인간-기계 협업 프로세스에서의 인적 작업 오류에 대한 정형모델 = (A) Formal Model of Human Task-Performing Errors in a Human-Machine Collaborative Process

국문 초록 (Abstract)

최근의 급속한 기술 발전은 시스템 자동화와 더불어 기계와 기술적인 요소들의 성능 향상을 가져왔다. 그러나 아직도 인간은 복합 시스템에서 큰 비중을 차지하며, 중요한 역할을 수행하고 있다. 인간-기계 시스템은 기본적으로 인간과 기계의 집합으로 구성되며, 인간과 기계의 상호작용을 통한 협업적인 작업 방식으로 운영된다.
인간-기계 시스템에서 인간 개입에 따른 실수나 오류는 필연적으로 발생하며, 이는 시스템의 성능이나 효율을 현저하게 저하시키는 요소로 작용할 수 있다. 이러한 문제를 미연에 방지하거나 시스템을 유지하고 개선하려면 상황에 따른 인간 오류에 관한 문제 정의와 이를 바탕으로 한 시스템 분석의 노력이 필요하다.
본 연구에서는 인간-기계 시스템의 구조적 구성요소인 인간과 기계를 오토마타 이론의 한 방법인 유한상태기계(finite state machine: FSA)로 표현하여, 시스템의 제어와 분석의 기본적인 틀이 되는 모델을 수립한다. 또한, 인간-기계 시스템에서 인간과 기계의 액션 조합으로 이루어진 작업을 정의하고, 액션을 해석하여 정보 수집의 역할을 수행하는 인터페이스를 제시한다. 특히, 인간-기계 시스템에서 발생할 수 있는 인간의 오류를 물리적, 논리적의 두 가지 관점에서 고찰하고 각각 작동 오류와 인지 오류의 유형으로 분류한다. 분류한 오류의 유형들은 정형적인 방법론(formal methodology)을 활용하여 모델링한다.
인간-기계 모델과 인간 오류 모델이 인간-기계 시스템에 미치는 영향을 알아보기 위해 작동 오류를 고려한 분석 모델을 정의한다. 이러한 분석 모델에 세 가지의 정책을 정의하여, 정책에 따라서 증가하는 상태 수의 추이에 대해서 분석하고 작동 오류 발생 수와 목적 달성에 필요한 상태 수를 구한다. 또한, 콜센터 시뮬레이션을 이용하여 인간의 작동 오류 발생에 따른 시스템의 변화를 파악한다.
본 연구에서 제안한 인간-기계 모델과 인간 오류 모델로 인간-기계 시스템과 인간 오류에 대한 더 구체적인 접근 방법을 제시한다. 이는 인간 오류의 대한 발생 패턴을 분석할 수 있는 도구로서 사용될 수 있을 것이며, 향후 동적으로 변화하는 인간-기계 시스템에 확장하여 적용하면 시스템의 효율성 증대를 가져올 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recent advances in technologies have not only developed automated systems but also improved performance of machines and technical system components. However, humans still play a vital role in making decisions and supervising processes especially for safety-critical and urgent systems. It imposes challenges on human-machine cooperative systems which consist of humans and a variety of autonomous agents including intelligent machines and computer applications.
In most of human-machine systems, human errors are inevitably subject to occur which may reduce the performance and efficiency of a system by causing unanticipated situations. It is necessary to represent human behaviors and human errors in an unambiguous manner. This can contribute to identify sources of human errors and seek mechanisms to prevent them.
This paper presents a human-machine system by means of finite state machine(FSA) which is an effective formal modeling methodology. Moreover, human tasks are defined in a mathematical way so that the relationship between human and a machine system can clearly be described.
More importantly, human errors are classified into operation errors and cognitive errors from the physical and logical perspectives, and their properties are investigated. Two factors based on temporal and operational facets are considered to characterize human operation errors. A call center simulation is conducted to investigate the impact of human operation errors in a human-machine system by applying the criteria presented in this paper.
Using the human-machine model and the human error model proposed in this paper, we envision that generic but accurate analysis for human-machine system operations can be possible. Therefore, the proposed models can be used an effective tool to investigate the impact of human errors and further evaluate the effort and investment to prevent them from occurring in a human-machine system. As a possible direction for future work, it needs to consider a more extended dynamic human-machine system to accommodate the non-deterministic behavior of humans and ad-hoc system operations.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 = 1
• 1.1 연구 배경 및 목적 = 1
• 1.2 기존 연구 고찰 = 3
• 1.2.1 인간-기계 시스템 = 3
• 1.2.2 정형적 방법론 = 5
• 1.2.3 인간 오류 = 6
• 1.3 논문 구성 = 8
• 제2장 인간-기계 시스템 모델 = 9
• 2.1 구조적인 구성요소 = 9
• 2.1.1 인간-기계 모델 = 10
• 2.1.2 인터페이스 = 16
• 2.2 운영상의 구성요소 = 18
• 2.2.1 작업 모델 = 18
• 2.2.2 인간 오류 = 20
• 제3장 작동 오류에 따른 시스템 영향 분석 = 24
• 3.1 작동 오류 분석 = 24
• 3.2 작동 오류 분석 기준 = 27
• 3.3 분석 방법 = 29
• 3.4 분석 결과 = 33
• 제4장 콜센터 시뮬레이션 적용 사례 = 36
• 4.1 콜센터 시뮬레이션의 개요 = 36
• 4.2 시뮬레이션 방법 및 결과 = 37
• 4.3 시뮬레이션 영향 분석 = 41
• 제5장 결론 및 추후 연구과제 = 43
• 참고문헌 = 45
• ABSTRACT = 48