< Forum-Schiffsfuehrung >
< Forum-Schiffsfuehrung > 

NAUTICAL TASK MANAGER (NTM)

NAUTICAL TASK MANAGER - an ASSESSMENT system (NTM)

 

Diethard Kersandt, 2013, 2014

 

Die mit der Größe von Passagierschiffen und der stetig wachsenden Anzahl von Passagieren einhergehende zunehmende Verantwortung einer Reederei für die Sicherheit der Schiffsführung sowie die Gewährleistung des Umweltschutzes ziehen, nicht zuletzt durch die Katastrophe der “Costa Concordia”, neuen Formen der see- und landseitigen Überwachung der Qualität von Betriebsprozessen nach sich.
Bezüglich der Überwachung nautischer Schiffsführungsprozesse kann, wie in anderen Bereichen auch, auf verfügbare moderne Datenübertragungs- und Informations-verarbeitungslösungen zurückgegriffen werden. Das zu lösende Problem gleicht vielen anderen heutigen Problemen : man muss mit Hilfe von Wissen und Rechentechnik in der Lage sein, die Daten zu identifizieren, zu strukturieren, ihre Bedeutung zu erkennen und ihre Wirkungen zu bewerten.

 

Leistungsumfang und Funktionalität von NTM

 

Schiffsführung wird aus der Sicht der Prozessführung als Steuerung der Bewegung (Bewegung ist Zustandsänderung über die Zeit) des Schiffes vom Ausgangs- zum Zielhafen verstanden. Dabei ist die Tätigkeit des Nautikers durch die Anwendung von Prinzipien, Verfahren und Methoden zur Aufnahme, Verarbeitung, Speicherung und Weitergabe von Informationen gekennzeichnet. Im Ergebnis der Informationsverarbeitung mittels technischer und nicht-technischer Mittel entstehen Abbildungen der realen Situation, die mit den individuellen Vorstellungen über den anzu-strebenden Pozesszustand verglichen werden (s.a. „situation awareness“). Bei nichttolerierbaren Abweichungen werden Aktionen (Prozesseingriffe) durch-geführt, die den Sollzustand herzustellen in der Lage sind. Der Steuerungsprozess hat unter den organisationellen Bedingungen des Seetransportes, den umgebungs- und funktions-bedingten Beanspruchungen sowie unter Berücksichtigung der technischen Charakteristika der Arbeitsmittel und der psychischen und physischen Einflussfaktoren auf die menschliche Arbeitskraft während einer vorgegebenen Zeitdauer und in einem vorgegebenen Raum den Forderungen nach Verlässlichkeit (mit den verlangten Qualitäten : Wirtschaftlichkeit und Sicherheit) zu genügen und damit die Stabilität des Systems in seiner Gesamtheit zu bewahren.


Wenn das „Verhalten“ des Systems bzw. der Zustand des Prozesses durch die Entscheidungen und Handlungen des Nautikers bestimmt wird, ist die erreichbare bzw. die erreichte Qualität der Prozesssteuerung ein Maß für die Kompetenz des Operateurs.

 

Unter „Schiffsführungskompetenz“ versteht man die Fähigkeit, den Steu- erungsprozess während einer vorgegebenen Zeitdauer und in einem vorgegebenen Raum nach den Kriterien guter Semannschaft zu führen und dabei Zielparameter (QUALITÄT) für Wirtschaftlichkeit und Sicherheit einzelner Aufgaben bzw. partieller Prozesse spezifisch als auch in ihrer Gesamtheit zu erfüllen. 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 Prozess-führungauf See sind so einzusetzen, dass auch bei der Zunahme von Komplexität, Kompliziertheit und Dynamik von Ereignissen (selbst von zufällig auftre-tenden), Ereignisfolgen bzw. Situationen die Stabilität des System gewährleistet bleibt. Für die Erkennung von Systemzuständen und die Vorausschau möglicher Entwicklungen ist ein Komplex von Wissen, Erfahrungen und berufsspezifischen Fertigkeiten erforderlich, der es ermöglicht, die geplanten und gewollten Quali-tätsparameter 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).

 

„Gute Seemannschaft“ ist die Fähigkeit des Kapitäns / Nautikers, ein Schiff anforderungsgerecht unter den gegebenen Realisierungsbedingungen wirtschaftlich und sicher über See zu führen.
Nach IEC 2371 ist QUALITÄT die Übereinstimmung zwischen festgestellten Eigenschaften und vorher festgelegten Forderungen (Zielen) einer Betrach-tungseinheit. Qualität ist die Übereinstimmung zwischen IST und SOLL, also die Erfüllung von Spezifikationen und Vorgaben.

