Human Factors in der Prozessführung mit Prozessleitsystemen

Transkript

1 Human Factors in der Prozessführung mit Prozessleitsystemen Prof. Dr. Friedhelm Nachreiner Gesellschaft für Arbeits-, Wirtschafts- und Organisationspsychologische Forschung e.v., (GAWO) Oldenburg JST-Community, Bremen,

2 Hintergrund Arbeit an Bildschirmgeräten in Leitwarten unterliegt der Bildschirmarbeitsverordnung Klassische Ergonomie Anthropometrie, Biomechanik Ergonomie der Informationsverarbeitung Physiologie/Psychologie der Informationsverarbeitung Beurteilung der Arbeitsbedingungen im Hinblick auf die psychische Belastung Aufgabenschnittstelle Interaktionsschnittstelle Zur Zeit laufendes Projekt der GAWO zum Gestaltungszustand von Leitwarten und zur Ableitung von Gestaltungsempfehlungen

3 Hintergrund

4 Hintergrund There were too many alarms and they were poorly prioritised. Es gab zu viele Alarme und diese waren schlecht priorisiert. The control room displays did not help the operators to understand what was happening. Die Anzeigen im Kontrollraum halfen den Operateuren nicht zu verstehen, was geschah. The explosions and fires at the Texaco Refinery, Milford Haven, 24 July A report of the investigation by the Health and Safety Executive...

5 Inhalt Grundprobleme Gestaltung der Aufgabenschnittstelle Gestaltung der Interaktionsschnittstelle Gestaltungsempfehlungen Praxisbeispiele Bewertungsmöglichkeiten Dialoggrundsätze Untersuchungen am Simulator Vorgehensweise Ergebnisse Schlussfolgerungen

6 Ziele der Systemgestaltung Effektivität Effizienz Zuverlässigkeit Sicherheit Belastung / Beanspruchung der Operateure Beanspruchungsfolgen kurzfristige Ermüdung, Monotonie, Sättigung, Vigilanzprobleme längerfristige Gesundheit, Zufriedenheit

7 Grundprobleme der Systemgestaltung Gestaltung der Aufgabenschnittstelle Funktionszuweisung Entscheidung über den Automatisierungsgrad Aufgabengestaltung Aufgabenverteilung Gestaltung der Interaktionsschnittstelle Gestaltung der Benutzungsoberfläche Gestaltung von Anzeigen und Stellteilen

8 Gestaltung der Aufgabenschnittstelle Mensch Aufgabe Rechner

9 Gestaltung der Aufgabenschnittstelle Mensch Aufgabe Rechner

10 Gestaltung der Aufgabenschnittstelle Mensch Aufgabe Rechner

11 Gestaltung der Aufgabenschnittstelle Mensch Aufgabe Rechner

12 Gestaltung der Aufgabenschnittstelle Mensch Mensch Aufgabe Rechner Endziel? Vollautomatisierung?

13 Veränderungen in den Tätigkeiten der Operateure Ausführen Steuern Überwachen - Ausführung - Steuerung - Überwachung - Überwachung - Überwachung -???

14 Empfohlene Vorgehensweise zur Gestaltung (nach DIN-EN 614-2) System-Analyse Funktions-Analyse Funktions-Allokation Aufgaben-Gestaltung Aufgaben-Verteilung DIN EN (2000). Sicherheit von Maschinen - Ergonomische Gestaltungsgrundsätze - Teil 2: Wechselwirkungen zwischen der Gestaltung von Maschinen und den Arbeitsaufgaben. Berlin: Beuth.

15 Kriterien gut gestalteter Arbeitsaufgaben (DIN 614-2) Berücksichtigung der Erfahrung des Operateurs Aufgabenvielfalt Ganzheitlichkeit der Aufgabe Rückmeldung Autonomie Vollständigkeit der Aufgabe (hierarchisch/sequentiell) Kompetenzentwicklung Vermeidung von Über- und Unterforderung Vermeidung repetitiver Aufgaben Vermeidung sozialer Isolation

16 Grundprobleme der Systemgestaltung Gestaltung der Aufgabenschnittstelle Funktionszuweisung Entscheidung über den Automatisierungsgrad Aufgabengestaltung Aufgabenverteilung Gestaltung der Interaktionsschnittstelle Gestaltung der Benutzungsoberfläche Gestaltung von Anzeigen und Stellteilen

17 Praxisbeispiele der Benutzungsoberflächen

18 Negativdarstellung

19 Digitale Informationsdarstellung

20 Unlesbare Zeichendarstellung

21 Alarmliste

22 Bewertung der Schnittstellengestaltung Bewertung der System-Gestaltung unter Gesichtspunkten der psychischen Belastung (z.b. nach DIN EN ISO ) DIN EN ISO : 2000 Ergonomische Grundlagen bezüglich psychischer Arbeitsbelastung. Teil 2: Gestaltungsgrundsätze. Berlin: Beuth

