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Tobias Komischke

Die vorliegende Arbeit wurde vom Fachbereich 10 (Berufsbildungs-, Sozial-, und Rechtswissenschaften) der Universität Gesamthochschule Kassel als Inaugural-Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Wirtschafts- und Sozialwissenschaften (Dr. rer. pol.) angenommen. Erster Gutachter: Prof. Dr. E. Frieling Zweiter Gutachter: Prof. Dr. G. Johannsen Tag der mündlichen Prüfung: 24. Januar 2001 Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme Komischke, Tobias

Identifikation branchenübergreifender Kernarbeitsabläufe in der industriellen Prozessführung und Ableitung benutzer-orientierter Gestaltungslösungen / Tobias Komischke. - Kassel : kassel univ. press, 2001. - 143 S. : Ill. Zugl.: Kassel, Univ., Diss. 2001 ISBN 3-933146-55-0 © 2001, kassel university press GmbH, Kassel Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsschutzgesetzes ist ohne Zustimmung des Verlags unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Umschlaggestaltung: 5 Büro für Gestaltung, Kassel Druck und Verarbeitung: Zentraldruckerei der Universität Gesamthochschule Kassel Printed in Germany

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M Kognitionspsychologie beschäftigt sich mit Prozessen des Erkennens und des Wissens(Fröhlich, 1993).

Eberleh, Oberquelle, Oppermann (1994) betrachten Ergonomie als Wissenschaft von der An-passung von Technik an ihre Benutzer und Software-Ergonomie als disziplinübergreifendeBeschäftigung mit der benutzergerechten Gestaltung der Mensch-Computer-Interaktion. Da-bei geht es vor allem um die Gestaltung der von Software gesteuerten Systemteile, die an derBenutzeroberfläche wirksam werden (Eberleh, Oberquelle & Oppermann, 1994).

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Der Anteil der von der Automation übernommenen Funktionen und Einwirkungen auf dentechnischen Prozess wird als Automatisierungsgrad bezeichnet (Johannsen, 1993). Bei einemhöheren Automatisierungsgrad werden weniger, oft qualitativ andersartige Handlungseingriffedes Menschen in den technischen Prozess erforderlich (Johannsen, 1993). Eine Vollautomati-sierung kann es nach Johannsen (Johannsen, 1993) jedoch nicht für größereProzesszusammenhänge geben, sondern nur für technische Teilprozesse. Aus seiner Sichtwird mit jeder Erhöhung des Automatisierungsgrades nur die Schnittstelle zum Menschen imSinne einer veränderten Funktionsteilung zwischen Mensch und Maschine verschoben, abernie aufgehoben, da der Mensch letztendlich immer die Verantwortung über den Gesamtpro-zess hat.

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&Allen Kraftwerken gemein ist ein Generator, der elektrische Energie aus Bewegungsenergieerzeugt (Johannsen, 1993). Je nach Kraftwerkstyp unterscheidet sich die Generierung dieserBewegungsenergie.

Kraftwerke mit Wasser-Dampf-Kreislauf bestehen aus einem Speisewassersystem, einemDampferzeuger, einer Turbine, einem Kondensator und einem an die Turbinenwelle ange-schlossenen Generator. Durch Verdampfung von Wasser wird Wärmeenergie erzeugt, die zumAntrieb der Turbine in Bewegungsenergie umgewandelt wird. Schließlich wird im Generatoraus Bewegungsenergie elektrische Energie erzeugt. Kraftwerke mit Wasser-Dampf-Kreislaufunterscheiden sich in der Methode der Dampferzeugung. Sie kann mit der Hilfe von Verbren-nungsenergie aus Kohle, Öl oder Gas (fossil befeuerte Kraftwerke), Kernenergie einesReaktors (Kernkraftwerke), Sonnenenergie (Sonnenkraftwerk) oder Erdwärme (geothermischeKraftwerke) erzeugt werden (Johannsen, 1993).

Kraftwerke ohne Wasser-Dampf-Kreislauf (Kraftwerke mit Gasturbinen, Wind- und Wasser-kraftwerke) kommen ohne Dampferzeugung aus. Wasserkraftwerke nutzen die Kraft des

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Wassers direkt zum Antrieb der Turbine und Windkraft kann direkt zum Antreiben des Gene-rators verwendet werden (Johannsen, 1993).