 

Im Verfahren sind Pozessindikatoren definiert, die in der Lage sind, eine aufga- benstrukturierte, betriebszustandsabhängige, möglichst einfache, fachlich verständliche, ganz-heitliche, qualitative Abbildung der Schiffsführung zu ermöglichen.  
 

Die Höhe der Gefahr in einem partiellen Prozess ist qualitätsbestimmend. Lassen sich die Grenzwerte „gefährlicher Zustand“ und „sicherer Zustand“ noch als relativ konstante Qualitätsparameter festlegen, zwischen denen je nach angetroffenen Bedingungen und Gestaltungsvermögen des Nautikers die „gute Seemannschaft“ angesiedelt werden kann, muss unter Berücksichtigung des Charakters der Schiffsführung (komplex, dynamisch, zufällig) auch bei scheinbar gleichen Bedingungen immer von einem „Schwankungsverhalten“ des Systems ausgegangen werden, dessen Ablauf durch die Entscheidungen und Handlungen des Nautikers bestimmt wird.
Als aufgabenspezifische Messgröße wird die „Höhe der Gefahr“ ermittelt, die den qualitativen Erfüllungsgrad eines jeden Prozesses auf der Grundlage von techni- schen und nichttechnischen Eingangsdaten misst, ein Abbild des aktuellen Prozesszustandes liefert und dieses Bild mit dem gespeicherten aufgabenspezifischen Wissen vergleicht.

Die Höhe der zugelassenen Gefahr für die Erfüllung von Aufgabenzielen erweist sich damit als die bestimmende qualitative Kenngröße in der Steuerung eines „Risikosystems", als das die Schiffsführung gilt. Diesbezügliche partielle oder ganz-heitliche Kenngrößen bilden die Basis für den Vergleich unterschiedlich konfigurierter Mensch-Maschine-Systeme (z.B. integrierte Naviga-tionssysteme) und die Ermittlung der Kompetenz von Operateuren (z.B. an Simulatoren).

 

Laufende Zustandsdiagnosen der partiellen Aufgaben in der Schiffsführung, repräsentiert als vergleichbare quantitative und qualitative Aussagen über die in den ablaufenden Prozessen bestehenden Gefahrenhöhen mit ihren konkurrierenden Wirkungen und Abhängigkeiten, bilden eine zeitechte, prozessadäquate und reproduzierbare Beobachtungs- und Auswertungsbasis . Dabei werden die vom zu steu-ernden System gelieferten Daten / Signale einem strukturierten, aufgabenorien-tierten, wissensbasierten Zustandsmodell zugeführt, das in der Lage ist, komplexe Situationen abzubilden und mit dem Sollzustand zu vergleichen.

Das Verfahren geht von den Überlegungen aus :

- Sicherheit und Wirtschaftlichkeit sind Prozessziele in der Führung eines Schiffes über See und bestimmen   den Inhalt partieller Aufgaben

- Das Erreichen dieser Ziele / Aufgaben ist von der Qualität der Steueroperationen abhängig.

- Art und Zeitpunkt der Steueroperationen werden wesentlich durch die Art und Höhe der Gefahr für die Aufgabenerfüllung bestimmt.

- Gefahrenart und -höhe werden durch die Menge, die Qualität und das zeitliche Auftreten von Störungen charakterisiert.

- Störungen präsentieren sich in Form von Wirkungen auf den Schiffsführungsprozess und können durch Daten / Signale dargestellt und aufgezeichnet werden.

Der Lösungsansatz hat den Vorteil, dass über die Steuerung / Veränderung der Eingangsdaten in allen Teilprozessen detaillierte Situationsfolgen erzeugt werden können, die sich in unterschiedlichen Gefahrenarten und -höhen widerspiegeln. Auf diese Weise sind, gemessen an der Erkennung und Bewältigung von Situationen hoher Gefahr, spezifische Schlussfolgerungen auf die Prozessqualität zu ziehen.

Auf der Grundlage „unscharfer" mathematischer Beziehungen mit geeigneten Infe-renzstrategien und Aggregationsmethoden sowie Defuzzifizierungsalgorithmen, Wenn-Dann-Regeln und nautischem Expertenwissen gelingt es, aus einer Vielzahl von Prozessdaten die Aufgabenqualität (oder Höhe der Gefahr für die Aufgaben-erfüllung) zu berechnen.
Mit dem Verfahren wird die Gesamtstruktur des nautischen Fahrprozesses aus der Sicht beeinflussbarer Kenngrößen erfasst. Aus der Gesamtmenge möglicher Prozesskenngrößen können diejenigen ausgewählt werden, die in jetzigen inte- grierten Navigationssystemen bereits verfügbar sind oder aus den anfallenden Daten gewonnen werden können.

