Introduction of physical knowledge in kriging-based meta-modelling approaches applied to Non-Destructive Testing simulations. Simulation Modelling Practice and Theory. 2018, 87, 35-47.

CEA List : Michel Cardoso, Thomas Desrez, Sébastien Bey. Configuration d’un dispositif de contrôle non destructif. N°1859569. 16 octobre 2018.
Demande internationale WO2020/079355 A1, publiée le 23 Avril 2020

Le projet FOEHN relève de l’axe Usine du futur (Axe 2) du défi Stimuler le Renouveau Industriel (Défi 3) de l’appel. Il s’inscrit dans le contexte des recherches menées pour accroître la fiabilité des méthodes END (Evaluation Non Destructive) utilisées par la communauté industrielle. Plus précisément le projet vise à développer des outils méthodologiques pour une évaluation plus précise des méthodes de contrôle prenant en compte l’ensemble des paramètres influents, y compris les facteurs organisationnels et humains.
La fiabilité des techniques END peut être évaluée par le calcul de courbes POD (Probability Of Detection). Cette approche permet de prendre en compte la variabilité des conditions de mises en œuvre et des paramètres qui influent sur la réponse du système d’inspection. La simulation numérique est un outil de plus en plus utilisé dans cet objectif. On parle alors d’approche (Model-Assisted POD). Aujourd’hui les facteurs organisationnels et humains (FOH) sont difficiles à prendre en compte dans ce contexte et bien souvent les performances observées lors de la mise en oeuvre des contrôles «sur site» sont inférieures à celles estimées initialement. Par ailleurs, la variabilité de certains facteurs relevant de la technique également difficiles à appréhender en particulier lorsque l’on exploite la simulation.
L’objectif du projet FOEHN est d’analyser et modéliser l’influence des FOH et de proposer des outils d’évaluation de la POD intégrant les aspects humains ainsi que les facteurs techniques qui gouvernent la performance globale et finale du dispositif. Plus particulièrement le projet FOEHN vise à améliorer l’approche MAPOD qui exploite la simulation numérique.
Pour répondre à ces objectifs le projet de recherche partenariale FOEHN, d’une durée de 36 mois, réunit un consortium composé :
• De trois industriels utilisateurs finaux de CND : AIRBUS GROUP pour le secteur aéronautique, EDF CEIDRE pour le secteur nucléaire et l’INSTITUT DE SOUDURE actif dans de nombreux secteurs industriels.
• De l’Institut LIST du CEA Tech, laboratoire de recherche qui développe notamment la plate-forme de simulation CIVA et l’approche MAPOD.
• Du CRC (Centre de recherche sur les Risques et les Crises) de l’école Mines Paristech, laboratoire de recherche spécialisé sur les facteurs humains et organisationnels.
Les résultats attendus sont de plusieurs ordres. A l’issue du projet on disposera d’un cadre formel permettant de mieux comprendre, modéliser et prédire l’influence des FOH sur les performances d’un contrôle. A cela s’ajoutera un corpus de données obtenues en conditions maîtrisées à partir de campagnes d’observation impliquant le monitoring d’inspecteurs. Des outils méthodologiques seront proposés pour la captation de facteurs humains et leur exploitation dans le contexte d’une estimation des POD par simulation. Ces outils seront implémentés au sein d’un démonstrateur de laboratoire qui pourra être enrichi et exploité au-delà du projet. En parallèle l’approche MAPOD sera étendue pour permettre l’estimation de POD plus réalistes et les outils afférents implémentés dans le logiciel métier CIVA. Plus globalement il est attendu du projet une amélioration sensible de l’estimation des indicateurs statistiques de type POD et donc de nouveaux moyens pour optimiser les phases de conception et d’évaluation des méthodes END.