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Flugsicherung und Flugführung Mensch-Maschine-Systeme in der Luftfahrt SE Luftfahrtpsychologie WS 03-04, KFU Graz Institut für Psychologie, Dr. P. Hoffmann.

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Präsentation zum Thema: "Flugsicherung und Flugführung Mensch-Maschine-Systeme in der Luftfahrt SE Luftfahrtpsychologie WS 03-04, KFU Graz Institut für Psychologie, Dr. P. Hoffmann."—  Präsentation transkript:

1 Flugsicherung und Flugführung Mensch-Maschine-Systeme in der Luftfahrt SE Luftfahrtpsychologie WS 03-04, KFU Graz Institut für Psychologie, Dr. P. Hoffmann Barbara Fritz, Eva Grabensberger, Barbara Karner, Stefan Kastl, Alex Kohlberger, Eva Monsberger, Eva Riederer, Michaela Schoiswohl, Silvia Stessl

2 Flugsicherung und Flugführung Mensch-Maschine-Systeme Einleitung Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Einleitung 1. Definition eines Mensch-Maschine- Systems 2. Verschiedene Tätigkeitsbereiche des Menschen 3. Analyse, Gestaltung und Bewertung SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

3 Einleitung Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Definition eines Mensch- Maschine-Systems Ein oder mehrere Menschen wirken mit einem technischen System zusammen. Maschine : technische Systeme aller Art Ziel: bestimmte Arbeitsergebnisse durch das Gesamtsystem Mensch-Maschine bestmöglich zu erreichen. Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Flugsicherung und Flugführung

4 Einleitung Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Definition eines Mensch- Maschine-Systems Primäre Zielsetzung: die bestmögliche Erfüllung vorgegebener Ziele Übergeordnete Ziele: » Wirtschaftlichkeit » Sicherheit » Umweltverträglichkeit » Beherrschbarkeit » Arbeitszufriedenheit » Sozialverträglichkeit Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

5 Einleitung Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Verschiedene Tätigkeitsbereiche des Menschen Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

6 Einleitung Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Verschiedene Tätigkeitsbereiche des Menschen Der Bediener: Operatives Betriebswissen Praktisches Handlungswissen hat den Auftrag, das technische System zu leiten und zu führen befindet sich einer permanenten Mensch- Maschine-Interaktion Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

7 Einleitung Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Verschiedene Tätigkeitsbereiche des Menschen Der Benutzer: nutzt passiv die Leistung eines MMS Die Benutzung kann jederzeit unterbrochen oder beendet werden. Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

8 Einleitung Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Verschiedene Tätigkeitsbereiche des Menschen Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

9 Einleitung Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Analyse, Gestaltung und Bewertung MMS kann auf drei unterschiedlichen Untersuchungsebenen betrachtet werden: Analyse: aufbauend auf - Modellen und - experimentellen Untersuchungen Bewertung: bezieht sich auf - die in der Praxis geleisteten Arbeitstätigkeiten und - das gesamte Arbeitsumfeld Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

10 Einleitung Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Analyse, Gestaltung und Bewertung Gestaltung: beschäftigt sich mit den notwendigen Systemkomponenten. Für alle drei Ebenen von großer Bedeutung: Vier Klassen von Einflussvariablen Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

11 Einleitung Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

12 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Informationsverarbeitung Schema der menschlichen Informationsübertragung Sinnes- und Wahrnehmungssysteme Sensomotorische und kognitive Prozesse Modell der Fluglotsenleistungen (MoFL) Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

13 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Schema der menschlichen Informationsübertragung Informationsaufnahme (Sensorik) Zentrale Informationsverarbeitung und Entscheidung Informationsweiterleitung (Bedienhandlung: Motorik, Sprache) Informationsspeicherung (Gedächtnis) Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

14 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Schema der menschlichen Informationsübertragung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

15 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Sinnes- und Wahrnehmungssysteme Das visuelle System - Der Gesichtssinn Das auditive System - Der Gehörsinn Das Vestibularsystem – Der Gleichgewichtssinn Das olfaktorische System - Der Geruchssinn Das haptische System - Der Tastsinn Das propriozeptive System - Die Tiefensensibilität Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