23 Bewertung unterschiedlicher Arbeitssysteme

24 Grundsätze der Dialoggestaltung Aufgabenangemessenheit Selbstbeschreibungsfähigkeit Steuerbarkeit Erwartungskonformität Fehlertoleranz Individualisierbarkeit Lernförderlichkeit Diese Anforderungen gelten nach den NAMUR-Richtlinien grundsätzlich auch für PLS DIN EN ISO : Ergonomie der Mensch-System-Interaktion Teil 110: Grundsätze der Dialoggestaltung. Beuth: Berlin

25 Benutzungsoberfläche, Version 1

26 Benutzungsoberfläche, Version 2

27 Benutzungsoberfläche, Version 3

28 Aufgabenangemessenheit, P 401 digitale Istwert-Anzeige

29 Aufgabenangemessenheit, P 401 Faceplate auf Anforderung

30

31 Aufgabenangemessenheit, P 401 Analogdarstellung und Trend auf Anforderung

32 Aufgabenangemessenheit, Anzeigengestaltung stark digitalisierte Informationsdarstellung Analoge Differenzwertanzeige erforderlich?

33 Selbstbeschreibungsfähigkeit und Konsistenz

34 Selbstbeschreibungsfähigkeit, Fehlertoleranz Erwartungskonformität

35 Erwartungskonformität An welcher Stelle im Reaktor ist es am heißesten?

36 Erwartungskonformität, Skalierung

37 Laboruntersuchungen am Simulator Demonstrationsversuche live auf der ACHEMA 2003

38 (Ehemaliges) Prozessleitsystem - Labor Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, IfPsy, Abt. Arbeits- und Organisationspsychologie

39 Ausschnitt Zulauf der Destillationskolonne

40 Beanspruchungsverlauf Siebstörung (Ausprägungen der 0,1 Hz-Komponente der HFV, Operateur A) 5 0,1 Hz-Komponente der HFV [spektrale Dichte, invertiert] Hinweis auf Ursache Bypass gelegt 1 Alarm Überwachungs- und Steuerungstätigkeit im Zeitverlauf [s]

41 Trend für die Messstelle P 401 (Druck) Für Operateur kein direkter Zugriff auf dieses Bild möglich

42 Ausschnitt Zulauf Kolonne

43 Aufgabenangemessenheit Was ist hier eigentlich los?

44 Aufgabenangemessenheit Was ist hier eigentlich los? Ventilstörung bei V9! abzuleiten aus der Kombination von drei digital dargestellten Werte des FC 201

45 Beanspruchungsverlauf Ventilstörung 5 0,1 Hz Komponente der HFV [spektrale Dichte, invertiert] Alarm VL gibt Suchhinweis Lösungsversuch Alarm Kopfdruck Alarm "Was heißt 'B2'?" Ventilstörung entdeckt Reparieren Frage nach Ventil Störung komplett behoben Überwachungs- und Steuerungstätigkeit im Zeitverlauf [s]

46 Motorstörung, ein Steuerungsmonitor [spektrale Dichte] 0,1 Hz Komponente HFV 2 1,5 1 0,5 Motorstörung Zeit [in s] Zulaufdruck [P401 in bar] HF01 P

47 Motorstörung, zwei Steuerungsmonitore [spektrale Dichte] 0,1 Hz Komponente HFV Zulaufdruck [P401 in bar] HF01 P ,5 1 0,5 Motorstörung Zeit [in s]

48 Demo Versuche Achema (Realtime-Versuche)

49 Aktivierungsmonitoring (Achema)

50 Aktivierungsmonitoring (Achema)

51 Aktivierungsmonitoring (Achema)

52 Schlussfolgerungen Mangelnde Berücksichtigung von Human Factors mindert Effektivität, Effizienz und Sicherheit des Systems Handlungsbedarf! Es gibt jede Menge HF-Erkenntnisse, die z.t. sogar bereits in Normen festgelegt sind und umgesetzt werden sollten Anwendungsbedarf! PLS sollten professionell unter dem Aspekt HF evaluiert werden 6 Expertenbeurteilung (Belastungsanalysen) 6 Verhaltensanalysen der Operateure 6 Befragung der Operateure (z.b. mentale Modelle) 6 Analyse der Beanspruchung Überprüfungsbedarf! Es fehlen spezifische Erkenntnisse, wie mit Hilfe neuer Technologien Operateure optimal unterstützt werden können Forschungsbedarf!

53 Benutzungsoberfläche, Version X Steuerbarkeit durch Rückgängig (undo) Taste? Wohl eher nicht!

54 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontaktinformationen: