Übersicht Die vorliegende Studienarbeit beschäftigt sich mit der Erstellung einer

Wissensakquisitionsmethode zur Ermittlung der Zielstellung von Flugführungsaufgaben. Anhand einer Literaturrecherche wurde eine Wissensakquisitionsmethode ausgewählt, die dazu dient, ein Zielemodell für das Assistenzsystem CAMA (Cockpit Assistance Military Aircraft) zu erstellen. Die Wissensakquisition hat die Aufgabe durch Expertenbefragung die Ziele und Aufgaben eines Piloten während einer typischen Transportmission zu ermitteln. Da eine Expertenbefragung in diesem Rahmen als effizienteste Wissensakquisitionsmethode in Frage kommt, wird die „Group Elicitation Method“ ausgewählt. Die GEM hat sich bereits bei Wissensakquisitionsmethode im Bereich der Luftfahrt bewährt (siehe Ref. /1/). Die vorliegende Studienarbeit beschreibt die Vorbereitung und Durchführung dieses Befragungsmodells anhand einer typischen militärischen Transportmission für ein Transportflugzeug.

Die für die Durchführung und Auswertung der Expertenbefragung benötigten Fragebögen sind dem Anhang dieser Studienarbeit beigefügt.

Inhaltsverzeichnis

1  Einleitung  1

2  Einführung: CASSY und CAMA.  2

3  Die „Group Elicitation Method“  7

3.1  Allgemeine Beschreibung der GEM  7

3.2  Aufstellen einer These.  7

3.3  Brainstorming Sammlung von Statements.  8

3.4  Reformulierung und Zusammenfassung  8

3.5  Bewertung  9

3.6  Priorisierung  10

3.7  Zusammenfassung der GEM  11

4  GEM in Verbindung mit CAMA.  12

4.1  Vorbetrachtungen  12

4.2  Durchführung  16

4.3  Auswertung  19

5  Zusammenfassung  20

6  Verwendete Unterlagen.  21

7  Abbildungen  22

8  Anhang  23

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1 Einleitung

Am Institut für Flugmechanik und Systemdynamik der Universität der Bundeswehr München wurde das Cockpit-Assistenz-System CASSY (Cockpit Assistance System) entwickelt. Eine Weiterentwicklung dieses Systems ist das Assistenz-System CAMA (Cockpit Assistant Military Aircraft), das speziell für militärische Transportflugzeuge und militärische Transportmissionen vorgesehen ist.

Eine wichtige Grundlage für Expertensysteme dieser Art ist ein Zielemodell, in der Ziele und Aufgaben eines Piloten während einer Transportmission modelliert sind. Aus der Literaturrecherche (siehe Ref. /1/) geht hervor, daß es verschiedene Wissensakquisitionsmethoden gibt, wie z.B. Shared Task Model oder Group Elicitation Method, mit denen man die notwendigen Informationen erhalten kann, die für ein Zielemodell benötigt werden. Hierbei hat sich herausgestellt, das eine Expertenbefragung die geeignetste Methode ist, um an die benötigten Informationen zu gelangen.

Die Group Elicitation Method ist eine Methode der Expertenbefragung, bei der mehrere Experten (hier: Transportpiloten) befragt werden und so eine gegenseitig objektive Ergänzung statt findet.

Eine Einführung in die Group Elicitation Method und eine genaue Beschreibung der Vorbereitung und Durchführung sowie der Auswertung der GEM werden in dieser Studienarbeit vorgenommen.

Bei dieser Arbeit wurde besonders Wert auf Praxisnähe und Operationabilität gelegt.

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2 Einführung: CASSY und CAMA

Sowohl bei zivilen als auch bei militärischen Missionen ist das oberste Gebot die Durchführung der Flugmission ohne Verlust von Mensch und Gerät. Es kommt allerdings immer wieder vor, daß in den unterschiedlichsten Missionsabschnitten Verluste zu beklagen sind. Unfalluntersuchungen belegen eindeutig, daß der Mensch, d.h. die Cockpitbesatzung, in ca. 75 % aller Unfälle der wesentlich verursachende Faktor ist (siehe Ref. /2/). Der Hauptgrund dafür ist in den meisten Fällen Überforderung. Dies führte dazu, das viele Aufgaben und Arbeitsvorgänge im Cockpit automatisiert wurden. Hierbei wurde das Hauptaugenmerk auf diejenigen Arbeitsvorgänge gelegt, bei denen der Mensch natürliche Schwächen zeigte. (z.B.: Vigilanz, Stress, etc.)