&!Die Hauptfunktion der Energieverteilung ist die bedarfsgerechte und verlustarme Verteilungvon Energieflüssen, die aus Kraftwerken stammen, an die Endabnehmer wie z.B. Fabrikenund Haushalte (Flosdorff & Hilgarth, 1986). Je nachdem, welche Netzart betrachtet wird, fin-den sich verschiedene Spannungen. Für die Großraumversorgung werden bis zu 700 kV(Kilovolt), für die Überlandversorgung 60 oder 110 kV und für Haushalte 0,22 kV verwendet.Üblicherweise beträgt die Frequenz 50 Hz. Die Energie wird mit Kabelleitungen übertragen,die teils oberirdisch über Strommasten oder unterirdisch verlaufen. Diese Leitungen verbindenStationen, die jeweils aus einer Ansammlung von Betriebsmitteln (Transformatoren, Leis-tungsschalter usw.) zum Schalten, Umformen und Verteilen der elektrischen Energie, sowieder dafür erforderlichen Mess-, Schutz- und Hilfseinrichtungen bestehen (Handschin et al.,1995). Die Betriebsführung eines Netzes gliedert sich hierarchisch in die Netzleitebene unddie Stationsebene. Auf der Stationsebene befinden sich die Aufgaben, die sich auf den lokalbegrenzten Bereich einer Station und deren Einrichtungen beziehen. Auf der Netzleitebenelaufen in der Netzleitstelle die Daten aus allen zugeordneten Stationen zusammen. Die Netz-leitstelle überwacht den Zustand des Netzes, koordiniert die Schalthandlungen, führt dieseferngesteuert aus bzw. gibt dem Personal in den Stationen entsprechende Aufträge und stehtmit anderen Netzleitstellen in Verbindung.

Um unterschiedliche Belastungen des Stromnetzes aufgrund von Nachfrageschwankungennach Möglichkeit rechtzeitig erkennen und ausgleichen zu können, muss die Energievertei-lung (ebenso wie die Energieerzeugung) u.a. auch einen Überblick über die Arbeitszeiten inder Industrie und sogar über die Sendezeiten beliebter Fernsehprogramme haben (Olsson &Piani, 1993).

Wie schon in Kap. 2.3.1 erwähnt, sind die Energieverteilungssysteme gemessen an der Zahlbeobachtbarer Prozessgrößen die komplexesten technischen Systeme. Dazu kommt, dass dieProzesse im Gegensatz zu geschlossenen Fabriken nicht lokal begrenzt sind, sondern sich aufTausende von Quadratkilometern erstrecken. Dadurch sind auch prinzipiell die Auswirkungenvon Störungen gravierend. Ein Kabelschaden kann weite Gebiete von der Stromversorgungausschalten. Dem wird durch den Einsatz geeigneter Netzformen, vor allem vermaschte Net-ze, die mehrere Einspeisungspunkte besitzen und bei denen die einzelnenVersorgungsleitungen untereinander verknüpft sind, gegengewirkt (Flosdorff & Hilgarth,1986).

'Unter einem fertigungstechnischen Vorgang versteht man die Formung, Bearbeitung und/oder35 von einzelnen, diskreten Stücken zu größeren Einheiten (Charwat, 1992).Das bedeutet, dass die Fertigung von Stückgütern durch das Zusammenwirken einer Vielzahleinzelner Fertigungsprozesse erfolgt (Johannsen, 1993). Dabei werden Werkzeugmaschinen,Pressen, Schweißgeräte usw. eingesetzt. Die Montage erfolgt häufig an Fließbändern oder anGruppenarbeitsplätzen. Viele Konsum- und Investitionsgüter sind Produkte der Fertigungs-technik. Bekannte Beispiele sind Kraftfahrzeuge oder Computer. Für Großanlagen wird, soweit es die zugrunde liegenden technischen Prozesse zulassen, eine rechnerintegrierte Ferti-gung (CIM: Computer-Integrated Manufacturing) angestrebt, bei der alle Ebenen derFertigung von den einzelnen Teilprozessen bis zur Unternehmensleitung verbunden sind. Fürdie zahlenmäßig überwiegenden Klein- und mittleren Betriebe mit ihren vorwiegend kleinenbis mittelgroßen Produktionsserien sind daher anstatt der aufwendigen rechnerintegrierten

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Fertigung flexible Fertigungssysteme (FMS: Flexible Manufacturing Systems) erforderlich.(Johannsen, 1993).

Im Unterschied zu verfahrenstechnischen und energietechnischen Prozessen, bei denen manauf Sensoren angewiesen ist, belässt die Automatisierung in fertigungstechnischen Prozessendie Prozessabläufe immer noch weitgehend mit den menschlichen Sinnen erfassbar (Polke,1992). Es ist möglich, den Prozess zu beobachten und beispielsweise zu verfolgen, wie einComputer zusammengesetzt wird.

0%Verfahrenstechnik ist die Lehre von den Veränderungen von Stoffen wie Gase, Flüssigkeitenoder Feststoffe durch physikalische, chemische oder biologische Vorgänge für industrielleZwecke (Kögl & Moser, 1981). Die Umformung der Stoffe kann kontinuierlich oder diskonti-nuierlich erfolgen durch Änderung der Zusammensetzung, der Eigenschaften oder der Stoffart(Hemming, 1986). Kontinuierliche Vorgänge werden in chemietechnischen Anlagen Fließ-prozesse genannt (Johannsen, 1993). Ein Beispiel ist die Destillation, in der ein Stoffgemischin seine Bestandteile zerlegt wird. Diskontinuierliche Prozesse sind dagegen durch sequen-zielle Vorgänge gekennzeichnet und werden Chargenprozesse genannt. Sie werdenbeispielsweise für die Herstellung von Kunststoffen benötigt. Bei diesen Prozessen wird dasgewünschte Produkt sequenziell in mehreren Phasen nacheinander portionsweise (in Chargen)erzeugt, die wiederum überwiegend durch kontinuierliche Prozesse bestimmt sein können.

Durch die Verknüpfung der Einzelprozesse entstehen in der Verfahrenstechnik lange Materi-alflüsse, so dass die Prozesse meistens rund um die Uhr ausgeführt werden und sich kleinereÄnderungen in den Betriebsabläufen oder in der Qualität der Stoffe auf die Wirtschaftlichkeitund Konkurrenzfähigkeit der Anlage auswirken können (Olsson & Piani, 1993).

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&2In der ersten Hälfte der 70er Jahre war die Automation auf Einzelfunktionen des Prozessesbeschränkt (Zühlke, 1998). Der Mensch war steuernd in die Automation integriert und hattedie Aufgabe, die einzelnen Automatisierungseinheiten zu überwachen, Informationen zu ver-knüpfen und daraus Bedienhandlungen abzuleiten. In Leitwarten wurden die entsprechendenAnzeigen und Bedienelemente zentral angeordnet. Automatisierungseinrichtungen waren inHardware realisiert und die Mensch-Maschine-Schnittstellenelemente waren fest verdrahtet.Bedienelemente waren beispielsweise Druckknöpfe und Schalter. Die Visualisierung des Pro-zesses bestand aus der parallelen Informationsdarbietung auf Instrumententafeln und Pulten.Auch die Bedienung wurde über diese Einrichtungen getätigt. Sie war also ebenfalls parallel.Nachteil dieser fest verdrahteten Systeme war zum einen die Starrheit: waren sie installiert,konnten nur mit viel Aufwand Modifikationen durchgeführt werden. Leitwarten mit ihrenMensch-Maschine-Schnittstellen waren meistens Unikate, der Realisierungsaufwand wardementsprechend hoch. Der zweite Nachteil war der Platzbedarf der Fließbilder. Bei umfang-reichen Prozessen wie in der Petrochemie waren die Warten bis zu 100 Meter lang und eswurden entsprechend viele und mobile Prozessführer benötigt („Fahrrad-Warten“) (Polke,1992).

Mit der sich weiter entwickelnden Prozessleittechnik wuchs die Komplexität der Automatisie-rungssysteme und damit auch die Informationsmenge, die dem einzelnen Prozessführerangezeigt wurde und von ihm interpretiert werden musste. Ebenso nahmen die Bedienmög-

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lichkeiten, die der Prozessführer zum Fahren des Prozesses hatte, zu. Die Folge war, dass dieVerarbeitungsressourcen des Prozessführers überfordert zu werden drohten, solche komplexenProzesse effizient und sicher zu bedienen.

