MTS HS17

Mit menschlichen Fähigkeiten und Begrenzungen, die für die Gestaltung von Produkten und Prozesse von Bedeutung sind. Es ist ein Sammelbegriff für Bedingungen (psychische, kognitive und soziale Einflussfaktoren in Mensch-Maschine-Systeme) unter denen die Menschen arbeiten und ein gewisses Verhalten fördern.

Oft haben wir keine genauen Vorstellungen wie stark wir wirklich vernetzt sind und können daher auch die Konsequenzen nicht wirklich abschätzen.

Grosse Wissenseinheiten des Langzeitgedächtnises, die Wissen über (technische) Systeme beinhalten.

Durch mentale Modelle verstehen wir die Systeme, lernen wir den Umgang mit ihnen und können so Prognose erstellen.

Chunks => verdichtete Informationen, kann man leicher erinnern und hat so schnelleren Zugriff auf die benötigten Informationen

Experten haben extrem vereinfachte Modelle, sie arbeiten mehr im Überblicksphänomen

• sind nicht notwendig
• manchmal nicht vollständig oder Prognose trifft nicht zu

Interface-Ebene
Beschreibt die Kommunikation mit der Maschine.

Anlage-Ebene
Eine Idee oder eine Ahnung haben wie die Maschine funktioniert könnte.

System-Wissen
Wir wissen, was es bedeutet, wenn im System eine rote Lampe leuchtet.

Steuerungswissen
Wird vom Display-Wissen abgeleitet. Sind s.g. Wenn-Dann-Reglen: Wenn im Motor wenig Öl, dann pumpt der Motor Luft in den Zylinderraum und er kann explodieren :-(

Das Situationsbewusstsein wird als Wissenszustand verstanden d.h. es beschreibt das Ausmass des Wissens einer Person über die akutell umgebende Situation.

Definition nach Endsley:
Die Wahrnehmung der Elemente der Umgebung
Das Verständnis ihrer Bedeutung
Die Projektion ihres Zustands in die Zukunft

Endsley versteht SA als Teil der Informationsverarbeitung und integriert darin Wahrnehmung, Aufmerksamkeit und Gedächtnis.

Kernannahmen des Modells 
SA ist eine durch die Kapazität von Aufmerksamkeit und Arbeitsgedächtnis begrenzte Ressourcen.

Schemata und mentale Modelle des LG unterstützen die Integration verschiedener Informationen. Diese unterstützen das Verständnis der Informationen als auch die Möglichkeit der Prognose selbst bei lückenhafter und ungewisser Information.

SA unterliegt dem Einfluss von Zielen und Erwartungen der Person, die die Aufmerksamkeit, die Wahrnehmung

ACHTUNG: Bei diesem Modell ist Bottom Up und Top Down umgekehrt!

Aufgaben- und Umgebungsfaktoren: Bottom-Up → Automation hat grossen Einfluss auf das Situationsbewusstsein = alles was physisch auf uns einwirkt z. B. wie ein Radar konzipiert ist

Individuelle Faktoren: Top-Down

1. Ebene Zustand der Umgebung
Die Objekte in der Umgebung werden wahrgenommen. Diese Ebene beinhaltet die Wahrnehmung des Zustans, der Merkmale und der Dynamik der relevanten Situationselemente.

2. Ebene individuelle Faktoren
Die Bedeutung der Situationselemente wird verstanden. Diese Ebene beschreibt die Integration der verschiedenen Situationselemente zu einem ganzheitlichen Bild der augenblicklichen Situation. Diese Integration führt zu einem Verstehen der Bedeutung der einzelnen Situationselemente.

3. Ebene Aufgaben-und Umgebungsfaktoren
Die Veränderungen in der Umgebung und der zukünftigen Zustand der Objekte werden für eine bestimmte Zeitspanne vorhergesagt. Diese Ebene beinhaltet die Generierung von Annahme über das zukünftige Verhalten der Situationselemente, das auf der Basis des in der zweiten Ebene erreichten Verstehen der Situation geschieht.

=> Top down: Mangelndes Systemverständnis
=> Bottom um: Mangelndes Feedback

1. Einfluss von Fähigkeiten, Erfahrungen und Training auf die Mechanismen der Informationsverarbeitung
Potenzielle Fehler durch falsche Personalauswahl oder unzureichende bzw. falsche Ausbildung.

2. Einfluss der Mechanismen der Informationsverarbeitung auf Ziele, Erwartungen und Hypothesen
Potenzielle Fehler durch falsche Vorverarbeitung der Information, falsche Rahmen-‐ oder Perspektivensetzungen

3. Einfluss der Mechanismen der Informationsverarbeitung auf SA, Entscheidung und Handlung
Potenzielle Fehler durch Überlastung, zu hohes "workload" Komplexitätsreduktion.

4. Einfluss der Systemanforderung auf SA, Entscheidung und Handlung
Potenzielle Fehler durch Konstruktions-, Management-‐ und Organisationsdefizite

Echtzeit-Messung
Fragestellung während der Durchführung der Aufgaben Fragen werden online formuliert, gemessen wird Reaktionszeit Situations-Simulation
Problem: Merkfähigkeit

Selbsteinschätzung:
Aktivierung des Situationsbewusstsein
Problem: im Verlauf eines Prozesses, lernen wir laufend Dinge, die uns aber nicht bewusst sind, sondern wir denken, dass wir es schon wussten.

Fremdeinschätzung
Problem: Interrate-Reliabilität: viele Beobachter, werden zu verschiedenen Ergebnissen kommen.

Standbildmessung

• Einfrieren (Freeze) des Prozesses, Anzeigen abschalten
• Freie Reproduktion oder gestützte Reproduktion der Situation (free recall / cued recall)

=> !! Diese Methoden, können nicht empirisch belegt werden.

Stressor, Stress, Demand

Gesamtheit der erfassbaren Einflüsse, die von aussen auf den Menschen zukommen und auf ihn psychisch einwirken.

Trotz einer Vielzahl von Stimmen kann man einem einzelnen Gespräch (manchmal auch mehreren) folgen und hört trotzdem den eigenen Namen, wenn dieser in einem anderen Gespräch fällt.

Aufmerksamkeit als Arousal (Erregung bzw. Wachzustand, in dem der Mensch sich seiner Selbst und der Umwelt bewusst ist) Hoher Arousal = Hoher Erregungszustand

Ist abhängig von individuellen Faktoren (=> z.B. Schlaf-Wach-Rhythmus, zirkadiane Rhythmik, Motivation, Emotionen) und von situativen Faktoren (=> z.B. Tageszeit, Monotonie erzeugende Arbeitsbedingungen)

Aufmerksamkeit als Viglianz (Daueraufmerksamkeit über eine lange Zeit bei monotoner Reizsituation) typisch für Überwachungstätigkeiten in Anlagen oder auch bei Piloten, Fluglotsen, Lokführern..

Aufmerksamkeit als selektive Aufmerksamkeit (Auswahl der einlaufenden Information / Ignorieren von Informationen)

– Wachzustand, in dem der Mensch sich seiner selbst und der Umwelt bewusst ist

– hohes Arousal = hoher Erregungszustand, z.B. bei hohem Zeitdruck; geringes Arousal z.B. bei Müdigkeit

Arousal
Grad der Aktivierung des zentralen Nervensystems; momentanes Erregungsniveau des Organismus.