Die Automatisierung im Cockpit basierte bisher weitgehend auf dem Prinzip der Funktionsteilung zwischen Mensch und Maschine. Diese Funktionsteilung sieht vor, daß die Ausführung einzelner Cockpit-Funktionen entweder nur von der Maschine oder nur von dem Menschen vorgenommen werden konnten. Hierbei kam es oft zu Problemsituationen, da das Teilsystem Mensch (also der Pilot) die Entscheidungen bzw. die Arbeitsabläufe des Teilsystems Maschine nicht nachvollziehen konnte. So wurden die Piloten im Rahmen des bisherigen Automatisierungskonzeptes mit Fragen wie z.B.

häufig vom Automaten alleingelassen. Ein weiteres Problem bestand darin, daß die maschinelle Unterstützung weitgehend situationsunabhängig war und somit der Pilot in Situationen, in denen die Belastung extrem hoch war, nicht weiter entlastet wurde bzw. in Situationen, in denen eine Unterforderung der Cockpitbesatzung auftrat, keine Aufgaben zusätzlich an die Piloten abgegeben wurden.

Es mußte also ein System entwickelt werden, das selbständig sowohl die aktuelle Flugsituation als auch die Situation der Besatzung überwacht, erkennt und in geeignetem Umfang auf die vorhandenen Umstände reagiert. So sollte dieses System im Rahmen der Flugsicherheit Überforderungen der Cockpitbesatzung vermeiden, indem es den Grad der Anforderungen an die Besatzung und deren Arbeitsbelastung bei allen Situationen und den entsprechenden Aufgaben auf normalem Niveau hält.

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Hierbei sind die beiden folgenden Grundforderungen von essentieller Bedeutung (siehe Ref. /3/): Grundforderung (1):

Grundforderung (2):

Auf Grund dieser Vorgaben ist es notwendig, daß von der „ursprünglichen Funktionsteilung“ zu einer „situationsabhängig veränderlichen, partnerschaftlichen Funktionsverteilung“ übergegangen wird.

Diese neue, kooperative Arbeitsweise stützt sich im wesentlichen auf

Ausgehend von diesen Vorgaben und Überlegungen wurde zuerst das Cockpitassistenzsystem CASSY (Cockpit Assistant System) für den zivilen IFR-Flug entwickelt. Die Weiterentwicklung mit dem Namen CAMA (Cockpit Assistant Military Aircraft), die speziell für den militärischen Transportflug ausgelegt wird, ist zur Zeit an der Universität der Bundeswehr München in Arbeit.

CASSY besteht aus unterschiedlichen Modulen, die ständig Daten der Luftfahrzeugsysteme (Aircraft Systems), der Umwelt (Wetter, etc.), der Luftverkehrskontrollstelle (Air Traffic Control) und der Cockpitbesatzung verarbeiten und abgleichen. Der Besatzung werden z.B. bei Routenumplanungen neue Routenvorschläge unter Berücksichtigung des Flugauftrages gemacht.

Der Aufbau des Assitenzsystems ist in Abbildung 2.1 (Abb. 2.1) dargestellt. Insgesamt sind in dieser Abbildung sechs verschiedene Module aufgeführt.

Das Automatic Flight Planner Modul (AFP; Automatisches-Flugplanungs-Modul) erstellt komplette Flugpläne unter Zuhilfenahme der Informationen über Missionsziel, ATC-

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Anweisungen, Flugzeugsysteme und Umgebungsdaten. Hierbei werden die ATC-Anweisungen, die Systeminformationen und die Umgebungsdaten ständig über Schnittstellen aufgearbeitet. Die Informationen dagegen, die das Missionsziel betreffen sind, in einem Shared Memory (Zentralen Situationsdatenbank) abgespeichert. Die exakte Vorgehensweise zur Bestimmung der Ziele und Aufgaben während einer Mission wird in dieser Studienarbeit an anderer Stelle noch erläutert. Der vom AFP generierte Flugplan (oder auch die Flugpläne) wird der Crew über eine Dialogschnittstelle präsentiert. Einer der vorgeschlagenen Flugpläne kann akzeptiert oder modifiziert werden. Ist einmal ein Plan ausgewählt, dient er CASSY als Arbeitsgrundlage für alle weiteren Module.