Erste Einblicke in die menschlichen Faktoren bei der Wellenprüfung im Eisenbahnwesen

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1 9. Fachtagung ZfP im Eisenbahnwesen Vortrag 23 Erste Einblicke in die menschlichen Faktoren bei der Wellenprüfung im Eisenbahnwesen Marija BERTOVIC 1, Christina MÜLLER 1, Ralf HOLSTEIN 2 1 BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin 2 DGZfP Ausbildung und Training GmbH, Berlin Kontakt: marija.bertovic@bam.de Kurzfassung Für eine ganzheitliche Betrachtung der Sicherheit bei der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) ist es unvermeidlich neben der Technik auch den Prüfer und die Prüforganisation einzubeziehen. Die menschlichen und organisatorischen Faktoren müssen zukünftig stärkere Beachtung finden. In Rahmen der Ausbildung von UT-Prüfern bei der DGZfP wurde eine Untersuchung durchgeführt, wie zuverlässig die Prüfaussage an Radsatzwellen mit Längsbohrungen ist. Das Ziel bestand darin, die Einflussgrößen auf die Zuverlässigkeit der Wellenprüfung zu analysieren und insbesondere bzgl. der Ausbildung zu optimieren. Dabei wurden erstmals auch die menschlichen Einflussfaktoren betrachtet. Dabei wurde versucht, die möglichen Einflüsse auf die Handprüfer sowohl bei der Qualifizierungsprüfung, als auch bei der täglichen Arbeit zu identifizieren. Das übergeordnete Ziel bestand darin, die menschliche Seite der Ultraschallprüfung von Radsatzwellen besser zu verstehen und die Erkenntnisse sowohl für die Verbesserung der Ausbildung, als auch für die Erstellung weitergehender Forschungsfragen zu nutzen. Zu diesem Zweck wurde u.a. ein Fragebogen verwendet, der Daten zu Ausbildung, Arbeitssituation und anderen Einflüssen erfasste. Diese Daten wurden dann in Hinblick auf die Ergebnisse der UT-Prüfung analysiert. Lizenz: 1

2 9. Fachtagung Zerstörungsfreie Prüfung im Eisenbahnwesen, ERSTE EINBLICKE IN DIE MENSCHLICHEN FAKTOREN BEI DER WELLENPRÜFUNG IM EISENBAHNWESEN Dr. Marija Bertovic, BAM Dr. Christina Müller, BAM Dr. Ralf Holstein, DGZfP Ausbildung und Training GmbH

3 Gliederung Vorstellung des Projektes und den Hauptergebnissen...3 Fragestellung.9 Methodik.11 Ergebnisse: Deskriptive Statistik 16 Ergebnisse: Korrelation mit dem Prüfergebnis 24 Aus der Literatur 28 Zusammenfassung und Ausblick.32 2

4 PROJEKT Zuverlässigkeit manueller Radsatzwellen UT- Prüfung bei der Ausbildung 3

5 Überblick über die vorhandenen Daten Anzahl Ringversuch Erneuerungsprüfung Erstprüfung Wellen Prüfköpfe Protokolle Messwerte insgesamt JR/Formecho nicht nutzbar relevant 174 (+0) 2782 (+1383) 71 (+5) 4

6 Überblick über die vorhandenen Daten Anzahl Ringversuch Erneuerungsprüfung Erstprüfung Wellen Prüfköpfe Protokolle Messwerte insgesamt JR/Formecho nicht nutzbar relevant gute Datengrundlage 5

7 Erneuerungsprüfung - Auffindraten (POD) Gesamtübersicht Gesamt-POD - Erneuerungsprüfung 100% 90% 95,0% 86,5% 91,1% 80% 70% 69,3% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% ÜBERGANGSBEREICH SITZ SCHAFT GESAMT 61 Fehler 2033 Messungen 15 Fehler 188 Messungen 39 Fehler 1016 Messungen Gesamtanzahl der Fehler: 116 Gesamtanzahl der Messungen:

8 7

9 CIVA Modellierung 45 außen Abbildung: Dr. M. Pavlovic,

10 Fragestellung 9

11 Forschungsfragen Die Ergebnisse der Prüfer unterscheiden sich! Welche Faktoren führen zu diesem Unterschied? Wie kann man die Zuverlässigkeit der Ergebnisse erhöhen? Was können wir über die Ausbildung lernen? Kann man die Erkenntnisse auf die Praxis verallgemeinern? 10