16 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Sinnes- und Wahrnehmungssysteme Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

17 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Sensomotorische und kognitive Prozesse Sensomotorische Prozesse -unmittelbares Antworten auf Reize Kognitive Prozesse -bewußt geführte psychische Prozesse Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

18 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Modell der Fluglotsenleistungen (MoFL) Computermodell - Simulation der kognitiven Leistungen Module: Datenselektion Antizipation Konfliktresolution Update Exekutive Kontrolle Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

19 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Modell der Fluglotsenleistungen (MoFL) Informationsverarbeitungszyklen: Monitoring Antizipation Konfliktresolution Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

20 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Tätigkeiten als Informations- verarbeitungsprozesse Anliegen der Mensch-Maschine Systemforschung: bedienerorientierte Gestaltung Arbeitstätigkeiten des Menschen im M-M-S: Kontrolltätigkeiten Problemlösungstätigkeiten Entscheidungstätigkeiten Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

21 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Konkrete Tätigkeiten im M-M-S Identifizieren der Aufgabenanforderung Identifizieren einer Menge von Hypothesen oder alternativer Handlungsverläufe Identifizieren der wahrscheinlichen Auswirkungen Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

22 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Konkrete Tätigkeiten im M-M-S Interpretation dieser Auswirkungen hinsichtlich Ziele und Vorgaben der Aufgabe Auswahl einer Alternative für die Ausführung Überwachen der Leistung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

23 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Arbeitstätigkeiten Kontrolltätigkeiten Mikro-Entscheidungen und Unteraufgaben: Greifen, Schalten manuelle Regelungen, Überwachung Problemlösungstätigkeiten Makro-Entscheidungen: Zielsetzung, Hypothesenbildung, Planung, Fehlermanagement Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

24 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Informations- verarbeitungsprozesse des Menschen Informations- Verarbeitungsphasen: Kategorienbildung Planung Handlung Verhaltensebenen: Zustandorientierte Ebene Kontextorientierte Ebene Strukturorientierte Ebene Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

25 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Informations- verarbeitungsprozesse des Menschen Zusammenhang zwischen Verhaltensebenen und deren Informationsverarbeitungsphasen Für menschliche und automatische Kontrolle und Planung: Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

26 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Regulationsebenen menschlichen Verhaltens Kognitive Verhaltens- oder Fertigkeitsebenen Handlungsmodell von Rasmussen (1983, 1986) Sensomotorische Fertigkeiten Regelbasiertes Verhalten Wissensbasiertes Verhalten Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

27 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Kognitive Verhaltens- oder Fertigkeitsebenen Handlungsmodell von Hacker (1973, 1986) a) Kognitive Handlungsvorbereitung Sensomotorische perzeptiv-begriffliche intellektuelle Regulationsebene b) Handlungsrealisierung Bewegungsentwurf Handlungsschema Plan Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

28 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Sensomotorische Fertigkeiten Erlernte, automatisierte Verhaltensweisen Nicht-bewusstseinspflichtige Abbilder oder Bewegungsentwürfe Keine willentliche Aufmerksamkeit oder Steuerung gefordert Kontrolltätigkeiten in normalen Betriebssituationen Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

29 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung Informationsverarbeitunsprozesse Verhaltensebene Informations- Verarbeitung Zustandorientierte Ebene Kontextorientierte Ebene Strukturorientierte Ebene Kategorienbildung Signal-Entdeckung Zustandschätzung Mustererkennung und –vergleich. Analyse sequentieller Beobachtungen Situations- und System- Identifikation Planung Feste Beziehung Skriptenauswahl (Drehbuch) Planerzeugung und - anpassung Handlung Automatische Kontrolle Symptomatische Regelanwendung Topographische Regelanwendung

30 Flugsicherung und Flugführung Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Regelbasiertes Verhalten Vertraute Situationen Vorhandene, gespeicherte Handlungsregeln Perzeptiv-begriffliche Vorgänge Stereotype Verhaltensweisen in vielen M-M-S Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