– wird von phylogenetisch sehr alten Hirnstrukturen (Hirnstamm, Formatio reticularis) in Wechselwirkung mit der Grosshirnrinde gesteuert

– ist abhängig von individuellen Faktoren (z.B. Schlaf-Wach-Rhythmus, zirkadiane Rhythmik, Motivation, Emotionen) und von situativen Faktoren (z.B. Tageszeit, Monotonie erzeugende Arbeitsbedingungen)
 

Nach Kahneman
• geringes arousal = geringe Kapazität und Leistung

• hohes arousal = hohe Kapazität und Leistung

• monoton wachsende Funktion

Nach Yerkes-Dodson-Law
• arousal & Leistung wachsen bis zu einem Optimum

• jenseits des Optimums sinkt Leistung, wenn arousal weiter steigt

• umgekehrt U-förmige Funktion

Daueraufmerksamkeit über eine lange Zeit bei monotoner Reizsituation

Vigilanz
Zustände andauernder Aufmerksamkeit; aufrechterhalten der Aufmerksamkeit über lange Zeit

– typisch für Überwachungstätigkeiten in Anlagen, aber auch bei Piloten, Fluglotsen, Lokführern usw.

Klassische Untersuchung von Mackworth (1948)
– Probanden mussten ein Uhr-ähnliches Gerät überwachen auf Doppelsprung des Zeigers (Fehler)
– nach 30 min werden zunehmend weniger Fehler berichtet, ca. 25% Auslassung

– Auswahl der einlaufenden Information
– Ignorieren von Information

Flaschenhals (Bottleneck)- oder Filtertheorien
– Annahme einer strukturellen Begrenzung im informationsverarbeitenden System

Theorien der begrenzten Ressourcen
– Annahme einer bestimmten Menge an Ressourcen, die den Aufgaben zugewiesen werden können

Belastung
= stressor, stress, demand; Gesamtheit der erfassbaren Einflüsse, die von aussen auf den Menschen zukommen und auf ihn psychisch einwirken.

Beanspruchung
= strain, workload; individuelle, zeitlich unmittelbare (nicht langfristige) Auswirkung der psychischen Belastung im Menschen in Abhängigkeit von seinen individuellen Voraussetzungen und seinem Zustand

Ermüdung und Monotonie gehören nicht zu den Beanspruchungen.

Stress gehört nicht zu Belastung selber.

Mentale Belastung und Beanspruchung lassen sich jeweils in einer Funktion aufschlüsseln:

Mentale Belastung als Funktion
f (Aufgabenschwierigkeit, Aufgabenkomplexität)

=> „informatorische“ Belastung
=> kein allgemeines Mass verfügbar

Mentale Beanspruchung als Funktion
f (Belastung, Anstrengung, Verarbeitungskapazität)

=> kein einheitliches Konzept (nur im jeweiligen Modellkontext)
=> nur vergleichende Messung möglich

1. Sensorische Information wird über Sinnesorgane (Augen, Ohren, etc.) in parallel arbeitenden sensorischen Kanälen verarbeitet und gelangen in den Kurzzeitspeicher.

2. Im Kurzzeitspeicher wird die sensorische Information im Sinne von einfachen physikalischen Merkmalen zwischengespeichert.

3. Ein selektiver Filter agiert als Flaschenhals (bottleneck) wo aufgrund von physikalischen Merkmalen entschieden wird, welche Information von welchem Kanal (z.B. linkes vs. rechtes Ohr, Stimmlage oder bestimmte Lautstärke oder Tonhöhe) weiterverarbeitet wird => Kapazitätsbegrenzung

4. Dies geschieht, weil das P-System = ein Kanal mit begrenzter Kapazität ist, welcher für bewusste Wahrnehmung, Erkennung, Kategorisierung und Auswahl von Verhalten zuständig ist.

=> Informationen werden früh ausgewählt aufgrund der physikalischen Merkmale

1. Mitteilungen können aufgrund physikalischer Merkmale zwar abgeschwächt werden, sie werden jedoch nicht völlig herausgefiltert.

2. Der Filter (Flaschenhals) ist bei der Wahrnehmung = Wahrnehmungsfilter.

3. Wenn Mitteilungen abgeschwächt werden, so ist es zwar schwieriger semantische Kriterien anzuwenden aber nicht unmöglich.