In den 80er Jahren ermöglichten die Fortschritte in der Halbleitertechnik den Einsatz von Pro-zessrechnern. Fortan wurden immer mehr Prozessführungs-Funktionen softwaretechnischüber den Einsatz von Bildschirmen gelöst, so dass der Hardware-Anteil an den Mensch-Maschine-Schnittstellen stetig abnahm. Durch die Verlagerung der Prozessvisualisierung (s.Kap. 2.3.3.2) von den Instrumententafeln auf Bildschirmanzeigen wurden die parallel darge-stellten Informationen reduziert. Der Prozessführer hatte nun nicht mehr sämtlicheInformationen permanent vor Augen, sondern musste seriell nach ihnen suchen. Da die Be-nutzeroberflächen auf den Bildschirmen nun virtuelle Eingabeelemente anboten (z.B. virtuelleDrucktasten), die über Eingabegeräte wie z.B. Tastaturen, Mäuse und Lichtgriffel bedientwurden, verlief dementsprechend auch die Bedienung seriell. Die Aufgaben des Prozessfüh-rers wurden mehr und mehr vom Computer übernommen. Die Automation steuerte nun nichtmehr lediglich Einzelfunktionen, sondern den Prozess als Ganzes. Da die Digitaltechnik dieTechnik der Festverdrahtung ersetzte, konnte der Prozessführer die technischen Zusammen-hänge des Systems nicht mehr parallel überblicken. Dies hatte zur Folge, dass dieNavigationsstruktur der Mensch-Maschine-Schnittstelle nun bei dem Prozessführer kognitvrepräsentiert werden musste.

Über den Status Quo in Leitwarten industrieller Großprozesse informieren die folgenden Ka-pitel.

!Die hauptsächlich angesprochene Sinnesmodalität in der Leitwarte ist der visuelle Kanal (Ols-son & Piani, 1993; Böhle, 1994). Dementsprechend spielt die Prozessvisualisierung einezentrale Rolle in der ergonomischen Betrachtung der Schnittstellen zwischen Prozessführerund Prozessleitsystem. Auf Potenziale anderer Sinnesmodalitäten wird in Kap. 2.3.3.9 einge-gangen.

Die Prozessvisualisierung unterstützt den Prozessführer in seiner Arbeit. Die gebräuchlichstenDarstellungsformen umfassen (Johannsen, 1993):

M Fließbilder zeigen meistens grafisch durch Bildsymbole repräsentierte Systemkompo-nenten oder deren Funktionen mit ihren jeweiligen Verbindungen oder Beziehungenuntereinander. Es werden auch wichtige Prozessvariablen angezeigt und dynamisch aktu-alisiert. Fließbilder werden oft auch Prozessbilder genannt.

M Diagramme dienen gut zur Darstellung deskriptiver Statistik oder von Daten im zeitlichenVerlauf. Sie umfassen zeitveränderliche Linien- und Punktdarstellungen in kartesischenKoordinaten, Balkendiagramme, Kreisdiagramme und Sterndiagramme in Polardatendar-stellung.

M Anzeigeninstrumente dienen der Repräsentation einzelner oder mehrerer Prozessgrößen.Bei analogen Instrumenten existieren Skalen und Zeiger. Ein bekanntes Beispiel aus derAlltagswelt ist der Drehzahlmesser im Auto. Digitale Instrumente wie CD-Spieler stellenDezimalstellen der anzuzeigenden Größe (z.B. Länge des Tracks) dar.

Die absoluten Daten hoch-komplexer technischer Prozesse finden auf einem einzigen Pro-zessbild keinen Platz. Im Extremfall verfügt ein Prozessleitsystem über mehr als 2500Prozessbilder. Um zu gewährleisten, dass der Prozessführer diejenigen Prozessbilder findet,die die für ihn in der jeweiligen Situation relevanten Prozessgrößen anzeigen, können die Pro-

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zessbilder hierarchisch geordnet werden (Olsson & Piani, 1993; Spohr, 1992). Dies erlaubt eingezieltes und vom System geführtes Beobachten und Eingreifen in den Prozessablauf. DieseDarstellungsweise hat sich in der Praxis bewährt und ist sehr häufig anzutreffen (Van Hal &Wendel, 1992; Aumayr & Trittinger, 1992). Abb. 7 zeigt ein Beispiel für den Aufbau einerhierarchisch geordneten Darstellungsweise in Ebenen.

