مختبر الهندسة البشرية

كان مختبر الهندسة البشرية ( HEL ) مؤسسة بحثية تابعة لقيادة المواد في الجيش الأمريكي، متخصصة في أبحاث الأداء البشري، وهندسة العوامل البشرية، والروبوتات، وتقنية التفاعل البشري. يقع المختبر في ميدان اختبار أبردين ، وقد عمل كمختبر الجيش الرئيسي لأبحاث العوامل البشرية وبيئة العمل من عام 1951 إلى عام 1992. درس الباحثون في مختبر الهندسة البشرية طرقًا لزيادة الفعالية القتالية إلى أقصى حد، وتحسين تصميمات الأسلحة والمعدات، وتقليل تكاليف التشغيل والأخطاء. ^{[ 1 ]} في عام 1992، تم حل مختبر الهندسة البشرية، وتم دمج مهمته وموظفيه ومرافقه في مختبر أبحاث الجيش الأمريكي (ARL) الذي تم إنشاؤه حديثًا. ^{[ 2 ]}

في عام ١٩٥١، كتب اللواء إلبرت لويس فورد ، رئيس سلاح الذخائر في الجيش الأمريكي ، رسالةً إلى اللواء إدوارد ماكمورلاند، القائد العام في ميدان اختبار أبردين، حول حاجة الجيش إلى مزيد من البحوث المتقدمة في مجال العوامل البشرية. ^{[ ٣ ] [ ٤ ]} وجاء في الرسالة: "يبدو من المناسب الآن إدخال تقييمات الهندسة البشرية في تصاميمنا الهندسية التطويرية وفي اختباراتنا لهذه التصاميم. لذلك، يُقترح إدراج بعض خدمات الهندسة البشرية ضمن الأنشطة في ميدان اختبار أبردين." ^{[ ١ ]}

في ديسمبر 1951، أنشأ سلاح الذخائر مجموعة الهندسة البشرية في ميدان اختبار أبردين، وذلك عقب دراسات واستطلاعات أوصت ببذل جهد أكثر منهجية وفعالية لدمج العوامل البشرية في تصميم الأسلحة والمعدات. ^{[ 1 ] [ 5 ] [ 6 ]} تألفت المجموعة في البداية من سبعة أفراد، وكان يرأسها مديرها الأول، الدكتور بن عامي بلاو، الذي زاد عدد العاملين فيها تدريجيًا ليصل إلى حوالي 40 فردًا من العسكريين والمدنيين. ^{[ 1 ] [ 5 ]} في عام 1953، تم تغيير اسم المجموعة رسميًا إلى مختبرات الهندسة البشرية التابعة لسلاح الذخائر بالجيش الأمريكي. ^{[ 5 ]} في فبراير 1957، خلف الدكتور جون د. وايز بلاو في منصب المدير، واستمر في هذا المنصب لأكثر من 35 عامًا حتى تقاعده عام 1992. ^{[ 5 ] [ 7 ]} بحلول ذلك الوقت، بلغ عدد موظفي المنظمة 257 موظفًا من العسكريين والمدنيين، واكتسبت شهرة عالمية لأبحاثها في مجال العوامل البشرية. ^{[ 7 ]}

خلال فترة تولي وايز منصب المدير، شهد المختبر عدة تغييرات تنظيمية. فعندما دخلت إعادة تنظيم الجيش حيز التنفيذ عام ١٩٦٢، أصبح مختبر هندسة العوامل البشرية (HEL) مختبرًا تابعًا لقيادة المواد التابعة للجيش الأمريكي (AMC) التي أُنشئت حديثًا، وأصبح مسؤولًا عن تنسيق جميع مبادرات هندسة العوامل البشرية في الجيش. ^{[ ٨ ]} وكجزء من هذه إعادة التنظيم، تغير اسم المختبر من مختبرات هندسة العوامل البشرية التابعة لفيلق الذخائر بالجيش الأمريكي إلى مختبرات هندسة العوامل البشرية التابعة للجيش الأمريكي، ثم لاحقًا إلى مختبر هندسة العوامل البشرية التابع للجيش الأمريكي (HEL). ^{[ ٥ ]}

