Zur Ermittlung der Qualität von Schiffsführungsprozessen, dargestellt am Beispiel der Simulation

Diethard Kersandt

1. Einführung

Praxis, Ausbildung, Training, Fortbildung und Forschung auf dem Gebiet der Schiffsführung sind seit Jahrzehnten, wenn nicht länger, an Wirtschaftlichkeit und Sicherheit orientiert. Das Hauptaugenmerk gilt der Vermeidung von Gefahren, die bei der Erfüllung des Transportauftrages drohen. Die Widerspiegelung dieser Orientierung findet man u.a. in der Entwicklung von Schiffsführungssystemen, die, liest man die Produktbroschüren der Hersteller, immer effizienter und sicherer werden sollen. Einige Beispiele lauten :

The result is more efficient bridge management, enhanced safety at sea, and reduced training requirements for watchstanders. Safe and efficient vessel operation enhanced via uniform presentation of menus and screens across all functional modes. Interactive Conning Information Display offers faster response to situations enhancing safety margins.
Tailor-made solutions assist the crew in collision avoidance, route planning and track control and therefore enhance navigational safety. Having everything available at a single workstation maximizes situational awareness for each bridge watchkeeper, increasing safety, enhancing navigation performance, and enabling reduced manning.

Weder Hersteller noch Betreiber verfügen gegenwärtig über Messverfahren für die Bestimmung der Prozessqualität an Bord, die mit ihren Geräten erreicht werden soll. Aussagen über die Qualität beziehen sich in der Regel auf Produkte selbst bzw. das Qualitätsmanagement in einem Unternehmen. Es sind die Nutzer selbst, die sich wegen schlechter Qualität in der Prozessführung verantworten müssen. Die Qualität technischer Systeme scheint bis auf Ausnahmen unantastbar. Als Begründung haben wir den „human error“ geschaffen und es gelingt uns, diesen Fehler in 70 – 80 % (?) der Unfallursachen „nachzuweisen“.
Angesichts dieser Sachverhalte ist es nicht ungewöhnlich, dass auch in der Simulation von Schiffsführungsprozessen Lücken in der qualitativen Bewertung von Prozesszuständen und Zustandsfolgen auftreten. Erschwerend kommt hinzu, dass die Hersteller von Schiffsführungssimulatoren bis auf Ausnahmen kaum standardisierte Aufgaben und hochwertige Bewertungsprogramme für Qualität und Kompetenz anbieten und Instrukteure, mitunter zu Recht, derartigen rechnergestützten Programme mit großen Vorbehalten begegnen.

Ein Wandel in der Prozessführung wird dann eintreten und sich in den Produkten, in der Ausbildung und in der Forschung widerspiegeln, wenn sich die „Philosophie des Schiffsführens“ nicht vorrangig an der Vermeidung von Gefahren sondern an der Gestaltung der Prozessqualität nach den modernen Kriterien einer „guten Seemannschaft“ orientiert und eben diese Gestaltung zum schöpferischen Inhalt der Arbeit des Nautikers auf See macht. Im folgenden Beitrag wird eine Lösung für die Ermittlung der Qualität von Prozesszuständen und Situationsfolgen sowie die Bewertung der Kompetenz der Trainierenden an einem Simulator in Auszügen vorgestellt.

2. Bewertungsprobleme in der Simulation

Das Training an Simulatoren hat sich längst zu einem wertvollen Bestandteil der Aus- und Fortbildung entwickelt. Mit der Verfügbarkeit über immer leistungsfähigere Anlagen einerseits und der Entwicklung des Seeunfallgeschehens andererseits, haben sich die Anforderungen an die Qualität der Szenarien und an die Vergleichbarkeit ihrer Inhalte erhöht. Die Entwicklung standardisierter Übungen mit differenzierten Inhalten und Schwierigkeitsgraden, die u.a. Erscheinungsformen des „human error“ zu provozieren in der Lage sind, erweisen sich als notwendiger qualitativer Baustein für die Gewährleistung eines hohen Trainingsniveaus. Um verallgemeinerungsfähige Schlussfolgerungen aus den Trainingsergebnissen ziehen und den Wissenszuwachs der Trainierenden beurteilen zu können, sind neben der nicht zu ersetzenden subjektiven Leistungseinschätzung durch erfahrene Instrukteure aussagefähige Verfahren zur objektiven Bewertung von Qualität und Kompetenz in der Durchführung einer Trainingsaufgabe erforderlich.
Bis heute gibt es dafür keine ausreichenden praktikablen, verallgemeinerungsfähigen und vergleichbaren Lösungen. Dieser unbefriedigende Zustand hat sich auch mit der Indienststellung immer leistungsfähigerer und auf die Bedürfnisse des Reeders zugeschnittener Simulatoren nicht geändert. Vergleiche zwischen Situationen unterschiedlichen Schwierigkeitsgrades und zwischen Probanden mit differenzierten Bildungsvoraussetzungen bzw. praktischen Erfahrungen sowie Nachweise eines Zuwachses an Fertigkeiten basieren in der Regel auf einer technisch leistungsfähige Bild- und Datenaufzeichnungsmaschine, mit deren Hilfe das Entscheidungsverhalten aus der subjektiven Sicht der Lehrer / Ausbilder / Analysatoren bewertet wird. Allenfalls werden Checklisten verwendet, um einen vollständigen Fragenkatalog mit differenzierten Bewertungsstufen abzuarbeiten.
In der Simulation ist das Ergebnis dieses Mangels die unzureichende Effektivität der teuren „Simulationsmaschine". Man arbeitet verschiedene Fallbeispiele ab und hofft, dass die Probanden nunmehr einen merklichen Erkenntniszuwachs haben. Die Praxis, d.h. nicht nur die Ausbildungseinrichtungen, sondern auch die Reeder, haben dieses Problem längst erkannt und fordern von den Herstellern eine die Übungen begleitende Kompetenz- bzw. Qualitätsbewertung.

