 | Möhlenbrink Ch. Modellierung und Analyse von menschlichen Entscheidungsheuristiken mit farbigen Petrinetzen: Diss. … Dr.-Ing. / Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; Institut für Flugführung, Braunschweig. - Köln: DLR, Bibliotheks- und Informationswesen, 2011. - v, 132 S.: Ill., graph. Darst. - (Forschungsbericht; 2011-08). - Bibliogr.: S.124-132. - ISSN 1434-8454
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Vorwort ......................................................... I
Inhaltsverzeichnis ............................................. II
1 Einleitung ................................................... 1
1.1 Themenfeld .............................................. 1
1.2 Warum der Ansatz mit kognitiven Heuristiken? ............ 3
1.3 Ziel und Zweck der Arbeit ............................... 4
1.4 Übersicht über die Arbeit ............................... 6
2 Luftverkehrsregelung und Flugsicherung ....................... 8
2.1 Die Flugverkehrskontrolle innerhalb der Flugsicherung ... 8
2.2 Sicherheit am Flughafen ................................ 10
2.3 Entscheidende Informationsquelle des Towerlotsen: die
Außensicht! ............................................ 11
2.4 Fähigkeiten und Fertigkeiten des Towerlotsen ........... 13
3 Modellierung von Mensch-Maschine-Systemen ................... 14
3.1 Motivation der ganzheitlichen Mensch-Maschine-
Modellierung ........................................... 15
3.2 Kognitive Modelle und ihre Zielsetzung ................. 16
3.3 Phasen der Modellbildung ............................... 19
3.4 Modelle für Mensch-Maschine-Systeme in der
Luftfahrt .............................................. 21
4 Kognitive Ressourcen und Heuristiken ........................ 25
4.1 Der Ressourcenbegriff in der kognitiven Psychologie .... 26
4.1.1 Aufmerksamkeit .................................. 26
4.1.2 Arbeitsbeanspruchung und Arbeitsbelastung ....... 28
4.1.3 Entscheidungsfindung ............................ 29
4.2 Schnelle und sparsame Heuristiken ...................... 30
4.2.1 Das Konzept ..................................... 30
4.2.2 Mechanismen für Heuristiken ..................... 33
4.2.3 Schlussfolgerungen für den methodischen
Ansatz .......................................... 35
5 Methodischer Ansatz dieser Arbeit ........................... 36
5.1 Auswahl eines angemessenen Forschungsdesigns ........... 36
5.2 Modellierungsansatz .................................... 38
5.2.1 Anforderungen ................................... 38
5.2.2 Wahl des Beschreibungsmittels ................... 39
5.2.3 Wahl der Methode ................................ 42
5.2.4 Wahl des Werkzeugs .............................. 42
5.3 Überblick über Mensch-Maschine-Modellierung
mit Petrinetzen ........................................ 45
5.4 Erweiterung um eine Experimentalumgebung ............... 47
5.5 Modellbasierter Mikroweltansatz ........................ 48
6 Entwicklung eines Mensch-Maschine-Petrinetzmodells .......... 49
6.1 Arbeitsanalyse ......................................... 49
6.2 Das Lotsenmodell ....................................... 51
6.2.1 Hierarchisch-sequentielle Handlungsregulation
nach Hacker ..................................... 52
6.2.2 Das Leitermodell der Informationsverarbeitung
nach Rasmusscn .................................. 54
6.2.3 Ressourcenmodelle für die Prozessbeschreibung ... 55
6.3 Das genetische Flughafenmodell ......................... 55
6.4 Erläuterungen des genetischen Modells .................. 57
6.4.1 Struktur und Funktionsweise des Modells ......... 57
6.4.2 Der Informationsaustausch zwischen den drei
Modellen ........................................ 58
6.4.3 Die Steuerung ................................... 60
6.4.4 Ganzheitliches Mensch-Maschine-Modell,
dargestellt im Leitermodell der
Informationsverarbeitung nach Rasmussen ......... 66
6.5 Verifikationsaspekte ................................... 67
