Prozessführungssysteme at Universität zu Lübeck

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Definieren und grenzen Sie die Begriffe „Automatisierung“, „Automation“und „Automatik“ ab.

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Geben Sie 5 Gestaltungshinweise (z.B. nach Endsley et al. 2003), die sich aus dem SA-Modell von Endsley & Garland (2000) ableiten lassen

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Erläutern Sie, was man generell unter einer Ereignisanalyse versteht.

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Für welche Zielsetzungen können Ereignisanalysen dienen? Erläutern Sie die jeweiligen Besonderheiten. 


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Erläutern Sie die grundsätzlichen Ansätze für sequenzielle, epidemiologische und systemische Modelle zur Ereignisanalyse.

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Welche Aufgaben eignen sich gut für die Durchführung durch menschliche Operateure, bei welchen Aufgaben sind Maschinen besser?

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Definieren und erklären Sie die Bedeutung der Begriffe Sicherheit.

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Erläutern Sie die Ironies of Automation (Bainbridge, 1983) am Beispiel des Fahrerassistenzsystems „Volvo City Safety“

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Erklären Sie am Beispiel eines holistischen Displays, wie Situation Awareness unterstützt werden kann.

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Geben Sie drei Beispiele für Schwächen in der Sicherheitskultur am Beispiel des Flugzeugabsturzes der Birgenair TC-GEN am 6.2.1996

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Beispiel Szenario für GEA und MTO

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Prozessführungssysteme

Definieren und grenzen Sie die Begriffe „Automatisierung“, „Automation“und „Automatik“ ab.

Automatisierung: Prozess der Entwicklung (teil-)autonomer Maschinen 

Automation: Konzepte und Prinzipien für (teil-)autonome Maschinen 

Automatik: technische Lösung einer (teil-)autonomen Maschine


Prozessführungssysteme

Geben Sie 5 Gestaltungshinweise (z.B. nach Endsley et al. 2003), die sich aus dem SA-Modell von Endsley & Garland (2000) ableiten lassen

  • Organisiere Information zur Prozessführung um die Ziele des Systembetriebs herum.
  • Präsentiere vor allem Informationen zum Verständnis der Lage.
  • Unterstütze die Entwicklung von Projektionen zur Vorhersage des Prozessverlaufes.
  • Unterstütze die Entwicklung eines Gesamtbildes der Lage.Ermögliche das Filtern umfangreicher Informationen unter direkter Kontrolle der Operateure.
  • Unterstütze die Einschätzung der Verlässlichkeit von Informationen.
  • Vermeide unnötige Systemfunktionen und Systemkomponenten.
  • Vereinheitliche die Verhaltensweisen und Eigenschaften über das gesamte Prozessführungssystem hinweg.
  • Bilde die Systemfunktionen auf die mentalen Modelle der Operateure ab.
  • Halte die Aufgaben der Operateure überschaubar.
  • Gestalte Alarme eindeutig.
  • Reduziere falsche Alarme.
  • Alarmiere über unterschiedliche Präsentationsformen.
  • Unterstütze die Analyse und Diagnose zusammenhängender Alarme.
  • Automatisiere nur wenn nötig.
  • Benutze Automatisierung eher zur Unterstützung von Routineaufgaben anstatt zur Unterstützung höherer kognitiver Aufgaben.
  • Biete Unterstützung für Situation Awareness anstatt automatisierter Entscheidungen.
  • Halte den Operateur in der Kontrolle und im Loop.
  • Verwende Methoden der Entscheidungsunterstützung die eine enge Kopplung zwischen Mensch und Maschine erzeugen.
  • Biete transparente Automatisierung.


Prozessführungssysteme

Was versteht man in diesem Modell (Decision Ladder) unter „Shortcuts“ und was bedeuten sie im Rahmen der Prozessführung

Es gibt fast immer Shortcuts. Die zwar nicht offiziell gewollt sind aber häufig eigentlich notwendig sind um schnell genug zum Ziel zu kommen. Manchmal werden sie aber auch aus Faulheit verwendet.

Prozessführungssysteme

Erläutern Sie, was man generell unter einer Ereignisanalyse versteht.

Unerwartet eingetretene Ereignisse* müssen analysiert werden. Man spricht von Ereignisanalyse. Die Ereignisanalyse versucht ein Ereignis durch eine Ursache-Wirkungskette zu erklären. Dabei gibt es direkte und indirekte Einflüsse oder Ursachen. Ereignisanalysen verfolgen unterschiedliche Ziele und unterscheiden sich daher in den theoretischen Grundlagen, Methoden und Werkzeugen.