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In den Übersichtsebenen (Anlagen- und Bereichsübersicht) werden vorwiegend qualitativeInformationen angeboten. In den unterlagerten Bedienebenen (Gruppen- und Einzelbilder)werden umfangreiche Detailinformationen zur Verfügung gestellt.

Ist durch eine hierarchisch geordnete Prozessdarstellung dem Prozessführer zwar verständlich,wie er zu einem bestimmten Prozessbild gelangt, so kann diese Darstellungsweise jedochnicht das wesentliche Problem bei der Visualisierung komplexer technischer Prozesse lösen:das so genannte Überblick-Detail-Paradoxon (Elzer & Beuthel%"...). In den Übersichtsebe-nen sieht der Prozessführer zwar den Prozesszusammenhang, nicht jedoch wichtige Details.Auf den Gruppen- und Einzelbildern werden ihm diese Details angezeigt, er verliert aber denÜberblick über den Gesamtprozess. Zudem entstehen bei tiefen und breiten Hierarchien Inef-fizienzen hinsichtlich der Zugriffsgeschwindigkeit. Selbst wenn der Prozessführer denkürzesten Navigationsweg wählen sollte, so benötigt er doch eine gewisse Zeit, um zwischenden Hierarchien hin und her zu springen oder zu zoomen.

Es gibt einige neuere Ansätze und Konzepte in der Prozessvisualisierung, von denen im Fol-genden drei exemplarisch dargestellt werden.

Das Massendatendisplay (Elzer et al., 1995) unterstützt die Fähigkeit des Menschen, schnellÄnderungen in grafischen Mustern zu entdecken. Jede Prozessgröße wird mit dem gleichenSymbol, z.B. einen horizontal ausgerichteten Strich, zusammen mit einem topologischen Plander Anlage repräsentiert (s. Abb. 8). Wenn die Prozessgröße sich vom Normalzustand ent-fernt, zeigt sich dies an der Abweichung des Winkels der Linie von der Horizontalen. Aufdiese Weise kann der Prozessführer einen klaren Überblick über die Anlage mit sehr schnellenReaktionszeiten auf Fehler kombinieren. Leider kann auch dieser Ansatz das Überblick-Detail-Paradoxon nicht überwinden, da keine absoluten Werte der Prozessvariablen angege-ben werden und somit der Informationsgehalt leidet.

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Abb. 8: Massendatendisplay (Elzer et al., 1995).

Fisheye-View (Zinser, 1995) ist ein Konzept, das die Metapher der aus der Fotografie be-kannten Fisheye-Linsen nutzt. Diese vergrößern den zentralen Bereich eines Bildausschnittsund verkleinern die Randbereiche. In der Prozessführung hat dies den Vorteil hat, dass derProzessführer den Überblick über den technischen Prozess nicht aus den Augen verliert, ob-wohl er nur die Informationen im zentralen Bildbereich deutlich erfassen kann (s. Abb. 9).

Abb. 9: Fisheye View (Zinser, 1995).

Beuthel erstellte eine dreidimensionale Visualisierung eines Kohlekraftwerks (Beuthel, 1997).Das Fließbild des technischen Prozesses ist auf einen Zylinder projiziert (s. Abb. 10). Wach-sende Säulen stellen zunehmende Abweichungen der Messgrößen vom jeweiligen Sollwertdar. Grenzwertverletzungen werden durch Farbumschläge dargestellt. Die Projektion auf denZylinder hat den Vorteil, dass es durch die Krümmung seltener zu Überdeckungen der Säulenkommt. Der Zylinder kann frei bewegt werden. Im Vergleich zu Standard-Fließbildern schnittdieses Konzept im Hinblick auf Reaktionszeiten und Fehlerraten besser ab (Elzer & Beuthel,1999), jedoch werden auch hier keine numerischen Daten angezeigt.

Abb. 10: 3d-Visualisierung (Beuthel, 1997).

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Für die Gestaltung einer Bildschirmseite schlagen Olsson und Piani (1993) eine Gliederung invier Teile vor:

M einen anwendungsorientierten Verarbeitungsteil für die Systemdarstellung. Dieser Teilnimmt den Größten Platz der Bildschirmseite ein.

M einen Steuerungsteil für die Befehlseingabe

M einen Meldungsteil für die Anzeigen des Prozessleitsystems, die von den Anzeigen ausdem technischen Prozess zu unterscheiden sind

M einen allgemeinen, statischen Informationsteil mit Angaben über die Bildschirmseiteselbst.