خلال أواخر الخمسينيات وأوائل الستينيات، قدمت شركة HEL الدعم الهندسي في مجال العوامل البشرية لعدة مكاتب مشاريع في ترسانة ريدستون، وذلك أثناء تطوير أنظمة صواريخ متنوعة، مثل أنظمة هوك ، وجوبيتر ، وبيرشينغ ، وساتورن، وباتريوت . إلا أن عملية وضع المواصفات والمعايير العسكرية مع قيادة صواريخ الجيش الأمريكي كشفت عن قصور كبير في معرفة HEL بالأداء البشري، ويعود ذلك في معظمه إلى نقص المعدات والتمويل. ومن أمثلة هذه الثغرات في البيانات: تأثير الطاقة الصوتية على صحة المشغل وأدائه، بالإضافة إلى المعرفة المتعلقة بالتمثيل الرمزي للمعلومات على الشاشات. واستجابةً لذلك، حددت HEL المجالات التي تتطلب بحثًا معمقًا، وبدأت تجارب لسدّ هذه الثغرات في البيانات تحديدًا. وقد مكّنت هذه التحسينات المختبر في نهاية المطاف من تطوير أول محاكاة لوحدات التحكم التشغيلية لنظام باتريوت، بالإضافة إلى تطبيق هندسة العوامل البشرية على تصميمه. ^{[ 9 ]}

في عام 1968، دمج الجيش مختبرات HEL، ومختبر أبحاث المقذوفات ، ومختبر الطلاء والكيمياء، ومختبر الدفاع النووي، ووكالة تحليل أنظمة المواد التابعة للجيش، لإنشاء مركز أبردين للأبحاث والتطوير، الذي تأسس رسميًا عام 1969. وفي هذا الهيكل التنظيمي الجديد، كان كل مختبر من المختبرات الخمسة يُدار من قِبل مدير فني مدني يرفع تقاريره مباشرةً إلى قائد عام. ^{[ 8 ] [ 10 ]} إلا أن المركز لم يستمر إلا حتى عام 1972، وسرعان ما عاد مختبر HEL إلى كونه مختبرًا تابعًا لشركة تابعة لقيادة أنظمة المواد التابعة للجيش. ^{[ 8 ]}

في عام 1975، وافقت قيادة النقل الجوي (AMC) على برنامج تجريبي لتحويل مجموعات الهندسة البشرية في قياداتها الفرعية الرئيسية إلى وحدات تابعة لمختبرات الهندسة البشرية (HEL). كما حصلت مختبرات الهندسة البشرية على ممثلين ميدانيين في المراكز والمدارس الرئيسية التابعة لقيادة التدريب والعقيدة في الجيش الأمريكي . وعندما أنشأت قيادة النقل الجوي قيادة مختبرات الجيش الأمريكي (LABCOM) في عام 1985، كانت مختبرات الهندسة البشرية من بين المختبرات التي أُدمجت تحت قيادة فرعية رئيسية جديدة. ^{[ 8 ]} وشملت العناصر الأخرى التي أُعيد تنظيمها تحت قيادة مختبرات الجيش الأمريكي مختبر أبحاث المقذوفات ، ومختبرات هاري دايموند ، ومختبر تكنولوجيا المواد، ومختبر تكنولوجيا الأجهزة الإلكترونية ، ومختبر تقييم نقاط الضعف ، ومختبر علوم الغلاف الجوي ، ومكتب أبحاث الجيش. ^{[ 11 ]}

خلال ثمانينيات القرن الماضي، ركزت شركة HEL معظم مواردها على مبادرة دمج القوى العاملة والأفراد التابعة للجيش (MANPRINT). وبصفتها الوكالة الرائدة في قيادة دعم الجيش (AMC) في مجال هندسة العوامل البشرية ضمن مبادرة MANPRINT، طورت HEL سياسات وأدوات جديدة لمعالجة القضايا المتعلقة بسلامة الأنظمة، والقوى العاملة، والتدريب، والمخاطر الصحية في برامج تطوير المواد. ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

تم دمج مختبرات أبحاث HEL مع مختبرات الأبحاث المؤسسية الأخرى التابعة لـ AMC لتشكيل مختبر أبحاث الجيش (ARL) في عام 1992. وتم دمج عملياتها مع وظائف MANPRINT التابعة لمعهد أبحاث الجيش الأمريكي للعلوم السلوكية والاجتماعية لإنشاء مديرية أبحاث وهندسة الإنسان التابعة لمختبر أبحاث الجيش (ARL). ^{[ 14 ]}

