Ergonomische Aspekte bei der Integration des IDZ in einen Führungsverbund

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1 AFCEA-Fachveranstaltung Ergonomische Aspekte bei der Integration des IDZ in einen Führungsverbund Thomas Alexander FGAN-Forschungsinstitut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie - -

2 Ergonomische Aspekte bei der Integration des IDZ in einen Führungsverbund 1 Durch die Ausrüstung des IDZ soll eine umfassende Steigerung der Leistungsfähigkeit in den Grundkategorien Durchsetzungsfähigkeit, Führungsfähigkeit, Beweglichkeit, Überlebensfähigkeit und Durchhaltefähigkeit erreicht werden. Dazu agiert er nicht isoliert, sondern im Team und im Führungsverbund mit weiteren Soldaten und Einheiten. Ausrichtung der Ausrüstung an dieses Einsatzszenar.

3 Gliederung 2 Grundlagen: Ergonomie in der Systemgestaltung Ergonomische Forschungsthemen und -relevanz im System IDZ: Modellierung und Simulation in der Mensch-System Integration Mobile Visualisierung Mobile Interaktion mit portablen Computern Modellierung zur Gestaltung der persönlichen Ausrüstung Schlussfolgerung und Ausblick: Schlussfolgerungen für allgemeine Systemgestaltung

4 Grundlagen: Ergonomie 3 Ergonomie / Ergonomics / Human Factors... ist die wissenschaftliche Disziplin, die die Interaktion zwischen Mensch und Technologie, sowie der Gestaltung von Systemen mit Menschen behandelt.... umfasst Methoden und Techniken zur Anpassung der Technologie an die Grenzen, Eigenschaften und Fähigkeiten des Menschen.... ist multi-disziplinär und beinhaltet Fächer aus Ingenieurwissenschaften, Anthropologie, Psychologie, Soziologie, Medizin, etc.... zielt nicht nur auf Hardware (Größe, Gewicht, Leistungsphysiologie etc.), sondern auch auf Software und Prozessplanung (Abläufe, HCI, etc.).

5 Überblick über das System IDZ-ES 4 Persönliche IT-Ausrüstung (Auswahl) 1 System umfasst 10 Soldaten Illustration [BWB U42.1, Rheinmetall Defense Electronics Verbindung zu Führungsebenen - FüInfoSys - - FüWES -

6 Ergonomische Forschungsthemen im System IDZ 5 System Einzelsystem Ausrüstung IDZ-Gruppe IDZ-Soldat Modellierung & Simulation Systemanalyse Mobile Visualisierung Mobile Interaktion Ausrüstung Design

7 Gliederung 6 Grundlagen: Ergonomie in der Systemgestaltung Ergonomische Forschungsthemen und -relevanz im System IDZ: Modellierung und Simulation in der Mensch-System Integration Mobile Visualisierung Mobile Interaktion mit portablen Computern Modellierung zur Gestaltung der persönlichen Ausrüstung Schlussfolgerung und Ausblick: Schlussfolgerungen für allgemeine Systemgestaltung

8 Modellierung und Simulation in der MSI: Ziel, Motivation und Lösungsweg 7 Ziel: Einsatz der Simulation in früher Konzeptphase zur Kosten-/Nutzenanalyse zusätzlicher Ausrüstung bzw. innovativer F&T Konzepte Derzeit kein Modell infanteristischer Operationen verfügbar Modellierung der operationellen Abläufe und Informationsflüsse (MOUT) Entwurf einer Simulation Evaluierung der Simulation mit Praxisdaten Aufgaben und Funktionsanalyse, deskriptives Modell der operationellen Abläufe in der IDZ-Gruppe (konstruktive Sim.) Analoge Vorgehensweise für einzelnen Soldaten mit persönlicher Ausrüstung (virtuelle Sim.)

9 Modellierung und Simulation: Vorgehensweise zur Generierung deskriptives Modell 8 Hindernisüberwindung Eindringen in Gebäude Kampf Raum zu Raum Kampf Etage zu Etage 1 4 Experteninterviews Timeline Soldier 1 to 4 (IDZ-platoon) 2 Videoaufzeichnung und post-processing Actions Commands Reports 3 K3-Modell

10 Modellierung und Simulation: Einsatz virtueller Simulation zur Ausrüstungsgestaltung 9 Steuerungs Computer am Soldaten Bluetooth DE-9 Verb. BT DE-9 Verb. CPU Batterie Vibrationselemente 8 je Seite Frage: Bietet Multimodalität einen Mehrwert bei der Informationsausgabe? Methode: Einsatz virtueller Simulation zur ersten Abschätzung (Proof-of-concept) Evaluation: Vergleich der Ergebnisse mit Feldversuchen