1. Information wird völlig ungedämpft verarbeitet.

2. Der Filter (Flaschenhals) ist bei der Reaktionsauswahl (Antwortfilter) und nicht bei der Wahrnehmung.

3. Für die Reaktionsauswahl können physikalische oder semantische Merkmale verwendet werden

Bisher wurde Aufmerksamkeit durch die Kanal-Metapher definiert → nur ein Kanal (Verarbeitungsstruktur) ist verfügbar. Ressourcenmodelle als zweite Modellklasse, um Aufgabeninterferenzen (das was passiert, wenn wir mehrere Aufgaben gleichzeitig ausführen) zu erklären.

Aufmerksamkeit = Ressource, Kapazität, „amount of something“ → Informationsverarbeitung braucht, verbraucht und bindet diese Kapazität (kognitive Kapazität)

Ressourcenbindung: Wir können 2 Aufgaben parallel verarbeiten, dann bleibt eventuell noch eine Restkapazität. Jedoch können nicht 3 Aufgaben ausgeführt werden! Verarbeitung hängt je nach kognitiver Fähigkeit ab → mehr als 2 Aufgaben nicht möglich!

Wird auch Performance-Ressource-Funktion (PRF) genannt.

Ressourcen-limitierte Verarbeitung In dem Bereich, in dem sich die Leistung durch eine Erhöhung bzw. Verminderung von eingesetzten Ressourcen verändert, ist die Verarbeitung Ressourcenlimitiert.

Daten-limitierte Verarbeitung
Für eine bestimmte Aufgabe gibt es einen bestimmten Punkt, an dem weiterer Einsatz von Ressourcen nicht zu einer Leistungserhöhung führt, ab diesem Punkt ist die Verarbeitung Daten-limitiert.

Schwierige Aufgabe: Je schwieriger die Aufgabe, desto mehr Ressourcen muss ich einsetzen um eine hohe Leistung zu erzeugen!

Einfache Aufgabe: Wenig Ressourceneinsatz, hohe Leistung

•Verarbeitungsressourcen sind Funktionsgrundlagen der Verarbeitungsprozesse

•Ressourcen sind in ihrer Kapazität begrenzt

•Zwischen Leistung bei einer Aufgabe und Menge investierter Ressourcen besteht ein monotoner Zusammenhang → je höher, desto höher

•Ressourcenbedarf einer Aufgabe hängt von Komplexität und Schwierigkeit ab

•Ressourcen können mehreren Aufgaben gleichzeitig zugewiesen werden → parallele Verarbeitung möglich

• eine Ressource steht in begrenzter Menge zur Verfügung
• Ressource kann auf mehrere Aufgaben verteilt werden
• je schwieriger eine Aufgabe, desto mehr Kapazität bindet sie und desto mehr Aufmerksamkeit wird ihr gewidmet
• je schwieriger eine Aufgabe, desto mehr Interferenz besteht mit einer simultan zu bewältigenden Aufgabe

Beispiel

1. Verarbeitungskapazität -‐> durch Erregung (Arousal) nach außen hin sichtbar (?)

2. Verarbeitungskapazität -‐> kann verschiedenen Aufgaben zugewiesen werden solange mehrere Aufgaben die   Verarbeitungskapazität nicht überschreiten, können sie gleichzeitig bearbeitet werden.

3. Anderenfalls wird gleichzeitiges Bearbeiten von Aufgaben zunehmend schwieriger.

4. Übersteigen mehrere Aufgaben die gesamt verfügbare Kapazität, wird die Aufmerksamkeit z.B. von einer Aufgabe abgezogen und einer anderen Aufgabe zugewendet es muss also einen Verteilungsmechanismus geben

→ Zentrales Modell für Interaktion Mensch-Maschine in 3 Dimensionen

– Aufmerksamkeit kann als das Zuweisen einer Ressource verstanden werden, die auf eine bestimmte mentale Aktivität spezialisiert ist

– für unterschiedliche Modalitäten, Verarbeitungsstufen, Kodes und / oder mentale Aktivitäten stehen jeweils verschiedene Ressourcen zur Verfügung

– die Kapazität ist damit zwar ebenfalls limitiert, aber in Abhängigkeit von den Aufgabenmerkmalen (ver-)teilbar

– Aufgaben mit gleichen Kapazitätsansprüchen konkurrieren um dieselbe limitierte Ressource (Interferenz), Aufg. mit untersch. Ansprüchen stören sich nicht

Wenn zwei Mal derselbe Kanal beansprucht wird, entsteht Konkurrenz und es ist Interferenz da.