Eine Berechnungsmöglichkeit für die Qualität partieller Aufgaben (Gefahr für die Erfüllung von Aufgabenzielen) im Schiffsführungsprozess gab es bisher nicht, das zog u.U. Zeit- und Auffassungsprobleme nach sich. So blieb, obwohl „innere“ Entscheidungsgrundlage, die „Gefahr“ ein hypothetisches Gebilde und keine Eigenschaft einer Handlung oder des Prozesses selbst, mit der die Qualität / Gefährlichkeit eines Ereignisses und seiner Folgen überhaupt abgeschätzt, berechnet und als Entscheidungshilfe genutzt werden konnte.
 

Bisherige Modelle und Berechnungen der Höhe einer Gefahr beruhen ausschließlich auf mechanistischem, determinierten Verhalten und scharfen Parametergrenzen, die eine Gefahren-diagnose als Ausgangspunkt für Steueroperationen erschweren und letztlich der Experte allein dafür zuständig ist, Prozesse mit hoher Komplexität, Dynamik, Zufälligkeit und Nichtlinearität zu steuern.
Qualität und Qualitätsmanagement waren allenfalls theoretische Begriffe und für z.B. die Bewertung von Kollisionsverhütung und Bahneinhaltung nicht verwendbar. Versteht man die traditionellen Begriffe „gute Seemannschaft“ und „bridge team management“ bzw. „bridge resource management“ im Sinne des Qualitätsbegriffes, kommt man zu völlig neuen definierbaren Zielen und Gestaltungsmöglichkeiten.

Neue Modelle und Lösungen müssen, sollen sie eine neue Qualität der Prozessbeherrschung nach sich ziehen, das gleiche Entscheidungsverhalten zeigen wie der Anwender (Experte).
Sie haben nicht das Ziel, die Regelstrecke möglichst realitätsnah zu beschreiben, sondern das „Erkennen - Bewerten - Entscheiden“ - Verhalten des Experten bei der Risikodiagnose zu modellieren.




THESEN zum Problem
 

THESE 1 : Die Zustände partieller Prozesse / Aufgaben werden durch die laufend „produzierten“ systemspezifischen Daten abgebildet. Diese Daten haben einen objektiven Charakter und werden dem Nutzer auf verschiedenen Oberflächen technischer Systeme angeboten. Der Mensch ist nicht in der Lage, alle angebotenen Informationen aufzunehmen. Durch die Begrenztheit der menschlichen Wahrneh-mung wird nur einen Teil des durch Geräte / Systeme Präsentierten angenommen. Das Abbild der Situation, die mentale Modellbildung, stößt auf Grenzen. Diese Konsequenz wird häufig nicht oder zu wenig beachtet, weil Hersteller in der Regel das Erzeugnis verbessern und es gegenüber anderen Produkten abheben soll. Die dann folgende Selektion und Bewertung trägt subjektiven Charakter und bildet einen der Hintergründe menschlicher Verhaltens- und Handlungsweisen.

THESE 2 : Aktualität, Verständlichkeit, Struktur, Situationsspezifik, Aufgabenbe- zogenheit, Einfachheit, Aussagefähigkeit, Richtigkeit und Beschaffenheit bilden Voraussetzungen für die Güte der Abbildung der widergespiegelten Situation im Gehirn des Nutzers. Sie sind neben den individuellen Voraussetzungen und der mentalen Spezifik des Operateurs für die Modellbildung verantwortlich.
Die Güte der Abbildung der Realität durch ein mentales Modell bildet eine Voraussetzung für die Richtigkeit und Schnelligkeit von Vergleichsvorgängen zwischen der abgebildeten Situation und den geplanten Zielen einer partiellen Aufgabe der Schiffsführung.
Durch die Interpretation (Bewertung) der Signale bzw. Daten werden systemim-manente objektive Prozesskenngrößen zu subjektiven, handlungsregulierenden qualitativen Zustands-parametern einzelner Prozesse. Die Fokussierung der menschlichen Aufmerksamkeit auf nur einen, in der Regel von ihm ausgewählten Ausschnitt der Wirklichkeit, reduziert den präsentierten Ausschnitt durch selektives Wahrnehmen weiter.
Der Mensch allein ist nicht in der Lage, komplexe, dynamische, zufällig und exponentiell verlaufende Prozesse realitätsnah abzubilden und vor allem : vorherzusehen.
Er “erarbeitet“ sich als sein Entscheidungshintergrund Abbilder der Realität, die seinen Wünschen und Hoffnungen, seinen Erwartungen und seinem Wissen entsprechen.
Das ist eine dem Menschen innewohnende Schwäche und zeigt sich bei Fehlhandlungsur-sachen in auffällig deutlicher Weise.