Von Griem und Oberquelle (1997) wurde ein Oberflächenkonzept entwickelt, das sie „Leit-standsmetapher“ nennen. Bei diesem Ansatz wird bewusst die Verwendung der ausBüroanwendungen bekannten und verbreiteten Desktop-Metapher vermieden und durch eineandere, die Leitstandsmetapher, ersetzt. Desktop-Metaphern sind in der Prozessführung inso-fern problematisch, als dass durch die frei verschiebbaren und überlappenden Fenster wichtigeInformationen verdeckt werden können. Als Alternative wurde in Analogie zu realen Leit-warten eine Metapher mit folgenden Komponenten vorgestellt:

M der Bedienbereich (in Analogie zum Bedienpult) löst direkt auf den Prozess einwirkendeFunktionen aus

M der Anzeigenbereich (in Analogie zum Informationsbord) zeigt qualitative Informationenan, die ständig sichtbar sein müssen

M der Tafelbereich (in Analogie zur Wandtafel) bietet mittels unterschiedlicher anwählbarerDarstellungen eine Übersicht über den Prozesszustand

M der Alarmbereich (in Analogie zu Signallampen in klassischen Leitwarten) zeigt Alarmean, wobei der Alarm mit höchster Priorität zusätzlich textuell angezeigt wird. Durch Kli-cken auf ein Alarmsymbol wird das entsprechende Übersichtsbild angezeigt.

3#Der Mensch wird durch den steigenden Automatisierungsgrad zunehmend vom technischenProzess abgekoppelt und in die Rolle des Beobachters gedrängt, der nur in Ausnahmesituatio-nen eingreifen muss. Somit hat er wenig Übung mit der Handsteuerung des Prozesses. Kommtes zu einem Störfall, muss er jedoch in kurzer Zeit optimale Entscheidungen treffen und dieAnlage per Handeingriff in einen stabilen Zustand überführen können, doch genau die dafürnötige Erfahrung kann er aus Mangel an Gelegenheit kaum noch sammeln (Sheridan, 1980).Diesen Widerspruch bezeichnet Bainbridge (1983) als „Ironie der Automation“. Die durchmenschliches Versagen des Wartenpersonals verursachten Unfälle in den kerntechnischenAnlagen Three Mile Island und Tschernobyl verdeutlichen drastisch die Tragweite dieserProblematik (Munipov, 1990).

Bei einer längeren Beobachtungstätigkeit kommt es zu einem Vigilanzabfall, d.h. die Entde-ckungswahrscheinlichkeit für die (seltenen) Signale, die auf eine Störung hinweisen, sinkt(Johannsen, 1993). Um diesen Monotonieeffekt zu verringern, kann dem Prozessführer durcheine geeignete Mensch-Maschine-Funktionsteilung auch in normalen Betriebssituationen inte-ressante Tätigkeiten zugewiesen werden.

6.

Ein weiteres Problem ist, dass es durch die Trennung des Prozessführers vom laufenden Pro-zess zu Qualitätsverlusten in den Aktionen des Bedieners kommen kann, weil er die konkretenAuswirkungen seiner Handlungen nicht immer im Detail kennt (Weisang, 1992).

Um diesen Problemen entgegenzuwirken, gibt es zwei Ansätze (vgl. auch Hollnagel, 1995).Eine Möglichkeit ist, die Hand-Prozessführungsfähigkeiten der Prozessführer durch Auffri-schungskurse (z.B. Simulator-Trainings) auf einem hohen Niveau zu halten. Dies bedeutetallerdings, dass die Prozessführer während den Kursen an ihrem Arbeitsplatz fehlen. Dazuentstehen weitere Kosten für Schulungen. Die alternative Möglichkeit wird bevorzugt undbesteht allgemein aus dem Einsatz von Usability Engineering, das in Kap. 3.2.4.1 besprochenwurde. Eine spezielle Maßnahme kann die dynamische Aufgabenzuteilung zwischen Menschund System sein (Hollnagel, 1995). Ein Ansatz wurde schon 1983 von Millot und Willaeysbeschrieben.