6.6 Validierungsaspekte .................................... 68
7 Die Mikroweltsimulation FAirControl ......................... 70
7.1 Funktionsweise und Benutzeroberfläche ................. 70
7.1.1 Flughafenprozessmodell als Generator der
Verkehrsszenarien ............................... 70
7.1.2 Die Simulationsumgebung ......................... 70
7.1.4 Interaktionen ................................... 71
7.1.3 Aufgabe ......................................... 72
7.1.4 Instruktionen ................................... 72
7.1.5 Darstellungsvarianten ........................... 72
7.2 Datenaufzeichnung ...................................... 72
7.2.1 Interaktions- und Prozessdaten .................. 73
7.2.2 Demaskierungstechnik ............................ 73
7.2.3 Blickbewegungserfassung ......................... 74
7.3 Datenauswertung ........................................ 75
7.3.1 Auswertung der Demaskierungstechnik ............. 75
7.3.2 Statische Blickbewegungsauswertung .............. 75
7.3.3 Dynamische Blickbewegungsauswertung ............. 76
7.3.4 Analyse des Entscheidungsraums .................. 77
8 Ergebnisse der empirischen Studien .......................... 79
8.1 Studie 1: Einsatz der Demaskierungstechnik ............. 79
8.1.1 Stichprobe ...................................... 79
8.1.2 Versuchsdesign .................................. 79
8.1.3 Ergebnisse Studie 1 ............................. 79
8.1.4 Diskussion Studie 1 ............................. 87
8.2 Studie 2: Einsatz der Blickbewegungsmessung ............ 90
8.2.1 Stichprobe ...................................... 90
8.2.2 Versuchsdesign .................................. 90
8.2.3 Ergebnisse Studie 2 ............................. 91
8.2.4 Diskussion Studie 2 ............................. 96
9 Möglichkeiten der Erreichbarkeitsgraphenanalyse ............. 99
9.1 Analyse des Handlungsraums ............................. 99
9.1.1 Methodisches Vorgehen ........................... 99
9.1.2 Handlungsraumanalyse für Studie 2 .............. 100
9.2 Analyse von Entscheidungssituationen .................. 101
9.3 Weitere Analysemöglichkeiten und Grenzen .............. 102
9.4 Zusammenfassung ....................................... 103
10 Diskussion ................................................. 104
10.1 Validierung durch empirische Studien ................. 104
10.1.1 Heuristiken ................................... 104
10.1.2 Intra-und Interindividuelle Unterschiede ...... 106
10.1.3 Gruppenbildung ................................ 107
10.1.4 Fehler und Erlernen von Heuristiken ........... 107
10.1.5 Bewertung von Heuristiken ..................... 107
10.1.6 Vergleich Studie 1 und Studie 2 ............... 108
10.1.7 Weiterführende Betrachtungen .................. 108
10.2 Validierung des formalen Petrinetzmodells ............ 109
10.2.1 Abstrakte funktionale Modellierung ............ 109
10.2.2 Transparenz des Lotsenmodells ................. 110
10.2.3 Erweiterung und Übertragbarkeit des
Ansatzes ...................................... 110
10.2.4 Petrinetzmodell und Mikroweltansatz ........... 110
10.2.5 Analysierbarkeit von Mensch-Maschine-
Systemen ...................................... 111
11 Zusammenfassung und Ausblick ............................... 112
Anhang ........................................................ 113
A 1 Plätze und Transitionen der 3 Modelle ................. 113
A1.1 Das AP-Modell ................................... 113
A1.2 Das PG-Modell ................................... 116
A1.3 Das IA-Modell ................................... 119
A 2 Übersicht über den Erklärungswert der
Heuristiken ............................................ 120
A 3 Güte der Blickbewegungsdaten ........................... 121
A 4 Klassifikation des Handlungsraums der Probanden ........ 122
Literaturverzeichnis .......................................... 124
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