1. Stufe: Wahrnehmung - Verarbeitung – Verhaltensantwort (Reaktion)

2. Sensorische Modalitäten: Visuelle oder auditive Reize → das, was sensorisch angesprochen wird, wahrgenommen wird; hier z.B. Reize aus 2 Quellen = Auto fährt auf einem zu (visuell) und hinter einem ruft jemand Stop (verbal)

3. Verarbeitungscodes: Verbale oder räumlich-orientierte Reize = raumbezogene Wahrnehmung oder Zuordnung von Aufmerksamkeit innerhalb eines Raums → unterschiedliche Stufen Verarbeitung = kognitive Stufe

Mentale Beanspruchung → f (Belastung, Anstrengung, Verarbeitungskapazität)

•Kein einheitliches Konzept der Mentalen Beanspruchung, nur im jeweiligen Modellkontext. Das erschwert

– die Interpretation von Daten
– die Vergleichbarkeit der Mess-Ergebnisse

•Nur vergleichende Messung möglich
– Einsatz mehrerer Mess-Methoden hat sich als ratsam erwiesen
– vergleichende Messung mehrerer Belastungsszenarien erleichtert die Interpretation

Sensitivität
Wie gut werden Unterschiede der Beanspruchung erkannt?

Geringe Störung
Wie stark wird die Bearbeitung der Hauptaufgabe durch die Messung beeinflusst?

Diagnostizität
Wie gut können die Beanspruchungsursachen bestimmt werden?

Diskrimination
Können verschiedene Ressourcen/Quellen der Beanspruchung unterschieden werden?

Anwendbarkeit
Ist die Technik in unterschiedlichen Kontexten einsetzbar?

Einfachheit der Durchführung
Wie viel Erfahrung/Wissen/Technologie wird benötigt, um die Methode zu beherrschen?

Annahmen
– es besteht ein monotoner Zusammenhang von Leistung und Beanspruchung: Je geringer die Leistung, desto höher ist die Beanspruchung → Leistung und Beanspruchung sind direkt miteinander verknüpft. Z.B. wenn man sich an etwas gewöhnt hat = niedrige Beanspruchung

– Daher ist die Leistung ein geeigneter Indikator für Beanspruchung

Vorgehen

• Beschreibung der (Haupt-)Aufgabe
• Bestimmung eines geeigneten Mass für Leistung → z. B. Geschwindigkeit / Genauigkeit / Menge
• Variation der Belastung
• Prüfung der Auswirkungen auf Beanspruchung

Man beobachtet Leute bei der Arbeit und schaut, wie gut die gemacht wird, wie viele Fehler gemacht werden, wie viele Aufgaben gleichzeitig

1 Aufgabe wird betrachtet → je mehr kogn. Ressourcen man in eine Aufgabe investiert, desto höher ist die Leistung und desto höher auch die Beanspruchung

ABER: Irgendwann ist Leistung nicht mehr steigerbar durch Anstrengung (z.B. Schach spielen gegen starken Gegner)

Vorteile
– Sollte generell gemessen werden, wenn Beanspruchung untersucht wird.

– Besonders gut geeignet in Fällen von Überlastung.

– Wichtig als Prüfstein für die Validität anderer Messungen.

– Die Messung ist meist nicht sehr aufwendig, da sie ohnehin regelmässig stattfindet.

Probleme
– geringe Sensitivität unterhalb der Überforderungsgrenze → nur der Status der Überforderung / Unterforderung ist messbar

– unterschiedliche Aufgaben sind nicht vergleichbar.

– keine Unterscheidung zwischen Datenlimits und Ressourcenlimits.

– keine Unterscheidung zwischen Anstrengung und Ressourceneinsatz

→ messtheoretische Probleme