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De Montmollin und De Keyser (1986) weisen auf den Unterschied zwischen praktischemGebrauchswissen und technisch-wissenschaftlichem Funktionswissen hin. Mit Letzteremkönnen theoretisch alle auf der Seite des technischen Prozesses auftretenden Vorfälle erklärtwerden, Ersteres beinhaltet lediglich das Wissen um Vorfälle, um die sich der Prozessführerkümmern muss. Praktisches Gebrauchswissen bauen sich die Prozessführer durch ihre tägli-che Arbeit mit dem Prozessleitsystem auf. Ein Prozessführer mit gutem praktischenGebrauchswissen braucht häufig nur wenig zusätzliches technisch-wissenschaftliches Funkti-onswissen, um seinen Prozess wirkungsvoll fahren zu können. EinAutomatisierungsingenieur, der sein technisch-wissenschaftliches Funktionswissen in dieNutzerschnittstelle abbildet, kann nicht ohne weiteres vorhersehen, wie der Prozessführer imAlltag mit seiner Schnittstelle umgeht, d.h. ob er die Dialogelemente in der vorgesehenen Artund Weise nutzt.

Aus dieser Sicht lassen sich auch die Probleme von Prozessführern erklären, Einsatz-Szenarien oder Anforderungen an zukünftige Systeme zu formulieren (Nielsen, 1993). Böhle& Rose (1992) erklären dieses Phänomen damit, dass Prozessführer nicht die Begriffswelt derPlaner, Entwickler oder Arbeitswissenschaftler kennen. Ihre Stärke liege dagegen in derhandlungsbezogenen Beschreibung und Bewertung ihnen bekannter Arbeitsmittel und Ar-beitsprozesse. Aus der Perspektive von De Montmollin und De Keyser (1986) lässt sichargumentieren, dass Prozessführer im Falle zukünftiger Systeme noch kein praktischesGebrauchswissen aufbauen konnten, andererseits womöglich über zuwenig technisch-wissenschaftlichen Funktionswissens verfügen, um abstrakte Anforderungen an ein zukünfti-ges System verbalisieren zu können. Dies ist auch dann anzunehmen, wenn sie über dasentsprechende Fachvokabular von Entwicklern verfügen würden.

" +4%5Die Frage nach den Tätigkeiten, die Prozessführer zur Ausübung ihrer Arbeit ausführen, ist ineinem Spannungsfeld zwischen einer eher aktiven und eher passiven Rolle der Prozessführerangesiedelt. Es wird heute vor allem durch den Automatisierungsgrad sowie der Software desProzessleitsystems bestimmt, weniger durch die anderen in Kap. 2.2.3.5 genannten Einfluss-faktoren, denen Arbeitstätigkeiten ausgesetzt sind. Durch die gestiegene Automation dertechnischen Prozesse hat sich in den letzten Jahrzehnten die Funktion der Prozessführer wegvon Bedienern und hin zu Beobachtern verschoben. Es besteht allerdings Uneinigkeit darüber,wie weit diese Verschiebung gegangen ist. Sheridan (1980) beschreibt die Verschiebung inder Mensch-Maschine-Funktionsteilung als so weit reichend, dass er die Prozessführer über-

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spitzt als inaktive Menschen bezeichnet, die nur auf einen Vorfall warten, den das Prozessleit-system nicht automatisch bewältigen kann. Es kann nun argumentiert werden, dass derProzessführer in den Folgejahren wieder mehr in die Prozessführung integriert worden sei.Dem widerspricht Spohr, der 12 Jahre später feststellt, dass die Aufgaben des Prozessführersheute vorwiegend im Bereich des passiven Kontrollierens und Überwachens liegen (Spohr,1992). Manuelle Eingriffe seien relativ selten und lediglich zur Einleitung von Maßnahmenzur Beseitigung von Störzuständen oder auch zur Herbeiführung neuer definierter Prozesszu-stände notwendig. In neuerer Zeit wird eher dazu geneigt, den Prozessführer als aktiven Teilder Prozessführung zu sehen. Selbst wenn er nicht in dem Maße wie vor 30 Jahren den Pro-zess mit eigener Hand steuert, so ist er aufgrund seiner geistigen Involviertheit keinesfalls einpassiver Datenverarbeiter, sondern „ein Mensch aktiven Geistes“ (Hollnagel, 1997). Betontwird, dass ein Schwerpunkt der Arbeit in kognitiven Entscheidungen darüber liegt, ob und inwelcher Weise Eingriffe erforderlich sind (Böhle, 1994). Böhle (1994) kommt nach Untersu-chungen in der Fertigungs- und Verfahrenstechnik sogar zu folgendem Schluss:

„Entgegen der Annahme, dass menschliche Eingriffe indie Prozessverläufe sich primär auf ‚Ausnahmefälle‘ be-ziehen, ist nach unseren Befunden eher eine mehr oderweniger kontinuierliche Interaktion zwischen Anlagenfah-rern und den Prozessverläufen der Normalfall“ (S. 193).