12 Methodik 11

13 Methodik Fragebogen zur Ausbildung und anderen Einflussfaktoren Fragen zur Person und Berufserfahrung zur Qualifikation und Prüfung Prüfungssituation berufliche Tätigkeit Psychische Arbeitsbeanspruchung Prüfungssituation berufliche Tätigkeit 12

14 Methodik Fragebogen zur Ausbildung und anderen Einflussfaktoren Fragen zur Person und Berufserfahrung zur Qualifikation und Prüfung Prüfungssituation berufliche Tätigkeit Psychische Arbeitsbeanspruchung Prüfungssituation berufliche Tätigkeit 13

15 Methodik Fragebogen zur Ausbildung und anderen Einflussfaktoren Fragen zur Person und Berufserfahrung zur Qualifikation und Prüfung Prüfungssituation berufliche Tätigkeit Psychische Arbeitsbeanspruchung Prüfungssituation berufliche Tätigkeit 14

16 Methodik Fragebogen zur Ausbildung und anderen Einflussfaktoren Fragen zur Person und Berufserfahrung zur Qualifikation und Prüfung Prüfungssituation berufliche Tätigkeit Psychische Arbeitsbeanspruchung Prüfungssituation berufliche Tätigkeit 15

17 Ergebnisse: Deskriptive Statistik Erneuerungsprüfung (Fragebögen bei der Übung ausgefüllt) 25 Radsatzwellen mit Längsbohrung N = 160 Alter: M = Jahre; SD = 9,9 145 männlich, 5 weiblich, 10 nicht eingegeben 16

18 Häufigkeit manueller Prüfung in der Praxis 60 Häufigkeit manueller Radsatzwellen Prüfungen Anzahl Teilnehmer garnicht ständig 17

19 Ausbildung Vorbereitung für den Alltag durch die Ausbildung Anzahl Teilnehmer nicht hilfreich hilfreich 18

20 Verständlichkeit Bei der Prüfung 19

21 Zufriedenheit Bei der beruflichen Tätigkeit 20

22 Psychische Arbeitsbeanspruchung DEF: Belastung, die eine Person auf sich nimmt, um ein bestimmtes Niveau von Leistung zu erreichen (Hart & Steveland, 1988). 21

23 Beispiel Inspektionsgenauigkeit* Hypothese: mit hoher psychischer Arbeitsbeanspruchung steigt die Streuung (Inspektionsgenauigkeit nimmt ab) Error bars: 95% CI Streuung der Amplitude [db] 2 ] niedrig hoch 25 Streuung der y-position des y_max length [mm] Streuung der des Tiefenlage z_max [mm] [mm 2 ] 0 niedrig hoch niedrig hoch Psychische Arbeitsbeanspruchung *Abbildung von Bertovic, M., Gaal, M., Müller, C., & Fahlbruch, B. (2011). Investigating human factors in manual ultrasonic testing: testing the human factors model. Insight, 53(12), doi: /insi

24 Psychische Arbeitsbeanspruchung Bei der Prüfung und bei der beruflichen Tätigkeit 10 8 Psychische Arbeitsbeanspruchung Prüfung: M = 5.4, SD = 1,5 Beruf: M = 5.5, SD = 1,4 Bewertung ,82 5,50 6,28 5,89 6,14 4,23 3,56 3,49 6,71 6,29 5,12 5,02 0 Geistige Anforderungen Körperliche Anforderungen Zeitliche Anforderungen Unzufriedenheit mit eigener Leistung Eigene Anstrengung Frustration Prüfung tägliche Berufstätigkeit Error bars: standard error 23

25 Ergebnisse: Korrelation mit dem Prüfergebnis Korrelation: Beziehung zwischen zwei oder mehreren Variablen, aber KEINE Ursache-Wirkungs-Beziehung 24

26 Detektionsrate 25

27 Korrelation Signifikante, aber niedrige, negative Korrelation zwischen der Detektionsrate (Mittelwert) und der Unzufriedenheit mit eigener Leistung bei der Prüfung (r = -.19*, p <.05, N = 151). Die Detektionsrate nimmt ab mit der steigender Unzufriedenheit. *Korrelationskoeffiziente (Field, 2009): r = ±.10 small r = ±.30 medium r = ±.80 large 26

