Инструмент планирования для избежания усталости

Усталость является одной из основных проблем, связанных с человеческим фактором, в сфере безопасности полетов . ^[1] Инструмент для планирования предотвращения усталости ( FAST ) был разработан ВВС США в 2000–2001 годах для решения проблемы усталости летного состава при планировании полетов летного состава. ^[2] FAST — это программа для Windows, которая позволяет ученым, планировщикам и составителям графиков количественно оценивать влияние различных графиков работы и отдыха на работоспособность человека. Она позволяет вводить данные о работе и сне в графическом, символическом (сетка) и текстовом форматах. Графический дисплей ввода-вывода показывает эффективность когнитивной производительности (ось Y) как функцию времени (ось X). Верхняя зеленая область на графике заканчивается во время нормального сна, эффективность 90%. Цель планировщика или составителя графиков — поддерживать эффективность производительности на уровне или выше 90% путем манипулирования сроками и продолжительностью периодов работы и отдыха. График работы вводится в виде красных полос на временной шкале. Периоды сна обозначены синими полосами на временной шкале, расположенными под красными полосами.

Рассчитанная эффективность производительности представляет собой составную производительность человека по ряду когнитивных задач, масштабированную от нуля до 100%. Колеблющаяся линия на графике представляет ожидаемую среднюю производительность группы по этим задачам, определяемую временем суток, циркадным ритмом , временем бодрствования и количеством сна , а также могут отображаться различные доверительные интервалы вокруг среднего значения. Графическое отображение можно вырезать и вставлять в отчеты и слайды брифинга. Оценки когнитивной эффективности для рабочих периодов любой продолжительности также можно вырезать и вставлять в табличном формате.

FAST был разработан в рамках контрактов на исследования инноваций в малом бизнесе (SBIR) 1-й и 2-й фаз, заключенных Исследовательской лабораторией ВВС США (AFRL), Директоратом эффективности человека, с NTI, Inc. ^[3] (д-р Дуглас Р. Эдди, главный исследователь) с Science Applications International Corporation в качестве субподрядчика (д-р Стивен Р. Херш, разработчик моделей). ^{[4] [5] [6] [7]} Прогнозы усталости в FAST выводятся из моделирования сна, активности, усталости и эффективности задач (SAFTE), изобретенного д-ром Хершем, в настоящее время являющимся президентом Института поведенческих ресурсов и адъюнкт-профессором поведенческой биологии Медицинской школы Университета Джонса Хопкинса .

Моделирование SAFTE объединяет количественную информацию о (1) циркадном ритме скорости метаболизма; (2) показателях восстановления когнитивной производительности, связанных со сном, и показателях спада когнитивной производительности, связанных с бодрствованием; и (3) эффектах когнитивной производительности, связанных 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 дефицита сна, 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 США считает его полной, точной и практичной в эксплуатации моделью, помогающей операторам составлять графики. ^[8] Программная реализация моделирования SAFTE ^[9] и его применимость с тех пор были проверены в авиационных ^[10] и железнодорожных ^[11] рабочих средах.

В ходе работы над фазой 2 модель была улучшена с использованием результатов исследований ВВС и других исследований, предоставляющих индекс алкоголя в крови, индекс перерыва, алгоритм времени сна и интерфейсные функции (процентили вариации производительности, временная шкала миссии, ввод сетки ^[12] и панель факторов усталости, и это лишь некоторые из них). FAST предоставил военным физиологам первый компьютеризированный инструмент, который использовал гомеостатическую модель для оптимизации производительности летчика в условиях ограниченного сна, сводя к минимуму потребность в фармакологических средствах. Миссии можно было планировать так, чтобы обеспечить достаточный отдых для поддержания эффективной производительности, а когда нормальный ночной сон был невозможен, организовывать вмешательства, такие как дневной сон или фармакологическое лечение, для поддержания производительности. Инструмент был предназначен для повышения безопасности полетов, оптимизации успеха миссии во время длительных операций и минимизации потребности в фармакологических средствах.

В ходе усилий 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, зарубежном развертывании и ночных учебных операциях. Обучение проводилось с многочисленными группами частично в рамках нескольких образовательных функций Школы аэрокосмической медицины ВВС США (USAFSAM) (2002–2007 гг.) и частично в рамках семинара AFRL Aviation Fatigue Countermeasures Workshop, который примерно три раза в год проводили доктора Джон А. Колдуэлл, Дж. Линн Колдуэлл и Джеймс К. Миллер. В течение многих лет среди студентов были летные врачи, аэрокосмические физиологи и техники аэрокосмической физиологии , проходящие ежегодное обучение; аэрокосмические физиологи и техники аэрокосмической физиологии во время начальной подготовки; летные врачи, участвующие в программах USAFSAM Residency in Aerospace Medicine (RAM) и Advanced Aerospace Medicine for International Medical Officers (AAMIMO); и офицеры по безопасности полетов из ВВС США, ВМС, морской пехоты и армии, а также из канадских вооруженных сил. Многие из этих новых пользователей рекомендовали преобразовать продукт FAST несколькими способами, чтобы сделать его более полезным для оперативных подразделений.