*Ereignisse sind Einflüsse, die den Zustand eines Prozesses verändern. Oft wird auch die Zustandsänderung selbst als Ereignis bezeichnet.


Prozessführungssysteme

Für welche Zielsetzungen können Ereignisanalysen dienen? Erläutern Sie die jeweiligen Besonderheiten. 


Risikoanalysen

  • dient der a-priori-Risikoeinschätzungen, bevor eine Technologie realisiert wird oder in Anwendung geht

  • dienen der Vorhersage und Vermeidung späterer unerwünschter Ereignisse

  • verwendet, um die Einsatzfähigkeit und Akzeptanz von Technologien zu prüfen, bevor diese realisiert oder zur Nutzung freigegeben werden (Betriebsgenehmigungen)

Zustandsanalysen

  • bestehenden Zustand eines Systems einschätzen und erkennen wie technische Störungen, personelle Schwachstellen oder organisatorische Defizite

Ursachen-Wirkungsanalysen

  • a-posteriori-Analyse der Ursache-Wirkungsketten nachdem ein Ereignis stattgefunden hat

  • Ursachen und Wirkungen im zeitlichen und logischen Verlauf erkennen und klassifizieren 

    • menschliche, technische, organisatorische Ursachen und ihr Zusammenwirken

  • Unterscheidung zwischen direkten Ursachen (sogenannte Fehler) und indirekten Ursachen

  • ZIEL = Erkennen von Schwachstellen für Verbesserungen und Vermeidung künftiger Ereignisse

(Ereignis-)Reporting

  • Meldung und Dokumentation von Ereignissen

  • direkt nach dem Ereignis (damit Details nicht vergessen werden)

Systemoptimierungen

  • vorhandene Systeme zu verbessern, um künftige unerwünschte Ereignisse zu vermeiden

Prozessführungssysteme

Erläutern Sie die grundsätzlichen Ansätze für sequenzielle, epidemiologische und systemische Modelle zur Ereignisanalyse.

Sequentielle Ereignismodelle: bei diesem Ansatz geht man davon aus, dass das Ereignis aus einer sequentiellen Folge von Handlungen und Systemreaktionen zustande gekommen ist; man spricht hier auch oft von sogenannten Root Causes (Kernursachen), die es mit Maßnahmen zu adressieren gilt, um die gesetzten Ziele der Analyse zu verfolgen


Epidemiologische Modelle: bei diesem Ansatz geht man davon aus, dass man ein System mit Schwächen vorliegen hat, das es begünstigt oder ermöglicht, dass sich unerwünschte Ereignisse ereignen können; man spricht auch von pathologischen Systemen und Pathogenen, also gewissermaßen "kranken" Systemen, die es zu "heilen" oder zu "reparieren" gilt; dieser Ansatz hängt stark mit dem Begriff der Zuverlässigkeit von Technologien oder Organisationen zusammen


Systemische Modelle: dieser Ansatz geht von vielfältigen Interaktionen zwischen technischen, menschlichen und organisatorischen Komponenten aus, die aufgrund ihrer Komplexität nur teilweise verstanden werden und daher weiter optimiert werden müssen, um ein System sicherer zu machen. Systemische Modelle bilden die Grundlage für Komplexitätsbetrachtungen an Systemen und ihren Folgen.


Prozessführungssysteme

Welche Aufgaben eignen sich gut für die Durchführung durch menschliche Operateure, bei welchen Aufgaben sind Maschinen besser?

Der Mensch

  • setzt die Ziele
  • definiert die Teilprobleme und ihre Beziehungen zueinander
  • benutzt sein leistungsfähiges sensorisches System zur gesamtheitlichen Wahrnehmung von Ereignissen, Situationen und Trends
  • benutzt umfangreiches Allgemeinwissen und integriert Wissen aus verschiedenen Bereichen zur Problemlösung
  • baut auf vorhergehenden Erfahrungen auf und löst Probleme durch Analogieschlüsse
  • kontrolliert Teillösungen und fügt diese zu einer Gesamtlösung zusammen
  • führt komplexe Entscheidungen durch
  • kann Verantwortung tragen

Der Mensch übernimmt die Kontrolle in Situationen, in denen Problemlösungsfähigkeit, Kreativität, Flexibilität und Bewertungen erforderlich sind.