 

THESE 3 : Durch die Interpretation (Bewertung) der Signale bzw. Daten werden systemimmanente objektive Prozesskenngrößen zu subjektiven, handlungsregulie-renden qualitativen Zustandsparametern einzelner Prozesse. Die erfahrungs- und erwartungsbasierte Bewertung durch den Menschen erzeugt Bedeutungen von Systemzuständen, die für das Situationsbewußtsein nachhaltige Wirkungen haben. Wertungen geschehen auf der Basis von Soll-Ist-Vergleichen, deren Differenzen die Handlungen regulieren. Werden die Systemzustände nur lückenhaft in ihrer Bedeutung erfasst, beharrt der Mensch trotzdem auf seiner erwarteten Bewertung. Treffen Informationen ein, die die Anfangsdiagnose nicht unterstützen, wird in der Regel nicht die Diagnose korrigiert, sondern die Informationen werden verworfen.

THESE 4 : Es dauert lange oder geschieht oft gar nicht, dass sich Abbild / Modell und Wirklichkeit gleichen. Mensch und Maschine bilden die Wirklichkeit unterschiedlich ab.
Eine dritte Dimension kommt hinzu, wenn das aktuelle subjektive Modell der Realität mit den eigenen Vorstellungen über Sicherheit und Gefahr verglichen wird. Dieser Vergleich, die Größe der Differenz zwischen geplantem Zustand bzw. Zielstellung und Aktualität aber sind verantwortlich für Entscheidungsfindung und Handlungs-regulation, für die Art, die Größe und die Zeit von Prozesssteuerungsmaßnahmen an adäquaten Prozesseingriffspunkten. Das möglichst realitätsnahe „innere Modell“ einer Situation oder einer Situationsfolge bestimmt Art und Zeitpunkt von Handlungen (-->Handlungsregulation --> Prozesseingriffe).
Unvollständige, ungenaue oder falsche Modelle entstehen im Ergebnis von Mängeln in der Informationsverarbeitung. Objektiv nicht vorhandene, falsch oder fehlerhaft verarbeitete Informationen führen zu Fehlhandlungen. Fehlhandlungen sind situa-tionsunangemessene, zeitlich und örtlich ungeeignete Handlungsweisen, mit denen das vorgegebene und angestrebte operative Ziel entgegen der Absicht nicht erreicht werden kann. Die ungeeignet Handlungsweise ist dem Nutzer im Moment der Ausführung nicht bewußt.

THESE 5 : In einem Bereich nahezu linearen Gefahrenanstieges ist die Verletzung der Qualität „guter Seemannschaft“ kaum wahrnehmbar. Die Entdeckung von Gefahren für die Aufga-benerfüllung wird durch kognitive Abläufe bestimmt. Nicht in das Modell hineinpassende Zustände bleiben bewußt unberücksichtigt. Der Nutzer ist nicht bereit, seinen Handlungsplan schnell zu ändern, selbst wenn die Bedingungen es erfordern würden.Unterstützung des aktuellen Situationsbewusstsein und die daraus resultierende nachfolgende Handlungsregulation sind Schwerpunkte von Assistenzsystemen in der Schiffsführung. Sie greifen auf den Informationsbestand in einem integrierten Navigationssystem zurück, strukturieren und bewerten ihn und sagen die weitere Prozesszustandsentwicklung in einem handlungsrelavanten Zeit-raum voraus.


Schlussfolgerungen

Nur wenn sich der Mensch der Gefahr bewusst ist und ihre augenblickliche Höhe mit prozessspezifischen Qualitätsmerkmalen vergleichen kann, werden zeitgerechte Impulse für die entsprechenden Handlungen ausgelöst.
Angesichts der Tatsache, dass sich der Umfang der Signal- bzw. Daten- und Informationsmenge wahrscheinlich nicht reduzieren lässt, um den Prozess weiter schnell und exkt zu beschreiben, muss der Schwerpunkt der Lösungen auf die Situationsanalyse mit Zustandsbewertung gelegt werden.
Von besonderer Bedeutung für die Herausbildung eines „situativen Bewusstseins“ ist die Beantwortung der Frage, in welchem „Betriebsbereich“ sich jede der partiellen Schiffsführungs-aufgaben befinden. Dazu werden Operationsbereiche definiert :


„GRÜNER BEREICH“ : Bereich, in dem Aktionen zum Verbleib oder zur Rückkehr zur „guten Seemannschaft“ führen.


„GELBER BEREICH“ : Bereich, in dem mit besonderer Achtung / Aufmerksam- keit operiert werden muss.


„ROTER BEREICH“ : Bereich, aus dem man mit einer letzten Aktion eine wirk- same Zustandsverbesserung herbeiführen kann.


„SCHWARZER BEREICH“ : Bereich, in dem ein Zwischenfall nicht mehr ver- mieden werden kann. 