Ob die von der Firma TRANSAS entwickelten Werkzeuge geeignet sind, verlässliche Bewertungen vorzunehmen und eine gehörige Akzeptanz bei Betreibern und Nutzern besitzen, muss die Praxis beweisen. Vielversprechend ist der Hinweis schon :“Transas has designed a system that makes assessment automatic and easy. The Transas Evaluation and Assessment System (TEAS) allows objective assessment of an exercise fulfilled by a trainee on a navigational simulator. It is possible to compare individual exercise fulfilment scores with other exercise results. Results can be averaged with other runs or with the results of other trainees.” (s. Ab b. 1)

Abb. 1 : Grading and Report panels (Quelle :

http://transas.com/products/simulators/sim_products/navigational/components/teas/)

3. Schiffsführungskompetenz und Qualität

Unter „Schiffsführungskompetenz“ versteht man die Fähigkeit, den komplexen Prozess der Steuerung der Bewegung des Schiffes („die Zustandsänderungen über die Zeit“) während einer vorgegebenen Zeitdauer und in einem vorgegebenen Raum nach den Kriterien guter Semannschaft zu führen und dabei vorgegebene Zielparameter für die Qualität der Aufgabenerfüllung zu einzuhalten.

Dabei sind der Charakter und die Wirkungsart und -tiefe  personeller Ressourcen und  technischer Mittel,  die  organisationellen Bedingungen des Seetransportes sowie die umgebungs- und funktionsbedingten Beanspruchungen zu berücksichtigen. Alle Ressourcen der Prozessführung auf See  sind so einzusetzen, dass auch bei der Zunahme von Komplexität, Kompliziertheit und Dynamik von Ereignissen, Ereignisfolgen bzw. Situationen die Stabilität des System gewährleistet bleibt.

Für die Erkennung von Systemzuständen (auch : Situationen, Situationsfolgen, Ereignis-ketten) und die Vorausschau möglicher Entwicklungen ist ein Komplex von Wissen, Erfahrungen und berufsspezifischen Fertigkeiten erforderlich, der es ermöglicht, die geplanten und gewollten Qualitätsparameter mit der aktuellen Situation zu vergleichen, Abweichungen vom Sollzustand zu erkennen und die Art und den Zeitpunkt möglicher Handlungen (Prozesseingriffe) nach der Art und Höhe der Differenzen zu priorisieren (Problemerkennung und -lösung). Dabei fasst man  „Kompetenz“ als Einheit ihrer vier Bestandteile Fach- und Methodenkompetenz, personale Kompetenz, sozial-kommunikative Kompetenz und Handlungs- oder Aktivitätskompetenz auf und trägt damit den komplexen Tätigkeitsmerk-malen des Nautikers im Schiffsführungsprozess Rechnung. Die Kompetenz bezieht sich immer auf ein konkretes Problem bzw. eine spezifische Aufgabenstellung, die durch technische und nichttechnische Parameter beschrieben wird und kann nur auf der Grundlage von Prozessergebnissen bewertet werden.

Die geplante „Prozessgüte“ ist im Rahmen des aktiven Gestaltungsauftrages des Nautikers abhängig von allgemeingültigen Regeln guter Semannschaft, ergänzt oder spezifiziert durch Vorgaben des Reeders oder des Kapitäns, die Lehrmeinung für den Trainingsinhalt oder / und die Zertifizierung von Trainingsabläufen.

 „Qualität wird laut der EN ISO 9000:2008, als „Grad, in dem ein Satz inhärenter Merkmale Anforderungen erfüllt“, definiert. Die Qualität gibt damit an, in welchem Maße ein Produkt (Ware oder Dienstleistung) den bestehenden Anforderungen entspricht. Die Benennung „Qualität“ kann zusammen mit Adjektiven wie schlecht, gut oder ausgezeichnet verwendet werden. Inhärent bedeutet im Gegensatz zu „zugeordnet“ einer Einheit innewohnend, insbesondere als ständiges Merkmal. Nicht inhärent sind subjektiv zugeordnete Beschreibungen wie „schön“ oder auch der Preis weil diese eben nicht objektiv messbar sind. Der Preis oder ein persönliches Urteil sind also nicht Bestandteil der Qualität.

Durch die Definition einer Zielgruppe und Meinungsumfragen kann das subjektive Empfinden dieser Zielgruppe ermittelt, ein inhärentes Merkmal definiert und damit „messbar“ und Bestandteil der Qualität werden.

Dieser Sachverhalt bildet einen der Hintergründe für die „wissensbasierte“ Berechnung der Qualität von Schiffsführungsprozessen. Er weist auf die Möglichkeit der Verwen-dung  von Expertenwissen für die Zustandsbewertung hin.

 Nach der IEC 2371 ist Qualität die Übereinstimmung zwischen den festgestellten Eigenschaften und den vorher festgelegten Forderungen einer Betrachtungseinheit.

