DOI: https://doi.org/10.1016/j.rcim.2024.102724
تاريخ النشر: 2024-01-27
المؤلف: Margherita Bernabei وآخرون
الموضوع الرئيسي: التفاعل بين الإنسان والآلات والسلامة
نظرة عامة
تقدم هذه القسم نظرة عامة على الأتمتة التكيفية (AA)، مع تسليط الضوء على تأثيرها التحويلي على أماكن العمل وتفاعلات الإنسان مع الآلة. على عكس الأتمتة التقليدية، التي تعين الوظائف بشكل ثابت إما للبشر أو للآلات، تتيح الأتمتة التكيفية تخصيصًا ديناميكيًا بناءً على ظروف النظام، ومقاييس الأداء، وخصائص البشر. هذه القابلية للتكيف ضرورية للتعامل مع الظروف غير المتوقعة والتغلب على قيود الأتمتة التقليدية.
يتضمن البحث مراجعة أدبية شاملة تتبع تطور الأتمتة التكيفية، موضحة تعريفاتها الحالية، والدوافع الأساسية، والمساهمات النظرية للرواد الأوائل. كما يناقش عناصر التصميم الحيوية لأنظمة الأتمتة التكيفية، مثل مستوى الأتمتة (LOA) وواجهات الإنسان-الآلة (HMIs)، بينما يستكشف منهجيات متنوعة تسهل التحولات التكيفية. علاوة على ذلك، يحدد البحث التطبيقات العملية للأتمتة التكيفية في التصنيع، مميزًا إياها عن الأتمتة الثابتة، ويحدد التحديات المستمرة والاتجاهات المستقبلية للتطوير في هذا المجال.
مقدمة
تناقش مقدمة الورقة الأتمتة التكيفية (AA)، التي تعيد تعريف تخصيص المهام بين البشر والآلات، مما يسمح بتعديلات ديناميكية بناءً على الظروف السياقية. على عكس الأنظمة الثابتة التقليدية حيث يبقى مستوى الأتمتة (LOA) ثابتًا، تتيح الأتمتة التكيفية توزيعًا مرنًا للوظائف يمكن أن يتكيف مع أداء النظام وقدرات البشر، خاصة استجابةً للظروف غير المتوقعة. بينما تم تنفيذ الأتمتة التكيفية بنجاح في صناعات متنوعة مثل الطيران والسيارات، لا تزال تطبيقاتها في التصنيع محدودة، على الرغم من الأبحاث المستمرة وحالات الاختبار الناشئة.
يحدد المؤلفون فجوة في الأدبيات بشأن فهم شامل للأتمتة التكيفية، مشيرين إلى أن الدراسات الحالية غالبًا ما تركز بشكل ضيق على عناصر تصميم محددة أو دراسات حالة دون منظور أوسع. لمعالجة ذلك، تهدف الورقة إلى إجراء مراجعة أدبية منهجية تجيب على أسئلة بحث رئيسية تتعلق بالتعريف، والسياق التاريخي، والدوافع، وعناصر التصميم، وتطبيقات الأتمتة التكيفية في التصنيع. يتم توضيح هيكل الورقة، مما يشير إلى أنها ستغطي التعريفات، والتطور التاريخي، والأطر النظرية، واعتبارات التصميم، والتطبيقات العملية، ورسم خريطة للحالة الراهنة، إلى جانب التحديات المفتوحة والاتجاهات المستقبلية في هذا المجال.
الطرق
ت outlines قسم الطرق المراجعة المنهجية التي أجريت وفقًا لإرشادات العناصر المفضلة للتقارير للمراجعات المنهجية والتحليلات التلوية (PRISMA) التي وضعتها موهر وآخرون (2009). تهدف هذه المراجعة إلى معالجة خمسة أسئلة بحثية: تحديد تعريفات الوكلاء المستقلين (AA) (RQ1)، الدوافع لإنشاء AA (RQ2)، التطور الزمني للأدبيات ذات الصلة (RQ3)، عناصر تصميم أنظمة AA (RQ4)، وتطبيقات AA في سياقات التصنيع (RQ5). يتم تمثيل استراتيجية المراجعة الأدبية المنهجية، التي تلتزم بإرشادات PRISMA، بصريًا في الشكل 1.
المناقشة
ت outlines قسم المناقشة من ورقة البحث المنهجية والنتائج لمراجعة تركز على “الأتمتة التكيفية” (AA) كما هو موثق في قاعدة بيانات سكوبس، والتي تشمل مجموعة واسعة من التخصصات بما في ذلك الهندسة وعلم النفس والعلوم الاجتماعية. شمل عملية المراجعة بحثًا منهجيًا أسفر عن 344 مساهمة، والتي تم تضييقها بعد ذلك إلى 181 وثيقة ذات صلة بعد تطبيق معايير الاستبعاد والإدراج المختلفة. كشفت التحليلات عن نقص في التعريفات الموحدة للأتمتة التكيفية، مما يبرز الحاجة إلى التمييز بين الأتمتة الثابتة والديناميكية، وكذلك بين الأتمتة التكيفية، والقابلة للتكيف، والهجينة. تشير النتائج إلى أنه بينما يمكن أن تعزز الأتمتة التكيفية أداء المشغل والوعي بالوضع، فإنها تثير أيضًا مخاوف بشأن ثقة المشغل وإمكانية الرضا.