 

 

Wenn Kapitäne und Schiffsoffiziere in die Lage versetzt werden, aus dem vor- handenen Datenbestand ein Zustandsbewertung geliefert zu bekommen, die auf dem Wissen von Experten aufbaut und unabhängig von der menschlichen „Befindlichkeit“ zu arbeiten in der Lage ist, ist ein erster und wichtiger Schritt auf dem Wege zu ganzheitlichen, aufgabenorientierten und verlässlichen Prozess-Steuerungssystemen getan.

Diethard Kersandt, 2013/14

 

                                                                       ***

 

BILD 1 : OPERATIONSBEREICHE von "Gefahrenzuständen" nach Kersandt / NTM
Evaluation of Situational Risk Assessment Systems - Development of a Framework and Demonstration of its Applicability in the Domain of Ship Navigation, 2008
Dissertation Boris Gauss, Technische Universität Berlin -
Bei der Evaluation des SRA-Systems wurden überprüft :(1) Güte der Risikoberechnungen, (2) Gestaltung der Benutzungsschnittstelle, (3) Akzeptanz des SRA-Systems, (4) Effektivität der SRA-Assistenz. Den Kriterienbereichen werden jeweils mehrere Evaluationskriterien sowie orschläge zu ihrer Operationalisierung zugeordnet. Die Praktikabilität und Nützlichkeit werden mit zwei empirischen Evaluationsstudien des Navigational Risk Detection and Assessment Systems (NARIDAS) demonstriert. NARIDAS ist ein neuartiges SRA-System für die nautische Schiffsführung, das mittels Fuzzy Logik acht situative Teilrisiken (z.B. Kollision, Grundberührung) berechnet.
NARIDAS_Evaluation.pdf
PDF-Dokument [7.2 MB]
Gauss / Rötting / Kersandt : NARIDAS – EVALUATION OF A RISK ASSESSMENT SYSTEM FOR THE SHIP’S BRIDGE, London 2007
Practicability and usefulness of the framework are demonstrated by two empirical evaluation studies of the Navigational Risk Detection and Assessment System (NARDIAS). NARIDAS is a novel SRA system for ship navigation, which calculates eight situational risks (e.g., collision, grounding) by means of fuzzy logic.
NARIDAS_London2007.pdf
PDF-Dokument [539.1 KB]
Auszug aus Usability-Untersuchung (12 Seiten) : Comparison of risk assessment between experts and ASSYST-NTM, 2013
APP6_TEST_USABILITY_KE.pdf
PDF-Dokument [230.0 KB]
HANSA, Nr.10 / 2006 : NARIDAS – Ergebnisse einer zweiten Expertenbefragung
V50 HANSA 200610 AVECS Naridas Ergebniss[...]
PDF-Dokument [1.2 MB]
Anmerkungen zum Bridge Recource Management Manual der Carnival Corporation & plc ...
... in Verbindung mit IMO – Dokumenten und den Möglichkeiten eines rechnergestützten Nautical Task Management (NTM), 2013
BRM_NTM_KE.pdf
PDF-Dokument [997.6 KB]
SITUATIONSBEWUSSTSEIN UND MENSCHLICHER FEHLER /UND MENSCHLICHER FEHLER – Kersandt, Diethard – Rostock – Januar 2014
Die Bemühungen von Herstellern zur Erhöhung von Genauigkeit, Zuverlässigkeit,Servicefreundlichkeit und Umfang der Prozessabbildungen haben ihre technischen Grenzen wahrscheinlich noch nicht erreicht. Aber die Signal- und Datenmengen und die dadurch wachsende „scheinbare“ Komplexität sind vom Menschen kaum noch erfassbar. Sie sind nicht nur die Quelle neuer Ideen, sondern zugleich die Ursache von Fehlentwicklungen. Das ist einer der grundlegenden dialektischen Widersprüche des Lebens : das Neue erzeugt zugleich die Basis seines eigenen Unterganges; ist Quelle des Fortschritts und Beginn eines qualitativen Neuanfanges.
SIT_BEW_01.pdf
PDF-Dokument [451.1 KB]

AN INTRODUCTION TO a "NAUTICAL TASK MANAGER"

Example for an assistance system on the bridge and further applications


Diethard Kersandt / October 2015

 

Schiffsführungssysteme sind ein reales Ergebnis von Wissenschaft, Praxis und Leistungskraft der Herstellerindustrie. Sie bestimmen heute weitgehend den Charakter von Schiffsführungs-prozessen an Bord und machen in ihren Widersprüchen Konflikte sichtbar. Häufen sich die Widersprüche, steht ein Umschlag in eine neue Qualität bevor.
Widersprüche treten gesetzmäßig auf und sind das Ergebnis eines unaufhaltsamen Erneuerungsprozesses der Gesellschaft in allen ihren Existenzbereichen.