31 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Wissensbasiertes Verhalten Unbekannte Situationen Keine Regeln und Handlungsschemata vorhanden Mentale Modelle und Wissen über das System werden herangezogen Planungsaktivitäten, modifizierte Alternativen, Strategien Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

32 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Informations- verarbeitung Kritische Situationen - Unfall Überlastung des Menschen mit Informationen Zeitdruck Angemessenes regel- oder wissens- basiertes Verhalten wird verlangt Menschliches Verhalten wird stärker stereotyp Fällt auf niedrigere kognitive Ebene zurück Simulatorübungen und Trainings Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

33 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Normale, außergewöhnliche und Notfallsituationen Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

34 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Normale Situationen Gesamtes techn. System läuft fehlerfrei Bedienender Mensch begeht keine Fehlhandlungen Verfügbarkeit soll möglichst hoch sein Maßnahmen zur Verbesserung der menschl. Zuverlässigkeit Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

35 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Notfallsituationen: Technische und menschliche Fehler treten innerhalb eines MMS auf Außergewöhnliche Situationen: Fehler entstehen außerhalb des MMS und wirken in dieses hinein Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

36 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Zuverlässigkeitssteigerung in außergewöhnlichen Situationen Entweder: Erweiterung der Systemgrenze des interessierenden MMS Oder: Betrachtung eines gewissen Umgebungsbereiches als ein eigenes MMS (Verbindung zwischen den MMS über Schnittstellen) Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

37 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Fehlerereignisse Störfall: Fehlerereignis in der Praxis einiger technischer Systeme z.B. Motorschaden während Autofahrt Störgröße: Auch in normalen Betriebssituationen wirksam. z.B. Windböen od. Straßen- unebenheiten während der Fahrt Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

38 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Besonders kritische Fehlerereignisse Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

39 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Analyse menschlicher Fehler Für % der Unfälle oder Beinahe- Unfälle in der Zivilluftfahrt sind menschliche Fehler hauptverantwortlich. Höherer Automatisierungsgrad: Keine Verbesserung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

40 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Normale, außergewöhnliche und Notfall- situationen Zuverlässigkeit Klassifikation menschlicher Fehler Hacker: Fehlhandlungen und Handlungs- fehler (Arbeitspsychologische Klassifikation) Reason: Unterscheidung der menschl. Fehler in -Slips (Ausführungsfehler) -Lapses (Gedächtnisfehler) -Mistakes (Denkfehler) (Kognitionspsycholog. Klassifik.) Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

41 Mensch-Maschine-Systeme Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Zuverlässigkeit SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Zuverlässigkeit in Mensch-Maschine-Systemen Flugsicherung und Flugführung

42 Mensch-Maschine-Systeme Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Zuverlässigkeit SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Der Mensch als Unfallursache Flugsicherung und Flugführung

43 Mensch-Maschine-Systeme Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Zuverlässigkeit SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Menschliche Zuverlässigkeit vs. der zuverlässige Mensch Zuverlässigkeit im technischen Sinn: Festgelegte Kriterien innerhalb definierter Grenzen erfüllt psychologisch-methodischem Sinn: Zuverlässigkeit ist Merkmal für die instrumentelle Güte eines Verfahrens Flugsicherung und Flugführung

44 Mensch-Maschine-Systeme Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Zuverlässigkeit SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Menschliche Zuverlässigkeit vs. der zuverlässige Mensch Flugsicherung und Flugführung

45 Mensch-Maschine-Systeme Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Zuverlässigkeit SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Zuverlässigkeit als Eigenschaft zuverlässiges Verhalten sollte beschreib- bar sein Verfahren zur Messung von Zuverlässigkeit? Unfäller-Persönlichkeit nach Marbe Menschen, die aufgrund von der Norm abweichender Wesensart wiederholt und häufiger als andere in Unfälle verwickelt sind Von Hacker (1998) widerlegt Flugsicherung und Flugführung