Die Maschine (Computer)

  • führt komplexe und umfangreiche Aktivitäten weitgehend fehlerfrei durch
  • kann sehr schnell Daten verarbeiten und reagieren
  • übernimmt die Funktion einer externen Gedächtnishilfe
  • hilft, Inkonsistenzen zu vermeiden oder aufzudecken
  • ermöglicht, die Konsequenzen von Aktionen zu berechnen und darzustellen
  • bietet verschiedene Perspektiven auf komplexe Daten
  • verbirgt durch kontextabhängige und benutzergesteuerte Filter irrelevante Einzelheiten
  • lenkt unsere Aufmerksamkeit auf wichtigen Informationen oder Ereignisse
  • ist ermüdungsfrei wachsam

Die Maschine übernimmt die Kontrolle in Situationen, in denen umfangreiche, gut definierte, schnelle und systematische Analysen und Reaktionen erforderlich sind.






Prozessführungssysteme

Definieren und erklären Sie die Bedeutung der Begriffe Sicherheit.

Sicherheit wird oft verstanden, als die subjektive Gewissheit vor möglichen Gefahren geschützt zu sein. 

Kulturell und umgangssprachlich wird Sicherheit jedoch oft als Zustand verstanden.

Für weitere praktische Betrachtungen, kann man Sicherheit als qualitatives oder quantitatives Komplement zu Risiko verwenden.

Prozessführungssysteme

Erläutern Sie die Ironies of Automation (Bainbridge, 1983) am Beispiel des Fahrerassistenzsystems „Volvo City Safety“

Ironies of Automation = Je effiziente ein automatisiertes System ist, desto wichtig ist der menschliche Operator. Der Mensch ist zwar weniger involviert, aber seine Involvierung ist kritischer. (Mensch nur noch als Überwacher) 


Volvo City Safety:
  • Funktioniert nicht bei schlechten Wetterbedingungen
  • Funktioniert nicht wenn die Scheibe dreckig ist
  • Funktioniert nur bei Fahrzeugen direkt vor einem
  • Funktioniert nicht bei Menschen

Prozessführungssysteme

Erklären Sie am Beispiel eines holistischen Displays, wie Situation Awareness unterstützt werden kann.

Zur Unterstützung von SA sollten die (situativ) relevanten Informationen in einer übersichtlichen, fokusierten und hinsichtlich der Abstraktion geeigneten Form präsentiert werden (Diagnostik). Wir sprechen hierbei auch von Holistischen Displays.

Entsprechend sollten für die darauffolgenden Maßnahmen (Kontingenzen) auch die Controls wirkungsvoll integriert angeboten werden. Wir sprechen hierbei auch von Holistischen Controls.

Die Konzeption und Entwicklung von Holistischen Displays und Controls sind eine wesentliche Herausforderung bei der Realisierung von Prozessführungssystemen. Sie sind oft gekennzeichnet durch über lange Zeiträume entwickelte und optimierte Lösungen.

Die Lösungen durchlaufen normalerweise evolutionäre, gelegentlich aber auch, bedingt durch neuen Technologien, revolutionäre Phasen.


Holistisches Display = alle wichtigen Informationen auf einem Bildschirm

Beispiele

  • Primary Flight Display + Navigation Display
  • TCAS
  • Anzeige im Auto hinter dem Lenkrad

Prozessführungssysteme

Geben Sie drei Beispiele für Schwächen in der Sicherheitskultur am Beispiel des Flugzeugabsturzes der Birgenair TC-GEN am 6.2.1996

die Grundprinzipien von Sicherheitskultur:

1. hinterfragende Einstellung des Personals

2. gründliche und umsichtige Arbeitsweise

3. Kommunikation


Schwächen:

  • keine hinterfragende Einstellung 
    • wieso sind die Geschwindigkeitsanzeigen unterschiedlich?
    • wieso kommt der Alarm? ist der in diesem Moment überhaupt möglich?
  • Kommunikation 
    • zu starke Hierarchie, weil zu großer Erfahrungsunterschied
    • Bescheid geben bzw. nachfragen bei der Flugsicherung
  • kein Abbruch des Startes als sie es noch konnten


Prozessführungssysteme

Beispiel Szenario für GEA und MTO

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