كان مختبر الهندسة البشرية مسؤولاً عن تزويد الجيش بالدعم الهندسي في مجال العوامل البشرية في تصميم المركبات القتالية ، والطيران ، والدفاع الجوي المدفعي ، والأسلحة، والمعدات، وغيرها. ^{[ 7 ]} يركز هذا النوع من الهندسة بشكل كبير على مراعاة احتياجات المستخدم وراحته في المراحل الأولى من تصميم الأسلحة والمعدات، بهدف تقليل وقت التدريب والجهد المبذول والحد من الأخطاء البشرية. أجرى الباحثون في مختبر الهندسة البشرية ومكاتبه الميدانية اختبارات الأداء البشري في ميدان اختبار أبردين أو منشآت عسكرية أخرى، ثم تعاونوا لاحقًا مع مطوري المواد والمقاولين في عملية شراء المواد لتطبيق نتائجهم في تصميم المواد. ^{[ 15 ]} ولإجراء هذه الاختبارات، استعان الباحثون بضباط صف من التخصصات العسكرية الرئيسية في الجيش، بالإضافة إلى جنود نظاميين وجنود أكملوا التدريب الأساسي، للمساعدة في تقييم أداء المعدات في بيئة المعركة. ^{[ 16 ]}

شملت أبحاث HEL مجالات مثل ما يلي: أبحاث الصوتيات ، والإلكترونيات والاتصالات ، والتحكم في دعم النيران، والإمداد والنقل في المناطق الأمامية، والجوانب البصرية البشرية، والتعلم والذاكرة، وأنظمة اللوجستيات، والعمليات العسكرية في المناطق الحضرية، والعوامل الفسيولوجية والجنسانية، والروبوتات ، والانتباه الانتقائي ، وأبحاث الإجهاد، وتكامل الأنظمة ، واكتساب الأهداف ، وتطوير مركبات الاختبار ، وعروض النصوص والرسومات، والأداء البصري، والبحث البصري . ^{[ 17 ]}

كان لدى مختبر هندسة العوامل البشرية (HEL) في البداية ثلاث مديريات لإدارة أبحاثه ومسؤولياته. تولت مديرية أبحاث السلوك إدارة أبحاث العوامل البشرية الأساسية التي درست الأنظمة من وجهة نظر الجندي. ركز الباحثون على عوامل مثل البصر والسمع والتحمل والإجهاد والقوة والطول والوزن، وسجلوا نتائجهم في قاعدة بيانات ضخمة يمكن لوكالات الدفاع الأخرى الوصول إليها. حافظت مديرية أداء الأنظمة والمفاهيم على فرق بحثية أجرت اختبارات على مختلف الأسلحة والمعدات. مع الأخذ في الاعتبار كل شيء بدءًا من مستويات الضوضاء الناتجة عن السلاح وحتى سهولة وصول المشغل إلى دواسة فرامل المركبة، قيّم الباحثون في هذه المديرية واجهة الإنسان والآلة بحثًا عن ثغرات في السلامة والكفاءة. أخيرًا، عملت مديرية تطبيقات هندسة العوامل البشرية مباشرةً مع المنشآت العسكرية لضمان مراعاة هندسة العوامل البشرية في جميع المشاريع أثناء عملية التصميم. بالإضافة إلى المساعدة في تصميم وتطوير التقنيات العسكرية، أجرى باحثو مختبر هندسة العوامل البشرية أيضًا عمليات استكشاف الأخطاء وإصلاحها لتحديد مشاكل هندسة العوامل البشرية كلما أبلغ الجنود في الميدان عن مشاكل في تشغيل أو صيانة قطعة من المعدات. ^{[ 18 ]}

بحلول أواخر الثمانينيات، أعيد تنظيم شركة HEL وتقسيمها إلى ستة أقسام فنية: الطيران والدفاع الجوي، والبحوث السلوكية، والقتال القريب - الخفيف والثقيل، ودعم الخدمة القتالية، ودعم النيران واكتساب الأهداف، والدعم الميداني. ^{[ 1 ]}