... Qualität ist die Übereinstimmung von Ist und Soll, also die Erfüllung von Spezifikationen oder Vorgaben (Fulfilment of a specification) im Gegensatz zu der Erfüllung von Erwartungen und Zielen als dem übergreifenden Qualitätsanspruch (Fitness for Purpose). In der Produktion werden hierbei heute Kennzahlen zur Qualität über rechnergestützte Systeme bestimmt.“ (http://de.wikipedia.org/wiki/Qualit%C3%A4t)

 4.      Messverfahren zur Qualitätsbestimmung im Schiffsführungsprozess

4.1    Grundlagen

Das Verfahren für die Qualitätsbestimmung von Schiffsführungsprozessen geht von folgenden Thesen und daraus abgeleiteten Aufgabenstellungen aus :

1.         Als charakteristische Spezifik der Schiffsführung haben sich Prozesse der Informationsverarbeitung herausgebildet. Signale und Daten, in zunehmendem Maße von  technischen Systemen erzeugt und angeboten, kennzeichen Art, Größe und Dimension physikalisch-technischer Parameter. Funktional geordnet, sollen sie die Wahrnehmung von Situationen in partiellen Bereichen erleichtern und insbesondere Änderungen, einschließlich der Implementierung von Grenzwerten, erkennen lassen.

2.         Die Bewertung der Signale bzw. die Erkennung ihrer Bedeutung einschließlich    der wechselseitigen Wirkungen obliegt allein dem menschlichen Operateur mit seinen individuellen Leistungseigenschaften. Wissen, Fähigkeiten, Fertigkeiten, aktuell abrufbare Erfahrungen und die augenblickliche Leistungsbereitschaft bzw. –fähigkeit bestimmen die Güte des Informations-verarbeitungsprozesses und damit die Wirtschaftlichkeit und Sicherheit, die Qualität eines komplexen und dynamischen Prozesses.

3.         Fehler in der Handlungsregulation beruhen in erster Linie auf Schwächen in der       Informationsverarbeitung und dadurch entstehendem mangelhaften Situationsbewußtsein in   Verbindung mit fehlenden oder nicht rechtzeitigen oder falschen Entscheidungen in Gestalt von Qualitätsmängeln.

4.         Anstrengungen der Hersteller, Signale und Daten immer vollständiger, genauer und      besser strukturiert anzubieten, die Funktionalität integrierter Brückensysteme, ihre      ergonomische Gestaltung und arbeitsorganisatorischen Anordnung zu verbessern sowie den Zugriff auf Informationen, die Menüführung, die grafische und prozessnahe Präsentation zu optimieren, haben zu keinen nachhaltigen Veränderungen in der   Verlässlichkeit geführt. Der Anteil des „human error“ am Unfallgeschehen weist   nachdrücklich auf diesen Mangel hin.

5.         Die Vereinheitlichung des internationalen Ausbildungsniveaus von nautischen Schiffs-   offizieren und die durch internationalen Konventionen gesetzten Standards erfüllen seit Jahren nicht mehr die Veränderungen im Berufsbild des Nautikers und tragen zu weiteren Bildungsverlusten und zu Qualitätsmängeln in der Prozessführung bei.

6.         Die Intensivierung und quantitative Erweiterung der Ausbildung und des Trainings   an Simulatoren, das  bridge team management u.a.m. sind nicht ausreichend, die existierenden Mängel zu beseitigen bzw. die biologischen Eigenschaften des menschlichen Gehirns zu verändern. Auch in Zukunft ist nicht zu erwarten, dass sich Wirtschaftlichkeit und Sicherheit von Schiffsführungsprozessen dadurch nachhaltig verbessern. Qualitative Messgrößen für den Nachweis des Trainingserfolges und den Leistungsvergleich fehlen.

7.         Qualitative Prozesskenngrößen haben das Ziel, den erreichten Prozesszustand aktuell zu ermitteln und zu bewerten, den Operateur von der Aufnahme und Selektion  vieler Einzelsignale und ihrer Zuordnung zu entlasten und ihm die Auswertung bewerteter Zustände als vorrangige intelligente Aufgabe zu überlassen.

8.         Die Ermittlung von Prozessqualität, Kompetenz und Komplexität  beruht gegen-    wärtig weitgehend auf der subjektiven Bewertung aufgezeichneter mathematisch   physikalischer Kenngrößen und weiterer Merkmale im Handlungs- und Entscheidungsprozess des einzelnen Operateurs bzw. einer Gruppe von Operateuren.

 

Der nautische Fahrprozess ist komplex, zeitvariant, nichtlinear, hat Zufallscharakter und zeichnet sich durch eine Vielzahl interaktiver Wechselwirkungen (informationelle, strukturelle und funktionelle Kopplungen) der Systemkomponenten und der Störereignisse aus. Daraus ergibt sich die Charakteristik eines unscharfen Entscheidungsproblems : es sind mehrere Lösungsalternativen vorhanden, die durch (unscharfe / unsichere) Attribute beschrieben werden können. Der Entscheider muss mit seinen Präferenzen und Zielen für einzelne Ausprägungskombinationen diejenige Alternative finden, die er für optimal hält.

Diese Prozessmerkmale scheinen den Einsatz von Bewertungsprogrammen für das Verhalten von Trainierenden zu verzögern und die Bewertungskompetenz der Instruk-teure zu begründen. Abhilfe kann deshalb nur geschaffen werden, wenn Bewertungs-programme entwickelt werden, die möglichst exakt die kognitiven Stufen der Informationsverarbeitung durchlaufen und den Instrukteur in die Lage versetzen, die erhaltenen Resultate „menschlich“ zu interpretieren.