46 Mensch-Maschine-Systeme Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Zuverlässigkeit SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Zuverlässigkeit als Bewertungsdimension Verhalten ist bezüglich vorgegebener Kriterien fehlerfrei Flugsicherung und Flugführung

47 Mensch-Maschine-Systeme Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Zuverlässigkeit SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Fehlerkonzepte Ursachenbezogen Verrichtungs- bzw. Häufigkeitsbezogen Flugsicherung und Flugführung

48 Mensch-Maschine-Systeme Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Zuverlässigkeit SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Wer ist verantwortlich? The pilot-in-command shall be responsible for the operation and safety of the aero- plane and for the safety of all persons on board during flight time. (ICAO, 1944) ABER: Computer übernehmen immer mehr Aufgaben und der Pilot kann nicht mehr eingreifen Flugsicherung und Flugführung

49 Mensch-Maschine-Systeme Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Zuverlässigkeit SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Dem Menschen wird viel Verantwortung durch den Computer abgenommen In letzter Konsequenz (Unfall) wird diese Verantwortung aber oft zurückgegeben Eine Maschine macht keine Fehler. Und wenn doch, dann nur wegen der unsach- gemäßen Bedienung durch den Operateur. (???) Flugsicherung und Flugführung

50 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Mensch-Maschine-Schnittstellen am Beispiel eines Flugzeugcockpits Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

51 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Definition Mensch-Maschine- Schnittstelle: Schnittstelle zwischen Rechner und Benutzer z.B. Maus, Tastatur, Monitor, Lautsprecher… Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

52 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Mensch-Maschine-Schnittstelle Schnittstelle Benutzer Rechner Organisatorisch-soziales Umfeld Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

53 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Arten von Schnittstellen Auditives Interface Visuelles Interface Haptisches Interface Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

54 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Beispiel Visuelles Interface I Verschiedene Fluglagen auf einem künstlichen Horizont Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

55 Mensch-Maschine -Schnittstellen Automatisierung Beispiel Visuelles Interface II Cockpit eines Airbus A320 Back-up Schalttafel für Flugzeugsysteme Autopilot Triebwerk- daten Navigation Display Hauptbildschirm Steuerknüppel Seitenruderpedale Flight Management System Brems- klappe Trieb- werk Park- bremse Fahrwerk Schubhebel Funkgerät Höhenruder Transponder Landeklappenhebel Seitenruder Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

56 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Multimodale Schnittstelle = mehrere Sinnesmodalitäten betreffende Schnittstelle Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

57 Mensch- Maschine -Schnittstellen Automatisierung Vorteile multimodaler Schnittstellen: Bessere Integration des Benutzers in den Schnittstellenprozess Verringern von Überforderung auf einer Sinnesmodalität und somit Verhindern von Handlungsfehlern Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

58 Automatisierung Definition Anwendung von technischen Mitteln, mit deren Hilfe ohne Einflußnahme des Menschen Arbeitsmittel teilweise oder ganz nach vorgegebenen Programmen bestimmte Operationen durchführen (Brockhaus, 1996 ) Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

59 Automatisierung Prozeßsicht nach Hacker Die Mechanisierung und Automatisierung übertragen bisher vom Menschen ausgeführte Tätigkeiten auf Maschinen. (Hacker, 1998, S.117) Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

60 Automatisierung Ziele der Automatisierung Strategische: Bessere/ konstantere Qualität Arbeitskräftemangel zu hohe Lohnkosten Operative Ziele Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

61 Automatisierung Operative Ziele Rationalisierung Qualitätsverbesserung Humanisierung der Arbeit Ersatz- und Erweiterungsinvestitionen Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

62 Automatisierung Automatisierungsstufen Volle Auto- mation Starres S. Geteilte K. Manuelle K. Stufe Mensch 1 Computer 1010 Mensch Computer Mensch/ Computer 7 MenschMensch/ Computer 4 Im- plementierung AuswahlGenerierenÜber- wachung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

63 Automatisierung Grenzen der Automatisierung Technische Grenzen Gesellschaftliche Grenzen: rechtliche Grenzen Grenzen der Akzeptanz Soziale Grenzen Ökonomische Grenzen Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