28 Diskussion der Ergebnisse Qualitative (explorative) Studie kein Design des Experiments Die gemessene Faktoren Indirekt beitragende Faktoren Weitere Einflussfaktoren? Nur 50% der Variabilität wurde durch die gemessenen Faktoren erklärt Unterschiedliche Schwierigkeiten der einzelnen Reflektoren (z.b. geometrische Lage, Größe) Detektionsrate Welle vs. Reflektor Erste Einblicke in die menschlichen Faktoren bei der Ausbildung Verständlichkeit der Prüfunterlagen bei der Ausbildung Zufriedenheit mit der Ausbildung Erste Einblicke in die menschlichen Faktoren in der Praxis Verbesserungsmöglichkeiten: Einweisung, Prüfaufsicht, Arbeitsbedingungen 27

29 Aus der Literatur 28

30 Menschliche Faktoren bei der Wellenprüfung Menschliche Faktoren im Schienenverkehr Menschliche Faktoren in der Instandhaltung Menschliche Faktoren bei der ZfP/Wellenprüfung 29

31 Einflussfaktoren und Fehlerarten* Interne Fehlerarten Wahrnehmung Gedächtnis Entscheidungsvermögen Handlung Leistungsbeeinflussende Faktoren Kommunikation Prüfunterlagen Training, Erfahrung Mensch-Maschine-Schnittstelle Physische und Soziale Umgebung bzw. Team Persönlichkeit Organisation Externe Fehlerarten Guter Plan, falsche Handlung Falscher Plan, entsprechende Handlung z.b. Omission Fehler, Commission Fehler *Gibson, H. (2012). Research into the effects of human factors in axle inspection. Scoping study report. London: Rail Safety and Standards Board. Fehlerbeseitigung nicht vorhanden zu spät nicht möglich Ergebnisse der Fehleranalyse Organisation (Planung, Durchführung, Gerätschaften, usw.) Justierung Aufschrauben der Druckkappe Wechsel zwischen Prüfaufgaben und Wellen Das Vertrauen auf Gedächtnis während des Prüfprozesses Prüfkopfbewegung Signaldetektion Entscheidungsprozess 30

32 Human Error Probability (HEP)* Menschlicher Fehlerauftrittswahrscheinlichkeit Interne Fehlerarten Wahrnehmung Gedächtnis Entscheidungsvermögen Handlung Leistungsbeeinflussende Faktoren Kommunikation Prüfunterlagen Training, Erfahrung Mensch-Maschine-Schnittstelle Physische und Soziale Umgebung bzw. Team Persönlichkeit Organisation Externe Fehlerarten Guter Plan, falsche Handlung Falscher Plan, entsprechende Handlung z.b. Omission Fehler, Commission Fehler *Gibson, H. (2012). Research into the effects of human factors in axle inspection. Scoping study report. London: Rail Safety and Standards Board. Fehlerbeseitigung nicht vorhanden zu spät nicht möglich Ergebnisse der Fehleranalyse Organisation (Planung, Durchführung, Gerätschaften, usw.) Justierung Aufschrauben der Druckkappe Wechsel zwischen Prüfaufgaben und Wellen Das Vertrauen auf Gedächtnis während des Prüfprozesses Prüfkopfbewegung Signaldetektion Entscheidungsprozess 1/2 1/50 1/

33 Zusammenfassung und Ausblick 32

34 Zusammenfassung und Ausblick Die (manuelle) Ultraschallprüfung ist eine komplexe Aufgabe, bei der eine Vielzahl an Faktoren einen Einfluss auf das Ergebnis haben kann (Mensch, Technik, Organisation) Ausblick Identifizierung weiterer möglichen Einflussfaktoren Neuer Fragebogen Wechsel von indirekten auf direkte Einflussfaktoren Experimentelle Studien Eine systematische Untersuchung der Einflussfaktoren z.b. anhand der FMEA (Fehlzustandsart- und -auswirkungsanalyse) oder HRA (Human Reliability Analysis) 33

35 DANKSAGUNG DGZfP Ausbildung und Training GmbH, Wittenberge Fred Sondermann Volker Muhs BAM Christopher Borko Martina Rosenthal Ludwig Bartsch 34