Nicht selten machen wir es uns in der Rekonstruktion von Prozessabläufen zu einfach. Es gelingt sehr gut, technische Daten zu einer „Ablaufkette“ des Geschehens zusammenzufügen und daraus zu schließen, dass eigentlich alle Informationen für ein situationsgerechtes Handeln zur Verfügung gestanden hätten und es unerklärlich sei, dass eine richtige Handlung nicht, nicht rechtzeitig oder eine falsche Handlung eingeleitet worden sei. Es ist ein entscheidender, wenn nicht der entscheidende Mangel in Praxis und Simulation, dass in bisher entwickelten „integrierten Systemen“ keine risikobasierten bewerteten (operativen) Steuerungsgrössen existieren und dass die auf der Grundlage diskreter Zustandsbeschreibungen vermittelten Abbilder der objektiven Realitat fast ausschließlich subjektiv interpretiert, zusammengefugt und mit den eigenen, momentan verfügbaren subjektiven Vorstellungen uber Risiko oder Gefahr (innere Modelle, bestimmt durch Wissen, Erfahrungen) verglichen werden.

Prozesstypische Bewertungsprogramme in der Simulation – keine „hochwertigen Datenaufzeichnungsmaschinen“ allein – sind wirksame Hilfen für den Instrukteur, den „Bewerter“ hochkomplexer Informationsverarbeitungsvorgänge : die Handlungsregulation des Menschen erfolgt durch die Vorwegnahme des Resultates der Handlung, des Ablaufes der Tätigkeit und der für die Handlung wichtigen Bedingungen. Entsprechend erarbeitete Aktionsprogramme können als Handlungsplanung verstanden werden. Sie bilden das interne Modell des Operateurs, nach dem er seine Tätigkeit organisiert. Handlungen sind gedanklich vorweggenommen und auf die Erreichung gesteckter Ziele ausgerichtet. Den einzelnen Handlungsphasen entsprechen psychische Regulationprozesse die nicht direkt beobachtbar sind. Darunter fallen kognitive Prozesse wie die Aufnahme, Speicherung und Verarbeitung von Informationen aus der Umwelt (Wahrnehmung, Erlernen, Denken), emotionale Prozesse (Bedürfnisse und Gefühle) und motivationale Prozesse (Motive). „Die bewußte Handlung geht aus einem geordneten Zusammenwirken kognitiver, emotionaler und motivationaler Prozesse hervor, wobei insbesondere ein Abwägen verschiedener Motive bzw. zu erwartender Handlungsfolgen (Konsequenzen) stattfindet.“

(vergl. : http://www.medizinpsychologie.de/OL/glossar/body_handlungsregulation.html) Und schließlich : Handlungsresultat ist immer die geplante, u.U. auch die erreichbare Qualität des Schiffsführungsprozesses, aus der sich ein Abbild der Kompetenz des Operateurs erarbeiten lässt.

Abb. 2 : Arbeitsweise des Verfahrens zur Qualitätsbewertung (QUASNAV)

4.2    Prozessindikatoren

 Mit welchen Kenngrößen kann die Qualität abgebildet werden ? Welche Daten und Signale werden gesammelt und zusammengeführt, die der Aufgabenstruktur (Art, Inhalt, Aktualität / Priorität) entsprechen und zu einer integrierten (ganzheitlichen) Bewertung partieller Aufgaben bezüglich ihrer Differenz zu den Zielvorgaben (eigenen oder fremden) führen ?

Der Prozess „Schiffsführung“ muss analytisch immer aufgabenorientiert, ganzheitlich und an die Betriebsbedingungen angepasst betrachtet werden. Nur so sind qualitative Aussagen über den Erfüllungsstand partieller Aufgaben zu gewinnen. Der „AIT“- LÖSUNGSANSATZ von  KERSANDT / 1 /, / 2 /, / 3 / versteht unter diesen drei Begriffen :

Adaptive :       anpassungsfähig … an die Betriebszustände, das Informationsangebot, den Menschen, die Aufgabe, den Prozesszustand, die Situation

Integrated :     ganzheitlich ... die Betrachtung und Gestaltung eines Mensch-Maschine-Systems (des integrierten Brückensystems) in seiner Gesamtheit mit dem Ziel seiner Verlässlichkeit unter Berücksichtigung von Fehlhandlungen durch Mängel in der Informationsverarbeitung

Task oriented :aufgabenorientiert … entsprechend der Prozesshierarchie, der Aufgabenstruktur, der Zielgerichtetheit nach qualitativen Kriterien für Sicherheit und Wirtschaftlichkeit

 Pozessindikatoren müssen in der Lage sein, eine aufgabenstrukturierte, betriebszustands-abhängige, möglichst einfache, fachlich verständliche, ganzheitliche, qualitative Abbildung der Schiffsführung zu ermöglichen. Man unterscheidet zwischen Gestaltungsindikatoren und Einflussindikatoren. Während die Gestaltungsindikatoren die beeinflussbaren Qualitätskenn-größen repräsentieren, bringen die Einflussindikatoren vorrangig die operativen Prozessbe-dingungen zum Ausdruck, unter denen die Schiffsführung stattfindet. Beide Indikatoren-gruppen bilden eine Einheit, weil sie für die Definition bzw. Standardisierung der Prozessbedingungen und für die Berechnung der Qualität der untere diesen Bedingungen erbrachten Ergebnisse / Leistungen erforderlich ist (s.a. Abb. 3).

Gestaltungsindikatoren (GInd)

 COLLISION AVOIDANCE (CA)     :  Andere Fahrzeuge / Objekte in sicherem Abstand   passieren

ANTI – GROUNDING (AG):  Grundberührungen vermeiden und Geschwindigkeit  den natürlichen geografischen Bedingungen anpassen

TRACK KEEPING (TK)                   :   Operative Bahnbreite einplanen und einhalten

MET.- HYD. ENVIRONMENT (EV)      :  Natürliche meteorologisch-hydrologische Umwelt bedingungen bei Kurs- und Fahrtgestaltung berück sichtigen

VOYAGE ECONOMY (VE)             : Wirtschaftliche Aufgabenstellung der Reise erfüllen (Geschwindigkeit, Zeit, Kosten)     

Einflussindikatoren (EInd)

 AVAILABILITY MAIN ENGINE & STEARING GEAR (AV)  : Technischer Zustand / Verfügbarkeit von Hauptmaschine und Ruderanlage

TRAFFIC CONDITIONS (TC)     :  Verkehrsbedingungen im Seegebiet

HUMAN CAPABILITY (HC): Menschliche Leistungseigenschaften und –besonderheiten in der Seewache, Brückenbesetzung

MET.- HYD. ENVIRONMENT CONDITIONS (EC) : Natürliche meteorologisch-hydrologische Umwelt-  bedingungen         

Abb. 3 :  Prinzipieller Ablauf der Qualitätsbestimmung (Beispiel: Aufgabe mit zwei       Schwierigkeitsgraden s1; s2 im Vergleich zweier Operateure OP1, OP2

4.3    Komplexität

Die Zuverlässigkeit (Verlässlichkeit) eines Mensch-Maschine-Systems wird durch die Fähigkeit zur Erhaltung verlangter Qualitäten unter den Bedingungen einer möglichen Komplizierung der Situation bestimmt. Eine Situation wird um so schwerer beherrschbar, je komplexer der Prozess wird, d.h. je größer die Anzahl der gleichzeitig zu erfassenden und zu bewertenden Signale in unterschiedlichen Aufgabenbereichen wird, je mehr Wechselwirkungen (Rückkopplungen) stattfinden und je dynamischer (linear und nichtlinear) sich die Prozesse entwickeln. Steht der Nautiker vor einfachen Aufgaben und hat er genügend Zeit für die Lösung zur Verfügung, werden nur geringe Reaktionszeiten benötigt. Wenn aber Komplexität und Dynamik wachsen, wird die Schere zwischen verfügbarer und benötigter Reaktionszeit immer größer. Es entstehen Zeit- und Handlungsdruck, die das Potential für Fehler in sich tragen. Ändern sich die Situationen dynamisch, müssen immer wieder neue Modelle entwickelt und Lösungen angepasst werden.

Neben der Komplexität des Gesamtprozesses ist auch die partielle Komplexität in einer Aufgabe zu betrachten.

Geht man davon aus, dass sich bei einer als Problem abzeichnenden Aufgabenerfüllung der Einsatz des Nautikers für die Informationsverarbeitung im weitesten Sinne, also auch für das Finden einer Lösung und die Beachtung der Wirkungen auf andere partielle Prozesse, gefragt ist, beginnt die Komplexität zuzunehmen, was u.a. mit einer höheren Verarbeitungszeit verbunden ist. Bildet man den Quotienten aus Komplexitätsgrad und Verarbeitungszeit, erhält man den „Beherrschbarkeitsgrad“ einer Aufgabe bezogen auf die Lösung durch eine Person.

Für die Berechnung der Komplexität werden nur die partiellen Prozesse berücksichtigt, die eine vorgegebene Qualitätsgrenze (der „guten Seemannschaft“) erreicht oder überschritten haben.

5.      Anwendungsbeispiele aus dem Verfahren QUASNAV

 QUASNAV ist ein echtzeitfähiges System, das den Nautiker bei der Verarbeitung von Informationen unterstützt. Es ordnet die ankommenden Signale und Daten dem Inhalt der Aufgaben auf der Brücke zu. Im Gegensatz zu herkömmlichen Brückensystemen  werden Daten nicht nur dargestellt (Anzeigegeräte, Displays usw.), sondern qualitativ bewertet. Nach der Bewertung von einzelnen Inputs (z.B. cpa) erfolgt ihre Fusion zu einer Aussage über die Höhe der Qualität der Aufgabenerfüllung einer spezifischen Teilaufgabe der Schiffsführung (z.B. Kollisionsverhütung). Die partiellen Bewertungen können zu einer Gesamtaussage über die Qualität des Schiffsführungsprozesses zusammengefasst werden. Die Betrachtung der Qualität über bestimmte Zeiträume lässt Aussagen über die Güte des gesamten Mensch-Maschine-Systems bzw. die Kompetenz der Operateure zu. Im folgenden Beispiel werden die aufgeführten und weitere Möglichkeiten  (z.B. Bestimmung der Komplexität, Ableitung von Handlungsempfehlungen;  Definition von Prozess-Störungen / Einflüssen) des Systems vorgestellt.

Die verwendeten Abbildungen der ECDIS und des RADARS wurden dem Navigationstrainer von TRANSAS entnommen. Die hinzugefügten Bewertungen lieferten die Programmbausteine von QUASNAV. Reiseabschnitt 12:00 – 12:20 Uhr; Beispiel einer Prozesszu-standsbewertung von 12:02 Uhr.

Abb. 4 : Bewertung von der Qualität von partiellen Prozessen und Gesamtbewertung um 12:02 Uhr

Abb. 5 : Radarzielbewertung um 12:02 Uhr mit Ursachendarstellung und Zielpriorität

Abb. 6 : Die Größe der Einflussindikatoren AV, HC, EC und TC um 12:02 Uhr

Abb.7 : Beispiel : die Details des Einflussfaktors EC (Umwelteinwirkungen) um 12:02 Uhr

Abb. 8 : Bewertung von der Qualität von partiellen Prozessen und Gesamtbewertung um  12:02 Uhr (s.a. Abb. 4 und 5)

Abb. 8a : Ursachen des Indikators im part. Prozess „Vermeidung von Grundberührungen“

Abb. 8b : Ursachen des Indikators im part. Prozess „Vermeidung von  Kollisionen“ mit                       Selektion der drei gefährlichsten Ziele“

Abb. 8c : Ursachen des Indikators im part. Prozess „Bahneinhaltung“

Abb.8d : Ursachen des Indikators im part. Prozess „Berücksichtigung der Umweltwirkungen“

Abb. 8e : Ursachen des Indikators im part. Prozess „Wirtschaftlicher Reiseauftrag“

Erklärung der Aussagen Rechners (QUASNAV) : Die Höhe der Qualität der Aufgabenerfüllung in den partiellen Prozessen betrug um 12:02 Uhr: COLLAVOID : 0,23 / TRACK-KEEP : 0,29 / ANTIGROU : 0,47/ ENVIR : 0,59 / VOYECO : 0,23. Insgesamt weist die Qualität ernsthafte Mängel auf (TOTQUA : 0,0); „ACCIDENT“. Die schlechte Qualität in partiellen Prozessen führt zu einem Anstieg der Komplexität auf 9,37 („very high complexity“); die Beherrschbarkeit der Situation ist schlecht; sie erfordert eine Mindestzeit von 57 Sekunden. QUASNAV schätzt ein, dass die wirtschaftliche und sichere Führung des Schiffes „außerordentlich stark gefährdet“ sind. In Bezug auf die Kriterien einer „guten Seemannschaft“ wiird um 12:02 Uhr ein Qualitätsniveau von 0 % erreicht. Diese Bewertung gilt auch für den Vergleich mit einem alternativen Schiff,  das diesen Reiseabschnitt unter den gleichen Bedingungen absolviert hat ( 0 % ) --->„serious quality lack in summery“.

Abb. 9 : Der qualitative Verlauf der Gestaltungsindikatoren während des Reiseabschnittes von            12:00 bis 12:20 Uhr (Messintervall: 1 Minute)

Die Qualität in der Kollisionsverhütung ist völlig unzureichend. In allen Phasen des Reiseabschnittes bleibt sie weit hinter der „guten Seemannschaft“ zurück. Im zweiten Abschnitt treten erhebliche Mängel in der Bahneinhaltung auf. Die Aufgabe Anti-Grounding wird weitgehend in unzureichender Qualität erfüllt.Die wirtschaftliche Aufgabe bleibt meistens unterhalb der Anforderungen und verbessert sich am Ende der Reise nur leicht.

Abb. 10 : Der Verlauf der Prozesskomplexität während des Reiseabschnittes von 12:00 bis         12:20 Uhr (Messintervall: 1 Minute)

Die Komplexität wächst mit der Anzahl der zu bearbeitenden part. Aufgaben, die die Grenzen guter Seemannschaft übersteigen. Neben der schlechten Qualität der Aufgabenerfüllung bei der Kollisionsverhütung wirken auch die Prozesse Bahneinhaltung und Vermeidung von Grundberührungen komplexitätserhöhend.

Abb. 11 : Der Verlauf der Wirkungen der Einflussindikatoren während des Reiseabschnittes von 12:00 bis 12:20 Uhr (Messintervall: 1 Minute)

Sehr hohe Wirkungen gehen von Störungen durch den Verkehr bis zur 15. Minute aus. Prob- leme in der Verfügbarkeit der Ruderanlage bzw. der Hauptmaschine in der 7. Minute beeinflussen die Schiffsführung. Die Einflüsse durch die met.-hyd. Umwelt verlaufen im oberen bis mittleren Wirkungsbereich. Die Besetzung der Brücke ist ab der 2. Minute regelgerecht.

Abb. 12 : Der Verlauf der Komplexität der Einflussindikatoren während des Reiseabschnittes             von 12:00 bis 12:20 Uhr (Messintervall: 1 Minute)

Die Komplexität wächst mit der Anzahl der zu bearbeitenden Zustandsgrößen, die die Grenzen guter Seemannschaft übersteigen. Zum Beispiel ist in der 7. Minute der Zusammenhang zwischen der Störung im Bereich AVAILABILITY und der wachsenden Komplexität deutlich erkennbar.

Abb. 13 : Bewertung der Kompetenz auf dem Reiseabschnitt, hier beispielhaft die Kompetenz             für die Vermeidung von Grundberührungen.

Abb. 14 : Bewertung der Kompetenz auf dem Reiseabschnitt, hier beispielhaft die Kompetenz             für die Vermeidung von Kollisionen

Abb. 15 : Leistungsumfang des Verfahrens zur Bewertung der Qualität des Schiffsführungsprozesses (QUASNAV)

LITERATUR :

/ 1 / Kersandt, D.         :  Der ingenieurpsychologische AIT – Ansatz“ – Entwicklung eines  adaptiven, ganzheitlichen und aufgabenorientierten Systems der Schiffsführung“ ( Teil 1). – HANSA.-  Heft Nr. 7 / 2008; S. 70 ff

/ 2 / Kersandt, D.       :  Der ingenieurpsychologische AIT – Ansatz“ – Entwicklung eines adaptiven, ganzheitlichen und aufgabenorientierten Systems der Schiffsführung“ ( Teil 2). – HANSA.-  Heft Nr. 8 / 2008; S. 90 ff

/ 3 / Kersandt, D. :            Informationen zur Kompetenzbewertung auf dieser Homepage