 

Einer der aktuell herangereiften Widersprüche ist, dass trotz großen Aufwandes der Hersteller und immer wieder vorgenommenen technisch-funktionellen Verbesserungen der Schiffsführungssysteme sowie modifizierter Ausbildungsformen und Trainingsverfahren die Nautiker „vor Ort“ ihre Leistungsgrenzen erreicht haben.

 

Der Schiffsführungsprozess erscheint durch das rasante Wachstum der Signal- und Datenflut immer komplexer und immer weniger beherrschbar. Analysten weisen auf mangelhafte „situation awareness“, d.h. auf Mängel in der Erfassbarkeit und Bewertbarkeit des Angebotenen hin. Der Anteil des „menschlichen Versagens“ als Begründung für die Ursachen von Seeunfällen bleibt konstant. Es ist notwendig, sinnvoll und zeitgerecht, dass sich die Fachwelt verstärkt mit neuen Inhalten und Anforderungen der Schiffsführung beschäftigt, existierende praktische Lösungen und ihre Grundlagen kritisch analysiert, diskutiert und erneuert.

 

Auf der einen Seite steht man vor den technischen Möglichkeiten der außeror-dentlich schnellen und präzisen Prozessdatenerzeugung, auf der anderen Seite verlangen gerade Hochrisiko-systeme technische und methodische Mittel zur Pro- zessbeherrschung, darunter auch Trainingsverfahren und -methoden, insbesondere die Simulation.

 

Das „Einfache“ hat sich durch den Einfluss des Menschen zum „Komplexen“ gewandelt. Die ursprüngliche Absicht, das „Einfache“, das „Elementare“, das „Unzerstörbare“, das „elementar Notwendige“ besser darzustellen und mathematisch zu beschreiben, führte durch die Möglichkeiten der Rechentechnik schnell zu einer unkontrollierten Ansammlung dieses „Einfachen“, so dass allein daraus die Zunahme der Komplexität erwuchs.

 

Die zeitliche Verarbeitungsgeschwindigkeit von Informationen und ihre Anwen-dungsvielfalt haben sich außerordentlich erhöht.
Die Darstellungsvielfalt „explodierte“, der Prozess selbst, das Führen eines Schiffes über See, veränderte seinen ursprünglichen Charakter kaum, wohl aber änderte sich der Charakter der Tätigkeit des Nautikers auf der Brücke.
Man beschreibt mit höchstem technischen Aufwand einen fast unveränderten Prozess und wundert sich darüber, dass der Mensch unfähig ist, mit der massenhaft ange-häuften Technik vernünftig umzugehen.
Menschen machen Fehler und werden dafür bestraft ! Integrierte Systeme allein lösen das Komplexitätsproblem nicht ! Klagen über die Vermittlung der Grundsätze „guter Seemannschaft“ in der Ausbildung und die Weiterentwicklung in der Praxis selbst, gehen im Strudel der Anforderungsvielfalt und der veränderten Wertmaß- stäbe des Berufes des Seemannes unter.
Wurden die Systeme richtig dimensioniert ? Ist übersehen worden, dass die immer umfassendere Systembeschreibung immer größere und detailliertere Datenmengen verlangt als der Nautiker in der verfügbaren Zeit erkennen, aufnehmen, bewerten und verarbeiten kann ?

Die Fähigkeit des Menschen, höhere Forderungen z.B. in der Informationsverar-beitung durch „interne Umorganisation“, mentale Anpassung und Aktivierung geistiger Reserven zu erfüllen, ist (wahrscheinlich) aus biologischen Gründen kurzfristig nicht mehr entscheidend zu verbessern.
Die hohe Dynamik des Schiffsführungsprozesses, seine Zeitbezogenheit und seine Zufälligkeit sowie schnelle Prozesszustandsänderungen weisen auf die Notwendigkeit schneller Reaktionszeiten hin.
Zunehmender Komplexität muss durch technische Maßnahmen, Expertensysteme, Diagnose, Störungsanalyse mit abnehmender Informationssuche begegnet werden.
Vorgefundene Situationen werden fast ausschließlich subjektiv interpretiert, zusam- mengefügt und mit den eigenen, momentan verfügbaren subjektiven Vorstellungen (bestimmt u.a. durch Wissen, Erfahrungen) über Risiko oder Gefahr verglichen.
Die wahren Ursachen und Wirkungszusammenhänge für das menschliche Versagen bleiben solange im Dunkeln, bis die „Grauzonen“ zwischen vorliegenden Messwerten und ihren unscharfen Interpretationen / Bewertungen durch den Menschen nicht durch präzise gefahrenbasierte Zustandsbestimmungen beseitigt werden.
Verdrängung, Erwartung und begrenzte Leistungsfähigkeit in der Informationsverar-beitung verdecken jedoch die Fähigkeit einer weitgehend objektiven Sach- analyse.
Als einer der größten Mängel in der Situationsbewertung stellt sich die menschliche Eigenschaft heraus, bei einem Überangebot digitaler Messgrößen zu versuchen, diese im Maße verfügbarer individueller Fähigkeiten in qualitative Beschreibungen umzuwandeln und nach Übereinstim-mungen bzw. Differenzen in der Realität zu suchen, die ihrerseits aber nur über technische Systeme abgebildet wird, da technische Assistenzen für die qualitative Zustandsbewertung fehlen.