64 Automatisierung Kognitive Automatisierung Welche Aufgaben in Mensch-Maschine- System durchzuführen sind Ob der darin enthaltene Anteil menschlicher Leistungen mit Hilfe technischer Systemkomponenten heute (oder demnächst) zu realisieren ist. Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

65 Automatisierung Kognitive Prozesse bei Aufgabenerfüllung Situationswahrnehmung Entscheiden Problemlösen Bewertung Antizipation Lernen Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

66 Automatisierung MABA-MABA-LISTEN Vergleich Mensch/Computer Vereinfachte Sichtweise des Problems Abschätzungsmöglichkeit Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung

67 Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung Mensch - Maschine - Interaktion in kooperativen Systemen der Flugsicherung und Flugführung Manfred FrickeHans - Gerhard GiesaTU Berlin

68 Flugsicherung und Flugführung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung Über Sektorengrenzen hinweg (1/9) Ständig steigendes Verkehrsaufkommen Neue Konzepte zur Flugsicherung sind gefordert Interdisziplinäre Forschergruppe Mensch - Maschine - Interaktion in kooperativen Systemen der Flugsicherung und Flugführung

69 Flugsicherung und Flugführung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung Über Sektorengrenzen hinweg (2/9) Veränderungen Datalink - Kommunikationsschnittstelle Multi - Sektor - Planer Durch diese neuen Methoden kommt es auch zu Änderungen der Tätigkeitsfelder aller Beteiligten Vermehrter Einsatz technischer Systeme kann auch zu gefährlichen Situationen führen

70 Flugsicherung und Flugführung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung Über Sektorengrenzen hinweg (3/9) Beim Ausfall hochautomatisierter Systeme kann es zur Beeinträchtigung des Situationsbewusstseins (Situation Awareness) kommen Situation Awareness stellt eine wesentliche Voraussetzung für hohe Autorität der Menschen in Systemen dar

71 Flugsicherung und Flugführung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung Über Sektorengrenzen hinweg (4/9) Abbildung 1: Unterziele für das Ziel Hohe Autorität des Menschen

72 Flugsicherung und Flugführung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung Über Sektorengrenzen hinweg (5/9) Situation Awareness Begriff aus der Luftfahrt, wird mittlerweile auch in anderen Bereichen eingesetzt (Medizin, Prozesssteuerung) Ist die Wahrnehmung von Elementen der Umwelt innerhalb von Raum und Zeit, das Verständnis ihrer Bedeutung und die Projektion ihres Zustandes in die nahe Zukunft (Endsley, 1995a)

73 Flugsicherung und Flugführung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung Über Sektorengrenzen hinweg (6/9) Hohe Situation Awareness: Person hat Kenntnis über alle momentanen Systemparameter und versteht, zukünftige Systemzustände vorauszusehen

74 Flugsicherung und Flugführung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung Über Sektorengrenzen hinweg (7/9) Abbildung 2: Unterziele Hohe Situation Awareness

75 Flugsicherung und Flugführung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung Über Sektorengrenzen hinweg (8/9) Niedrige Situation Awareness: Operateure benutzen falsche oder unvollständige Repräsentation der Umwelt als Grundlage ihres Handelns

76 Flugsicherung und Flugführung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung Über Sektorengrenzen hinweg (9/9) Tabelle 1: Methodische Ansätze zur Erfassung der Situation Awareness

77 Flugsicherung und Flugführung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung Das Simulationssystem (1/1) Simulationssystem der TU Berlin bildet sowohl Bord - als auch Bodenseite ab Bordseite: Airbus A 330/340 Full Flight Simulator Bodenseite: Arbeitsplätze des Sektorlotsenteam und der Multi - Sektor - Planer, Verkehrssimulation

78 Flugsicherung und Flugführung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung Gebrauchstaugliche Systeme (1/4) Abbildung 2: Ablauf der Usability – Studien