11 Mobile Visualisierung und mobile Interaktion 10 Ziel: Untersuchung unterschiedlicher Displays und Benutzungsoberflächen zur mobilen Nutzung im Gelände Visualisierungskonzept umfasst mehrere Ebenen der Systemgestaltung Operationelle Abläufe definieren strategische & funktionale Forderungen Technische Anforderungen bestehen an mobile Displays (e.g. Helligkeit, Auflösung, GUI-Gestaltung) Bereich I: Zunehmende Leistung Bereich II: Konstante Leistung Bereich III: Nachlassende Leistung Spezifikation der operationellen Anforderungen durch Experteninterviews Informationsdichte (bit/s) Experimentelle Untersuchung ausgewählter Kapitel der Visualisierung challenge

12 Mobile Visualisierung: Augmented Reality und Informationsvielfalt 11 Informationsvielfalt Projektionsleinwand 1. Versuch: Zielanzahl variiert (5-8 Ziele), Zielobjekte statisch Waffenvisier 2. Versuch: Zielanzahl variiert, Zielobjekte (Feinde) sind bewegt Zu beiden Versuchen wird ein Versuch ohne Informationsanzeige im Visier als Vergleichsbasis durchgeführt Darstellung des Versuchsszenars Ergebnis: >6 feindliche Objekte - Fehlerrate > 50% 1 0,9 1 0,9 >7 feindliche Objekte - SA-Nivau < 0,5 0,8 0,7 0,8 0,7 Aggregation/Disaggregation erforderlich Dynamische Darstellung ist zusätzliche Information und reduziert Leistung Trefferrate 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, Bedingungen=Anzahl der feindlichen Objekte Trefferrate 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, Bedingungen=Anzahl der feindlichen Objekte

13 Mobile Visualisierung und Interaktion: Textgröße bei HMD-Outdoor Anwendungen 12 Minimale Textgröße für Desktop: 10pt Versuchstext ( a ) blauer Text auf Betonwand Versuchstext Versuchstext ( b ) roter Text auf Betonwand Versuchstext Psychophysik Zeit Genauigkeit Schriftgroesse PSE_BB PSE_RB PSE_BW Bedingung PSE_RW Schriftgroesse JND_BB JND_RB PSE: pt. JND_BW Bedingung JND: pt JND_RW ( c ) blauer Text auf grünem Wald Bedingungen: Stationär, außen ( d ) roter Text auf grünem Wald Text- & Hintergrundfarbe 20 Vpn. (12m, 8f) mittlere Erkennungdauer(msec) Textgröße (pt) t r (9 pt) = s t r ( pt) = 2 s

14 Gestaltung persönlicher Ausrüstung durch digitale Menschmodelle Digitale Menschmodelle: RAMSIS Anwendungsbereiche: Anybody Innenraumgestaltung Infanteristische Anschlagsarten: JACK Ballistischer Schutz: SANTOS 13

15 Gestaltung persönlicher Ausrüstung: Datenerhebung und erste Ergebnisse 14 Anthropometrie: konventionell (unbekleidet, Sportanzug) funktionell, nach Anwendung (Uniform mit/ohne Schutz) e.g. EBB +17cm, +30kg mit Schutz Biomechanik: 8 Kamera MoCap 2 x 9 Marker 30 Vpn Reichweiten, Schießen Unterschiedlicher Anzug 3D Modelle mit / ohne Schutz Scans beigestellt durch LfE, TU Munich

16 Gestaltung persönlicher Ausrüstung: Biomechanik bei unterschiedlichen Anschlagsarten 15 Beispiel: Biomechanik des Wechsels der Anschlagsart (IDZ-Basissystem)

17 Gliederung 16 Grundlagen: Ergonomie in der Systemgestaltung Ergonomische Forschungsthemen und -relevanz im System IDZ: Modellierung und Simulation in der Mensch-System Integration Mobile Visualisierung Mobile Interaktion mit portablen Computern Modellierung zur Gestaltung der persönlichen Ausrüstung Schlussfolgerung und Ausblick: Schlussfolgerungen für allgemeine Systemgestaltung

18 Schlussfolgerungen 17 Systemansatz berücksichtigt Zusammenspiel aus Abläufen und Prozessen beim Einsatz im Team Informationstechnische Gestaltung (Modalitäten, Visualisierungskonzept, User-Interface) Hardwaregestaltung (Leistungsfähigkeit, Konflikte bei der Ausrüstung, Konflikte zwischen Ausrüstung und Plattform) Neue Technologien und Verfahren Prozess- und Ablaufsimulation Anforderungen an Informationsaustausch innerhalb Teams Virtuelle Simulation Anforderungen an Ausrüstungsgestaltung Augmented Reality, Taktile Displays, Serious gaming