FAST успешно использовался группой разработчиков, исследователями ВВС и несколькими оперативными подразделениями ВВС для решения проблем усталости во время операций ВВС. Ученые в Warfighter Fatigue Countermeasures Branch (WFC, теперь AFRL/RHPF) и операторы использовали FAST для выявления и предотвращения усталости в более чем 2000 часах операций бомбардировщиков B-2 Spirit с авиабазы ​​Уайтмен ^[13] и ночных операций на авиабазе Шоу, для оптимизации графиков сменной работы для сил безопасности на авиабазе Брукс, для оценки влияния потери сна и ночных операций на расследование происшествий и для многих других консультаций. В период с 2000 по 2007 год доктор Миллер использовал FAST для оказания помощи комиссиям по расследованию происшествий ВВС США по меньшей мере в девяти расследованиях авиационных происшествий. Кроме того, FAST использовался для подготовки руководства 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 возникло проблем с вводом данных, пробой разных графиков, внесением изменений в существующие графики или интерпретацией результатов. Однако все эти приложения включали экспертов или персонал, которых они обучили. Попытки применить FAST к ежедневным операциям по планированию полетов не увенчались успехом, поскольку пользовательский интерфейс изначально был разработан для ученых, а не для операторов.

Федеральное управление железных дорог спонсировало масштабную оценку биоматематической модели усталости SAFTE (или моделирования), чтобы определить, может ли она предсказать повышенный риск железнодорожных аварий на основе информации о рабочем графике (Hursh, Raslear et al., 2006). В проекте изучались 30-дневные истории работы локомотивных бригад до 400 аварий, связанных с человеческим фактором, и 1000 аварий, связанных с нечеловеческими факторами. SAFTE оценила эффективность бригады (величина, обратная усталости), полностью основываясь на информации о рабочем графике и возможностях получить сон. Было оценено более 1 миллиона 30-минутных интервалов работы на основе данных пяти грузовых железных дорог США. Существовала надежная линейная связь между эффективностью бригады и риском аварий, связанных с человеческим фактором (r = -0,93), но не для аварий, связанных с нечеловеческими факторами. Риск аварий, связанных с человеческим фактором, повышался при показателях эффективности ниже 90 и постепенно увеличивался с уменьшением эффективности. При показателе эффективности ≤ 50 несчастные случаи, связанные с человеческим фактором, были на 65 процентов более вероятны, чем случайные. Ниже показателя эффективности 70 коды причин несчастных случаев указывали на типы ошибок оператора, соответствующие усталости, подтверждая, что связь между риском несчастного случая и эффективностью была значимой. Дальнейший анализ показал, что SAFTE/FAST также предсказывали увеличение тяжести несчастных случаев; несчастные случаи, связанные с человеческим фактором, которые происходили, когда средняя эффективность была меньше 77, были в 2½ раза дороже, чем аналогичные несчастные случаи, которые происходили, когда эффективность была больше 90.

В 2005 году AFRL заключила с NTI трехлетний контракт SBIR фазы 3 на разработку и демонстрацию браузерного, предиктивного и количественного программного инструмента управления усталостью для планирования миссий, оценки эффективности работы экипажа и составления отчетов о состоянии на основе FAST. «Набор инструментов для круглосуточной операционной эффективности» был разработан как интернет-инструмент, доступный через браузер, обеспечивающий поддержку планирования регулярной циклической работы и отдыха (регулярно чередующаяся сменная работа), нерегулярных графиков работы и отдыха, эффектов фармацевтических контрмер и формального управления операционными рисками (ORM) эффектов усталости. Конкретные группы пользователей, выбранные для проектирования интерфейса, включали планировщиков миссий (полетов), пилотов, следователей по происшествиям и планировщиков сменной работы. Были проведены тесты удобства использования интерфейсов, чтобы определить, соответствуют ли они потребностям опытных пользователей, и прост ли инструмент в освоении для новичков. Окончательные отчеты по этому проекту были рассмотрены в AFRL в ноябре 2008 года. Проект так и не был реализован.

FAST теперь является коммерческим продуктом, продаваемым через Fatigue Science ^[27] и Institutes for Behavior Resources. ^[28]

В ВМС США курсанты по авиационной безопасности (ASO) и будущие командиры эскадрилий морской авиации начали знакомиться с FAST на курсах Школы авиационной безопасности (SAS) в октябре 2004 года. Курсанты-врачи ВМС и армии получили 2-часовое введение в FAST в компьютерной лаборатории. Капитан (доктор) Ник Дэвенпорт был тем человеком, который добавил FAST в эти учебные программы. В результате оценочного совещания FAST, которое состоялось в Центре военно-морской безопасности (NSC) 26 апреля 2006 года, NSC постановил, что все врачи-врачи должны использовать FAST при анализе 72-часовых и 14-дневных историй при расследовании авиационных происшествий. FAST часто помогал выявлять эффекты усталости, которые в противном случае были бы пропущены, и иногда помогал исключить усталость в случаях, когда она подозревалась.

В начале 2007 года 201-я эскадрилья воздушных перевозок Национальной гвардии округа Колумбия успешно интегрировала собственную версию симуляции SAFTE в ежедневные операции по планированию. Эта версия никогда не была проверена на соответствие оригинальной симуляции SAFTE. Эта интеграция потребовала постоянного внимания двух летчиков-планировщиков, но дала ценные данные по снижению риска, которые могли использоваться планировщиками и руководителями для прогнозирования и корректировки критических моментов усталости в расписании полетов. В августе 2007 года Отдел безопасности полетов Национальной гвардии ВВС под руководством подполковника Эдварда Вона профинансировал проект по предоставлению пользовательского интерфейса для ежедневного использования летчиками-планировщиками и интеграции с автоматизированным программным обеспечением для планирования полетов. Этот пользовательский интерфейс, известный как «FlyAwake», был задуман и управлялся капитаном Линн Ли. Проект ссылался на эмпирические данные, собранные в ходе боевых и небоевых авиационных операций, и ставил под сомнение существующую политику отдыха экипажа как адекватную для предотвращения ухудшения работоспособности человека.

• Циркадный ритм
• Циркасемидийский ритм
• Программное обеспечение для обнаружения усталости
• Усталость пилота
• Сменная работа
• Гигиена сна