                                                                              ***

Zur Ermittlung und grafischen Darstellung von Persönlichkeitsmerkmalen im
Bridge Team Management während eines Simulationszyklusses (Auszug)

Diethard Kersandt

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1. Einführung

Es sind “gestandene” Männer, mit denen wir es zu tun haben. Ihre Charaktereigenschaften haben sich voll herausgebildet und gefestigt. Sie sind so bunt und vielfältig wie das Leben. Und nun sollen diese Männer, ohne Unterschied, die gleiche Aufgabe lösen : ein Schiff sicher und wirtschaftlich über See führen. Wir haben ihnen dafür den Simulator geschaffen, der ihre natürliche Arbeitswelt abbilden soll. Sie sollen begreifen und die Kenntnisse festigen, wie ein Team auf der Brücke zu führen ist bzw. wie man als Glied eines Teams seine spezielle Aufgabe erfüllen kann.
Die Männer „liefern sich den Instruktoren aus“ – im guten Sinne – vertrauen ihnen und setzen, unbewußt, die Gesamtheit ihrer persönlichen Eigenschaften ein, um besser zu werden, um Anforderungen des Reeders zu erfüllen und um vor sich selbst zu bestehen. Gemessen wird die Erfüllung der Aufgaben an der Qualität der Prozesse, in denen sie allein oder im Team handeln.

Wer aber bestimmt dieses „Qualitätsmaß“ ? Wer ist in der Lage, die Erfüllung der Anforderungen an eine „gute Seemannschaft“ zu messen ? Haben die „gestandenen“ Männer nicht einen Anspruch auf eine weitgehend objektive Bewertung ihrer Leistungen ?
Sind es die erfahrenen Instruktoren ihren Berufskollegen nicht schuldig, die Ursachen mangelhafter oder aber hervorragender Leistungen zu ergründen ? Nur wenn das gelingt, hat der Verweis auf gute oder schlechte Leistungen (aus Fehlern und Erfolgen lernen) einen tiefen, verändernden Sinn. Instruktoren sollen keine Psychologen werden. Aber sie müssen neben der objektiven Leistungsbewertung (s. QUASNAV – Quality Assessment in Navigation, vergl. HANSA, September 2010) die richtigen „Werkzeuge“ einsetzen, um die so außerordentlich wichtigen Persönlichkeitsmerkmale zu erfassen. Das im weiteren vorgestellte Verfahren zur Ermittlung und grafischen Darstellung von Persönlichkeitsmerkmalen im Simulationsprozess soll das Verfahren zur Qualitätsabschätzung in der Schiffsführung ergänzen. Es begleitet einen Simulationszyklus, wird im Verlaufe des Trainings bzw. am Ende erstellt und dient einer abschließenden Bewertung der in den einzelnen Aufgaben erreichten Qualität in Verbindung mit den Persönlichkeitsmerkmalen.
Als „Zulieferer“ einer Datenbank eines Simulatorbetreibers liefert es die Systematik und Struktur der Persönlichkeitsmerkmale, bildet die Basis für die Erkennung von Korrelationen zwischen Qualität und Persönlichkeit und für die Lokalisierung von Schwachstellen und Leistungsspitzen. Sollen im Bridge Team Management tatsächlich nachhaltige Wirkungen erzielt werden und soll es nicht bei der technischen Erfüllung von Standards und deren Zertifizierung bleiben, müssen moderne Werkzeuge der Qualitätsmessung und der Erfassung und Auswertung von Persönlichkeitsmerkmalen zum methodischen Gerüst eines jeden Simulatorbetreibers gehören.
Derartige Verfahren dienen letztlich der Qualität des Trainings selbst, sind Quelle neuer Erkenntnis im Zusammenspiel von Mensch und Maschine, lassen Schlussfolgerungen auf die Gestaltung von technischen Systemen zu und bilden für den Reeder, der das schließlich alles bezahlt, eine wesentliche Grundlage für die Auswahl und Zusammensetzung von leistungsfähigen Teams auf der Brücke.
Die Anforderungen an Technik und Personal sind gewaltig. Technisch hat man die Probleme „in den Griff bekommen“. Leistungsfähige Simulatoren gehören heute zum Ausbildungs- und Trainingsstandard in fast allen Ländern. Erfahrene Instruktoren haben sich bemüht, die technischen Möglichkeiten in ein praxisnahes Training umzusetzen. Mit immer besseren Aufzeichnungssystemen gelang es, eine Unmenge von technischem Datenmaterial herzustellen und es für die Übungsbegleitung bzw. die Auswertung der Leistungen zu nutzen.

Das außerordentlich schnelle Wachstum der technischen Systeme an Bord und ihre ständigen Erneuerungen trugen in Verbindung mit rechtlichen und organisationellen Anforderungen in der internationalen Schifffahrt dazu bei, die Schere zwischen technischen Möglichkeiten und einer kognitiv objektiv begrenzten Leistungsfähigkeit der Nautiker rasch und bemerkbar zu vergrößern. Diesem negativen Trend wurden viele Versuche zur Erhöhung der Bildungsqualität und der Konzentration der Wissenschaft und Forschung entgegengesetzt. Nocht alle waren erfolgreich.Was blieb in dieser Situation übrig, die Schiffe wirtschaftlich und sicher zur See fahren zu lassen ? Nicht überraschend war und ist es der Versuch, die Fähigkeiten des Menschen an die gegebene Technik und Organisation anzupassen : das BRIDGE TEAM TRAINING bzw. das BRIDGE RESOURCE MANAGEMENT. Der Verfasser ist nach wie vor der Meinung, dass dieser Weg nur bedingt richtig ist. Zu wünschen wäre die umgekehrte Herangehensweise : die Anpassung der Technik an die Fähigkeiten und Bedürfnisse des Menschen. Dazu aber fehlt ein gemeinsamer Lösungsansatz. Die Technik ist zu stark (materiell, finanziell, wirtschaftliche Zwänge), um sich nach dem Menschen zu richten. Der Mensch ist zu schwach (Bildung, Wissenschaft, Forschung in der Schiffsführung), um seine Bedürfnisse geltend zu machen.