79 Flugsicherung und Flugführung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung Gebrauchstaugliche Systeme (2/4) Bewertung der Verlässlichkeit des MMS Analyse von Befragungsdaten (z.B. zur Situation Awareness) physiologische Messungen (Herzschlag - oder Lidschlagfrequenz) Videoaufzeichnungen (Anforderungs - und Kommunikationsanalyse)

80 Flugsicherung und Flugführung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung Gebrauchstaugliche Systeme (3/4) Verlässlichkeit (im Englischen dependability) wird als ein qualitativer Begriff verstanden und charakterisiert die anforderungsgerechte Zielerreichung eines Mensch – Maschine – Systems (MMS).

81 Flugsicherung und Flugführung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung Gebrauchstaugliche Systeme (4/4) Durch die Aufzeichnungen wurde z.B. entdeckt, dass Datalink keine Verbesserung darstellt, aber auch keine Verschlechterung Sprechfunk wird möglicherweise durch Datalink ersetzt

82 Flugsicherung und Flugführung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung Modell der Fluglotsenleistung Abbildung der kognitiven Aktivitäten von Streckenfluglotsen Computerprogramm Kognitive Prozesse Konflikterkennung und Konfliktlösung Index für den kognitiven Arbeitsaufwand bei der Konflikterkennung

83 Flugsicherung und Flugführung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung Situation Awareness Situationsbewusstsein Methoden zur Erfassung des Situationsbewusstseins: Befragung von Operateuren nach relevanten Elementen der Aufgabenumgebung Relevanz der Parameter abhängig von der Situation SALSA-Verfahren zur Bestimmung der Situation Awareness Fluglotsen reproduzierten mit der Multi- Sektor-Planung mehr relevante Parameter.

84 Flugsicherung und Flugführung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung Zukünftiger Arbeitsplatz des Multi-Sektor-Planers Ausstattung: computerunterstützte Assistenzsysteme Display bildet Informationen ab über: (1) Planungskonflikte (2) Absichten einzelner Luftfahrzeuge (3) weiträumige Verkehrssituation Multi-Sektor-Planer>Konfliktlösungsvorschläge Konfliktlösungen - Fluglotsenstrategien (a) Zielflughafen (b) vertikale Sektorgrenzen

85 Flugsicherung und Flugführung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Flugsicherung und Flugführung Planung für die Zukunft: Eurocontrol Interdisziplinäre Forschergruppe Verschiedenste Aspekte der Mensch-Maschine- Interaktion untersucht Sehr hohe Simulationsgüte, professionelle Piloten und Fluglotsen Ergebnisse in die Praxis über- tragbar Eurocontrol -European Organisation for Safety of Air Navigations- arbeitet auf Grundlage dieses Rahmenkonzeptes der Multi-Sektor-Planung. One Sky for Europe

86 Flugsicherung und Flugführung Mensch-Maschine-Systeme SE Luftfahrtpsychologie WS 2003/04 Dr. Hoffmann Literatur Geiser, G. (1990). Mensch-Maschine-Kommunikation. München: R. Oldenbourg Verlag GmbH. Hacker, W. (1998). Allgemeine Arbeitspsychologie. Psychische Regulation von Arbeitstätigkeiten (1. Ausgabe). Bern: Verlag Hans Huber. Johannsen, G. (1993). Mensch-Maschine-Systeme. Berlin, Heidelberg, New York: Springer Verlag. Timpe, K-P., Jürgensohn, T., Kolrep, H. (Hrsg.) (2002). Mensch- Maschine-Systemtechnik. Konzepte, Modellierung, Gestaltung, Evaluation. (2. Ausgabe). Düsseldorf: Symposion Publishing GmbH. html. (letzter Zugriff ) (letzter Zugriff ) club.de/luftfahrt/storyboard/pilotincommand.html. (letzter Zugriff ) html club.de/luftfahrt/storyboard/pilotincommand.html

87 Flugsicherung und Flugführung Danke für die Aufmerksamkeit!


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