علاوة على ذلك، تناقش الورقة التطور التاريخي لنظريات الأتمتة، محددة المساهمين الرئيسيين مثل راجا باراسورامان وديفيد كابر، الذين شكلوا فهم الأتمتة التكيفية. تنبع الدوافع لتقديم الأتمتة التكيفية من قيود الأتمتة الثابتة، التي يمكن أن تؤدي إلى disengagement المشغل وتدهور المهارات. تؤكد المراجعة على أهمية تصميم أنظمة الأتمتة التكيفية التي تتضمن مستويات مرنة من الأتمتة (LOA) وواجهات إنسان-آلة قابلة للتكيف، والتي يمكن أن تتكيف ديناميكيًا بناءً على أداء المشغل ومتطلبات الوضع. بشكل عام، تؤكد النتائج على تعقيد دمج أدوار الإنسان والآلة في الأنظمة الآلية وضرورة البحث المستمر لتحسين الأطر النظرية والتطبيقات العملية في هذا المجال.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.rcim.2024.102724
Publication Date: 2024-01-27
Author(s): Margherita Bernabei et al.
Primary Topic: Human-Automation Interaction and Safety
Overview
The section provides an overview of Adaptive Automation (AA), highlighting its transformative impact on workplaces and human-machine interactions. Unlike traditional automation, which assigns functions statically to either humans or machines, AA allows for dynamic allocation based on system conditions, performance metrics, and human attributes. This adaptability is essential for addressing unpredictable contingencies and overcoming the limitations of conventional automation.
The paper includes a comprehensive literature review that traces the evolution of AA, detailing its current definitions, foundational motivations, and the theoretical contributions of early pioneers. It also discusses critical design elements of AA systems, such as the Level of Automation (LOA) and Human-Machine Interfaces (HMIs), while exploring various methodologies that facilitate adaptive shifts. Furthermore, the research outlines practical applications of AA in manufacturing, distinguishing it from static automation, and identifies ongoing challenges and future directions for development in the field.
Introduction
The introduction of the paper discusses Adaptive Automation (AA), which redefines the allocation of tasks between humans and machines, allowing for dynamic adjustments based on contextual conditions. Unlike traditional static systems where the Level of Automation (LOA) remains constant, AA enables a flexible distribution of functions that can adapt to system performance and human capabilities, particularly in response to unforeseen circumstances. While AA has been successfully implemented in various industries such as aeronautics and automotive, its application in manufacturing remains limited, despite ongoing research and emerging test cases.
The authors identify a gap in the literature regarding a comprehensive understanding of AA, noting that existing studies often focus narrowly on specific design elements or case studies without a broader perspective. To address this, the paper aims to conduct a systematic literature review that answers key research questions related to the definition, historical context, motivations, design elements, and applications of AA in manufacturing. The structure of the paper is outlined, indicating that it will cover definitions, historical evolution, theoretical frameworks, design considerations, practical applications, and a mapping of the current state of the art, along with open challenges and future directions in the field.
Methods
The methods section outlines the systematic review conducted in accordance with the Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses (PRISMA) guidelines established by Moher et al. (2009). This review aims to address five research questions: the identification of definitions of Autonomous Agents (AA) (RQ1), the motivations for establishing AA (RQ2), the temporal evolution of related literature (RQ3), the design elements of AA systems (RQ4), and the applications of AA in manufacturing contexts (RQ5). The systematic literature review strategy, which adheres to PRISMA guidelines, is visually represented in Figure 1.
Discussion
The discussion section of the research paper outlines the methodology and findings of a review focused on “adaptive automation” (AA) as documented in the Scopus database, which encompasses a wide range of disciplines including engineering, psychology, and social sciences. The review process involved a systematic search that yielded 344 contributions, which were subsequently narrowed down to 181 relevant documents after applying various exclusion and inclusion criteria. The analysis revealed a lack of standardized definitions for AA, highlighting the need to differentiate between static and dynamic automation, as well as between adaptive, adaptable, and hybrid automation. The findings suggest that while adaptive automation can enhance operator performance and situational awareness, it also raises concerns regarding operator trust and the potential for complacency.
Furthermore, the paper discusses the historical evolution of automation theories, identifying key contributors such as Raja Parasuraman and David Kaber, who have shaped the understanding of AA. The motivations for introducing AA stem from the limitations of static automation, which can lead to operator disengagement and skill degradation. The review emphasizes the importance of designing AA systems that incorporate flexible Levels of Automation (LOA) and adaptive human-machine interfaces, which can dynamically adjust based on operator performance and situational demands. Overall, the findings underscore the complexity of integrating human and machine roles in automated systems and the necessity for ongoing research to refine theoretical frameworks and practical applications in this field.