Angesichts dieser Situation sind die vom Verfasser entwickelten „Werkzeuge“ zur Qualitätsbestimmung im Schiffsführungsprozess und zur Ermittlung und Darstellung der Persönlichkeitsmerkmale ein Versuch, über diesen Weg die Einheit von Mensch und Maschine zu fördern, neue Erkenntnisse zu gewinnen und in Praxis und Theorie umzusetzen. Die „Kunst“ des Instruktors besteht darin, zwischen den beiden Schwerpunkten „QUALITÄT“ und „PERSÖNLICHKEIT“ eine plausible, fachlich nachvollziehbare und anschauliche (darunter sind auch grafische Darstellungen zu verstehen) Verbindung zu erkennen, zu kommentieren und im Dialog mit den Trainierenden zur Verbesserung der „Schiffsführungskompetenz“ beizutragen. Das ist eine sehr anspruchsvolle Aufgabe, die u.a. den Einsatz moderner Bewertungsverfahren als Hilfsmittel für den Instruktor erfordert

Kommt es in der Schiffsführung zu einer ernsthaften Störung der Handlungsregulation, muss vorrangig nach Ursachen für das Interaktions- oder Kommunikationsversagen des Mensch- Maschine-Systems gesucht werden. Angestrebte verlässliche Schiffsführungssyteme, die die Gesamtheit von Mensch und Technik zum Gestaltungsgegenstand haben, sind ein möglicher Ausweg. Messbar wird ein solches Versagen erst durch die Bewertung von Prozesszuständen mit dem Ziel, die Differenzen zwischen der aktuellen Situation und dem angestrebten Ziel zu ermitteln und die Höhe der Differenz zum handlungsregulierenden Prozesseingriff und zum Gegenstand auch der Kompetenzbewertung zu machen.

Unter „Schiffsführungskompetenz“ soll die Fähigkeit oder der Sachverstand zur Steuerung eines Mensch-Schiff-Umwelt-Systems vom Ausgangs- zum Zielpunkt verstanden werden. Dabei werden die organisationellen (auch rechtlichen) Bedingungen des Seetransportes, umgebungs- und funktionsbedingte Beanspruchungen, technische Charakteristika der Arbeitsmittel sowie die psychischen und physischen Einflussfaktoren auf die menschliche Arbeitskraft während einer vorgegebenen Zeitdauer und in einem vorgegebenen Raum unter Berücksichtigung vorgegebener Zielparameter für Wirtschaftlichkeit und Sicherheit (Qualität) beachtet und genutzt. Alle Ressourcen in der Führung eines Schiffes über See werden so eingesetzt, dass auch bei Zunahme von Komplexität, Kompliziertheit und Dynamik von Ereignissen, Ereignisfolgen bzw. Situationen die Stabilität des System (seine Funktion) im Rahmen der qualitativen Zielvorgaben gewährleistet bleibt.
Nach der IEC 2371 ist Qualität die Übereinstimmung zwischen den festgestellten Eigenschaften und den vorher festgelegten Forderungen einer Betrachtungseinheit. Die Kompetenz bezieht sich immer auf ein konkretes Problem bzw. eine spezifische Aufgabenstellung. Die vom Nautiker (vom Trainierenden) erkannten Differenzen zum Sollzustand drücken im Verlauf ihrer Bewertung die Höhe der Gefahr für das Erreichen der geplanten (gegebenenfalls auch vorgegebenen) Qualität der zu erfüllenden Aufgaben (Ziel) aus. Das frühe, möglichst vorausschauende Erkennen und Bewältigen der „Störungen“ des geplanten Prozessablaufes bestimmen die Kompetenz .
Letztlich bleibt das Ergebnis eines Handlungsprozesses der Hauptgegenstand jeder Bewertung : die Qualität der partiellen Aufgabenerfüllung in der Kollisionsverhütung, der Vermeidung von Grundberührungen, der Bahneinhaltung, der Beachtung der meteorologisch-hydroligischen Umwelt und der Wirtschaftlichkeit der Reise.
Der Bridge Resource Management Guide versteht unter „Bridge Resource Management“: „Bridge Resource Management (BRM), or as it is also called Bridge Team Management (BTM), is the effective management and utilization of all resources, human and technical, available to the Bridge Team to ensure the safe completion of the vessel’s voyage. BRM focuses on bridge officers’ skills such as teamwork, teambuilding, communication, leadership, decision-making and resource management and incorporates this into the larger picture of organizational and regulatory management. BRM addresses the management of operational tasks, as well as stress, attitudes and risk. BRM recognizes there are many elements of job effectiveness and safety, such as individual, organizational, and regulatory factors, and they must be anticipated and planned for. BRM begins before the voyage with the passage plan and continues through the end of the voyage with the passage debrief.” (Quelle: Focus on Bridge Resource Management From Ecology’s Spill Prevention, Preparedness, and Response Program Bridge Resource Management Guide.

(Quelle :http://www.ecy.wa.gov/pubs/991302.pdf)

2. Ermittlung und grafischen Darstellung von Persönlichkeitsmerkmalen  .... 

                                  -----------------> s. Hinweis