 

Einerseits werden technische Einzelsysteme mittels Datenverbindungen zu einer physikalisch integrierten Einheit, dem integrierten Navigationssystem zusam-mengeschlossen. Dabei wird eine hohe Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Verfüg-barkeit der Sensorebene angestrebt und angenommen, dass der Operateur die sich immer mehr erweiternde Datendichte in der spezifisch verfügbaren Zeit beherrscht und zu einem situationsgerechten Abbild der Realität verarbeiten kann.

 

Das Vorhandensein und die Güte eines Vergleichsmodells, das die Grundlage für das Erkennen von Abweichungen zwischen Ist- und Sollzuständen bildet und für die Handlungsregulation verantwortlich ist, wird als Bedingung für die Handhabung des Systems durch den Nautiker vorausgesetzt.
Das aber, so zeigt die praktische Entwicklung, ist ein Trugschluss mit außerordent-lich hohen negativen Folgen !
Die weitere Konzentration der Forschung und der Hersteller auf diese Ebene wird zu keiner bedeutenden Qualitätsverbesserung des Prozesses führen. Nach wie vor wird es Konflikte in der Beziehung zwischen Mensch und Technik geben und zu negativen Wirkungen auf die Wettbewerbsfähigkeit der Produkte kommen.

 

Letztlich besteht die Gefahr, dass die Konflikte zu einer Deformation des Men- schen hinsichtlich seines Wissens, seiner Erfahrungen und seiner Persönlichkeitseigen-schaften führen.

...

 

SITUATION DIAGNOSIS / EVALUATION OF PARTIAL TASKS


Das Ziel der echtzeitfähigen Situationsdiagnose besteht darin, die die jeweilige nautische Aufgabe bzw. den partiellen Prozess kennzeichnenden Signale / Daten / Informationen zunächst so zu strukturieren wie es der Nautiker mit seinen eigenen kognitiven Mitteln und fachlichen Kenntnissen auch tun würde.
In seiner Überwachungs-, Kontroll- und Steuerungsfunktion versucht dieser, die ihn erreichenden sowie die von ihm angeforderten Informationen so zu ordnen, dass er in die Lage versetzt wird, aus ihnen selbst und aus ihren Beziehungen zueinander auf den Zustand des ausgewählten bzw. gerade im Mittelpunkt stehenden nautischen Prozesses zu schließen.

Mit anderen Worten : er ermittelt die Höhe der Gefahr für die Erfüllung der betrachteten Schiffsführungsaufgabe.
Dazu benötigt er eine Vorstellung über die von ihm in seiner Funktion zu erbringende Qualität der aktuellen Aufgabe. Gefahr und Qualität bilden die beiden Pole seines „inneren Modells“, aus deren Differenzen er die Art und den Zeitpunkt von Prozesseingriffen / Steuerungsaktionen ableitet.
Der NTM arbeitet genau auf dieser Grundlage. Er verfügt über die gleiche fachliche Strukturierung der nautischen Aufgaben und verdichtet die im technischen System erzeugten bzw. vorverarbeiteten ca. 100 Daten zu sogenannten „Prozess-Indikatoren.“
Die ca. 3 – 4 Indikatoren für jede partielle Aufgabe ergeben bei 6 partiellen Prozessen 18 – 24 zu bewertende Eingangsgrößen.
Wie der „nautische Experte“, stellt auch der NTM auf der Basis von Expertenwissen fest, wie groß die Differenzen zwischen der sogenannten „guten Seemannschaft“ und dem aktuellen Wert der Eingangsgrößen ist. Dabei werden die jeweiligen Betriebszustände (NAVMODE) berücksichtigt. Es werden unterschieden : die offene See, der küstennahe Verkehr, Fahren in Verkehrstrennungsgebieten, die Ansteuerung, Fahrwasser (begrenzt und unbegrenzt) und das Liegen vor Anker.
Mit einem spezifischen mathematischen Verfahren aus der Fuzzy-Logik werden jetzt die Zustände der aufgabenspezifisch strukturierten und bewerteten Eingangs-größen zu einer Aussage über die Höhe der Gefahr einer jeden der 6 nautischen Aufgaben zusammengefasst.