كجزء من مهمتها، أدارت مختبرات الهندسة البشرية (HEL) برنامج اختبار مدفعية الكتائب التابع لمختبر الهندسة البشرية (HELBAT)، وهو سلسلة من التجارب الميدانية المصممة لدراسة قدرات كتائب المدفعية الميدانية التابعة للجيش. أُجري برنامج HELBAT خلال اختبارات الجاهزية العملياتية للجيش، ولم يُمكّن مختبرات الهندسة البشرية من عزل وتحديد مصادر الخطأ البشري أثناء إطلاق المدفعية فحسب، بل أتاح أيضًا للباحثين فرصة لتحسين كيفية إجراء تقييمات المدفعية. علاوة على ذلك، سمح البرنامج للجيش بوضع إجراء منهجي وقابل للتكرار لجمع بيانات موثوقة عن عمليات المدفعية على مستوى الكتيبة. ^{[ 19 ]}

في عام 1969، أطلقت شركة HEL مناورات HELBAT I، التي جرت في فورت هود بمشاركة كتائب من مدافع هاوتزر ذاتية الدفع من طراز M109 عيار 155 ملم تابعة للفرقة المدرعة الأولى . ^{[ 19 ]} على الرغم من أن مناورات HELBAT الأولى اقتصرت على دراسة التنبؤ بنيران المفاجأة، إلا أنها كشفت أن أكبر مصدر للخطأ، والذي يمثل حوالي 50% من إجمالي خطأ النظام، هو عدم قدرة المراقب المتقدم على تحديد موقعه وموقع أهدافه بدقة. أظهرت التجربة أن الجنود غالبًا ما يرتكبون أخطاءً عند تقدير المدى على مسافات طويلة، ويواجهون صعوبة في قراءة بوصلة المدفعية M2. ^{[ 19 ] [ 20 ]} بعد مناورات HELBAT I، تعاونت HEL مع ترسانة فرانكفورد لتطوير جهاز تحديد مدى ليزري للمراقب المتقدم، لا يقتصر دوره على قياس المسافات فحسب، بل يشمل أيضًا تحديد مواقع الأهداف باستخدام مقياس السمت. بعد ذلك بعامين، أجرت HEL مناورات HELBAT II، التي شهدت انخفاضًا في متوسط ​​أخطاء تحديد مواقع الأهداف من 490 مترًا إلى 21 مترًا بفضل جهاز تحديد المدى الليزري. ^{[ 19 ] [ 20 ]}

أُدخلت تحسينات على جوانب أخرى من المدفعية في اختبارات HELBAT اللاحقة. خلال سبعينيات القرن العشرين، أجرت شركة HEL خمسة اختبارات HELBAT أخرى، وكان آخرها اختبار HELBAT الثامن في عام 1981. ^{[ 21 ]} كما أجرت HEL اختبارات ميدانية مماثلة على أنظمة الدروع وأنظمة المشاة وأنظمة الطائرات المروحية خلال اختبار نظام الدروع HELAST، واختبار نظام المشاة HELIST، واختبار تسليح المروحيات HELHAT، على التوالي. ^{[ 22 ]}

شارك مختبر الهندسة البشرية في تطوير أو اختبار التقنيات التالية:

• شاشة العرض الصوتية اللمسية (ATD): في عام 1976، طورت شركة HEL أول آلة حاسبة إلكترونية في العالم للمكفوفين وضعاف البصر. ^{[ 23 ] [ 24 ]}
• خوارزمية تقييم المخاطر السمعية للبشر (AHAAH) : في عام 1987، طورت شركة HEL أول نموذج رياضي للجهاز السمعي البشري يمكنه تقييم مخاطر الضوضاء لكامل نطاق ضوضاء النبضات ذات الصلة بالجيش. ^{[ 25 ]}
• بيريتّا 92SB : استجابةً لتزايد أعداد المجندات في الجيش خلال سبعينيات القرن الماضي، أجرت شركة HEL اختبارات على مجموعة واسعة من المسدسات لإيجاد بديل مناسب لمسدس M1911 ، السلاح الجانبي القياسي للجيش منذ عام 1911. ^{[ 26 ]} ساهمت البيانات التي جمعها باحثو HEL في التأثير على قرار الجيش عام 1985 باعتماد مسدس بيريتّا 92SB الأخف وزنًا كمسدس الخدمة الجديد. ^{[ 16 ] [ 27 ]}
• FIM-43 ريد آي : ابتداءً من عام 1958، قدمت شركة HEL الدعم الهندسي للعوامل البشرية في تطوير نظام سلاح ريد آي المضاد للطائرات. ^{[ 28 ]}
• روبوت مناولة المواد الميداني (FMR) : بالتعاون مع المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا وشركات صناعية، طورت شركة HEL روبوتًا شبه ذاتي الحركة بستة محاور في أواخر ثمانينيات القرن الماضي، قادرًا على رفع حمولات يصل وزنها إلى 1800 كيلوغرام إلى ارتفاع 9 أمتار. ^{[ 29 ]} صُمم هذا الروبوت لعمليات التحميل والتفريغ في مراكز إمداد الجيش، وكان الأول من نوعه، واعتُبر آنذاك أكبر وأقوى روبوت في العالم. ^{[ 1 ] [ 30 ]}
• نظام التحكم المتكامل للمروحيات: خلال سبعينيات القرن العشرين، ابتكرت شركة HEL نظام تحكم للمروحيات يمكّن الطيار من قيادة الطائرة بيد واحدة. ظهر النظام لأول مرة عام 1976 على مروحية OH-58 . ^{[ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]}
• دبابة M41 ووكر بولدوج : خلال منتصف الخمسينيات من القرن الماضي، أجرت شركة HEL تقييمًا للعوامل البشرية لمدفع دبابة M41A1 عيار 76 ملم. ^{[ 34 ]}
• M72 LAW : ابتداءً من عام 1958، قدمت شركة HEL دعمًا هندسيًا في مجال العوامل البشرية يهدف إلى تقييم تكوين نظام السلاح ومعالجة مشاكل التصويب والضوضاء. ^{[ 28 ] [ 35 ] [ 36 ]}
• MGM-18 لاكروس : خلال أواخر الخمسينيات من القرن الماضي، أجرت شركة HEL تقييمًا للعوامل البشرية لنظام الصواريخ الموجهة أرض-أرض. ^{[ 34 ] [ 28 ]} وقد أُدخل ما مجموعه 75 تحسينًا محددًا، مثل تصميمات أكثر كفاءة لموصلات الكابلات والمقابض. ^{[ 22 ]}
• MGM-29 سيرجنت : ابتداءً من عام 1957، قدمت شركة HEL الدعم الهندسي للعوامل البشرية في تطوير نظام الصواريخ الموجهة المدفعية سيرجنت. ^{[ 28 ]}
• صاروخ إم آي إم-23 هوك : في عام 1956، طلبت ترسانة ريدستون من شركة إتش إي إل مراقبة الجوانب الهندسية للعوامل البشرية في تطوير الصاروخ. ^{[ 34 ] [ 28 ]}
• نظام باتريوت MIM-104 : بدءًا من منتصف الستينيات، دعمت شركة HEL تطوير نظام باتريوت بطرقٍ شتى. فقد ابتكر باحثو HEL نظامًا يحاكي بدقة وحدة التحكم في اشتباك باتريوت، ووضعوا حلولًا لمشاكل واجهة المستخدم. وإلى جانب تسهيل إعادة هيكلة شاشة نظام باتريوت وأدوات التحكم فيه، ساعد جهاز المحاكاة أيضًا في تدريب مشغلي وحدات التحكم في الدفاع الجوي على اختبار نظام باتريوت. كما أُدخلت تحسينات أخرى على العوامل البشرية بفضل جهود HEL، بما في ذلك التحديد التلقائي للتهديدات ذات الأولوية مما قلل من زمن استجابة المشغل، وتحسين تصميم الشاشات الرسومية والجدولية، وتحسين ترميز عناصر التحكم وتسميتها. ^{[ 9 ]}
• نايكي زيوس : خلال أوائل الستينيات، قدمت شركة HEL الدعم الهندسي للعوامل البشرية أثناء تطوير حذاء نايكي زيوس. ^{[ 9 ]}
• صاروخ جوبيتر PGM-19 : ابتداءً من عام 1958، قدمت شركة HEL الدعم الهندسي في مجال العوامل البشرية لتطوير نظام صاروخ جوبيتر الباليستي متوسط ​​المدى. على الرغم من أن معظم أعمال التصميم كانت قد اكتملت بحلول ذلك الوقت، إلا أن جهود HEL حددت متطلبات العوامل البشرية في تصميم النظام، بالإضافة إلى أوجه القصور المحتملة في التصميم. ^{[ 28 ]}

• مختبر علوم الغلاف الجوي (ASL)
• مختبر أبحاث المقذوفات (BRL)
• مختبر تكنولوجيا وأجهزة الإلكترونيات (ETDL)
• مختبرات هاري دايموند (HDL)
• مختبر تكنولوجيا المواد (MTL)
• مختبر تقييم الثغرات الأمنية (VAL)