 


Die Fuzzy-Logik erweitert die klassische zweiwertige Logik auf das Einheitsintervall als Wahrheitsmenge.
Damit wird die Modellierung gradueller Erfullung eines Pradikats moglich, z.B. „gute“ Seemannschaft, „hohe“ Gefahr usw. Während in der zweiwertigen Logik ein Zustand entweder „sicher“ oder „unsicher“ sein kann, ist in der einwertigen Logik die Abbildung einer Variablen X auf alle reellen Zahlen im Intervall (0,1) möglich; z.B. „im Bereich guter Seemannschaft“. Das ist unter nautischen Fachleuten ein häufig verwendeter Begriff, der in seiner typischen Unschärfe bei der Abbildung bzw. Wiedergabe einer Situation verwendet und verstanden wird. Ein „Nautical Task Manager verwendet und repräsentiert „unscharfe“ Daten.

„Fuzzy Inferenz Systeme (FIS) sind ein Ansatz fur die Losung verschiedenartiger Probleme auf den Gebieten Steuerungsautomatisation, Klassifizierung von Daten oder Entscheidungsfindung.
Grundidee ist, Expertenwissen und Erfahrung einfliesen zu lassen, wenn das Erstellen eines exakten mathematischen Modells aufgrund der Komplexitat des Systems sehr aufwandig oder unmoglich ist.“

(Krapp, Fabian : Einführung in die Fuzzy-Logik, HS Ravensburg / Weingarten, University of Applied Science, WS06; www.hs-weingarten.de/~ertel/vorlesungen/.../Vortrag__Fuzzy_Logik.pdf )

...

Der NTM geht bei seiner „Situationsdiagnose“ in ähnlicher Weise wie der Nautiker vor. Aufgabenstrukturierung, Expertenwissen und prozesstypische mathematische Verfahren bilden die Grundbausteine des NTM.

                                                                                                                                      

                                                                 ***

HANSA; Fahne 147.Jahrgang-2010-Nr.xx : Bridge Team Management während eines Simulations- zyklus – Ermittlung und grafische Darstellung von Persönlichkeitsmerkmalen
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.
Hier wird ein „Werkzeug“ vorgestellt.
HANSA_PERSON_KE.pdf
PDF-Dokument [811.6 KB]
Ausarbeitung (15 Seiten) Bridge Team Management während eines Simulationszyklus , 2010
Ermittlung und grafische Darstellung von Persönlichkeitsmerkmalen, 2010; Originalausarbeitung zum o.g. Artikel in HANSA
PERS_1a.pdf
PDF-Dokument [382.9 KB]
Übersetzung : Situation awareness und shared mental model : Erklärung und Schwächen im Brückenteam (15 Seiten) / August 2013
Die Quelle http://www.medicine.usask.ca/acutecareteamwork/ss_script/sit_awareness.php
wurde frei übersetzt und dabei insbesondere der Anwendung in der Schiffsführung (original : medizinischer Bereich bei der Patientenversorgung ) angepasst. Im Abschnitt „Barrieren für eine erfolgreiche Schiffsführung“ wurden die Probleme in der Schiffsführung einer kritischen, lösungsorientierten Betrachtungsweise unterzogen.
shmentmod_Problem_Lösung.pdf
PDF-Dokument [582.3 KB]
Beitrag für CIMCA – Kongress 2014 : Better Situational Awareness by "Cognitive Integration":
Qualitative Change in the Diagnosis of Conditions and Process Control through near Real-Time Calculation and Prediction Navigational Hazards of Large and Complex Data Sets by Means of Fuzzy Logic and Expert Knowledge
CIMCA_2014_Kersandt.pdf
PDF-Dokument [861.7 KB]

Hier finden Sie mich :

Dr. Diethard Kersandt
Wiedestrasse 4 a
22880 Wedel

Kontakt:

Telefon: +49 4103/9673850 +49 4103/9673850
Telefax:
E-Mail: diethard.kersandt@kabelmail.de

Druckversion Druckversion | Sitemap Diese Seite weiterempfehlen Diese Seite weiterempfehlen
Die Veröffentlichungsrechte des "Forum-Schiffsfuehrung" liegen bei Diethard Kersandt. Die Nutzung aller angezeigten Beiträge, die Kopie, Weitergabe oder Veröffentlichung hat stets unter Angabe der Quelle zu erfolgen. Die Autorenrechte sind zu wahren. Bei kommerzieller Verwendung der veröffentlichten Inhalte in Teilen oder in der Gesamtheit, auch in abgewandelter Form, ist die vorherige ausdrückliche schriftliche Genehmigung des Autors erforderlich.