Zusammenfassend kann die Meinung vertreten werden, dass es durch die gestiegenen Auto-matisierungsgrade eine Verschiebung der Mensch-Maschine-Funktionsteilung von eineraktiven Bedienung hin zu einem aktiven Management des Prozesses kam. Dies wird auch beider Betrachtung der in der Literatur beschriebenen branchenübergreifenden Angaben zu denArbeitstätigkeiten von Prozessführern deutlich (s. Tabelle 4).

Tab. 4: Branchenübergreifende Aussagen über Tätigkeiten von Prozessführern.

Sheridan (1980) Johannsen, Levis &Stassen (1992)

Charwat (1992)

M Planen der Aufgaben für den Com-puter

M Daten beobachten M Überwachen des Prozesses und derAggregate auf bestimmungsmäßigenBetrieb

M Veranlassen des Computersystems,dass es die Aufgaben ausführt

M Daten lernen &interpretieren

M Herstellen der Anfahrtsbereitschaft

M Überwachen der automatischenAusführung der Aufgaben und gele-gentliches Durchführen vonAnpassungen

M Prozess Tuning M Erkennen von Anlagenstörungen

M Übernahme im Notfall inklusiveStörungsdiagnose und Rückgriff aufalternative Betriebsarten

M Prozesseingriffe M Eingriffe zum Abwenden von Gefah-ren und zum Aufrechterhalten derProduktion

M Gewinnen von genügend Systemver-ständnis, um dem System zuvertrauen oder es entsprechend um-zugestalten

M Fehler Management M Durchführung von Sofort- und Folge-maßnahmen bei Störungen

M Planung (z.B. Anla-ge anfahren)

M An- und Abfahren der Anlage

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/ (!#Die Wissenschaft beschäftigt sich bei der Betrachtung von Mensch-Maschine-Systemenhauptsächlich mit der Interaktion eines Einzelnen mit einem technischen System. Dies giltauch für die Prozessführung. Gerade in dieser Domäne finden sich jedoch häufig Arbeitsfor-men, die sich folgendermaßen charakterisierten lassen:

M Verschiedene Personen einer Nutzerklasse interagieren mit den gleichen Nutzerschnitt-stellen und miteinander

M Verschiedene Personen verschiedener Nutzerklassen interagieren mit den gleichen Nutzer-schnittstellen und miteinander

Johannsen (1997 nennt als Beispiele chemische Anlagen, Kraftwerke, Zementfabriken, Flug-führung und Flugüberwachung. Jede Nutzerklasse hat je nach ihrem Arbeitsauftrag eigeneInformationsanforderungen an das Prozessleitsystem. Wie Johannsen (1997) am Beispiel derInformationsflüsse zwischen sieben Nutzerklassen in einer Zementfabrik zeigt, gibt es jedochauch Überlappungen in den Fähigkeiten und Wissen verschiedener Nutzerklassen. Um mehre-ren Nutzern und mehreren Nutzerklassen zu ermöglichen, gemeinsam effizient den Prozess zuführen, werden folgende Überlegungen angestellt:

M Die Nutzerklassen sollten direkt auf Prozessbilder aus dem Prozessleitsystem zugreifenkönnen, anstatt Hardcopys als Grundlage der Kommunikation zu verwenden. Dies hat denVorteil, dass der Prozessverlauf zeitlich beobachtet werden kann und dass die Prozessbil-der auch auf elektronischem Wege editiert werden können, um beispielsweise wichtigeStellen zu markieren.

M Um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass verschiedene Nutzer aus der Darstellungvieler Informationen auf einer oder mehrerer Bildschirmseiten auch den gleichen Inhaltextrahieren und sich nicht auf verschiedene Stellen in der Informationsebene konzentrie-ren, können perzeptuelle Wahrzeichen (perceptual landmarks) als Orientierungshilfeeingesetzt werden. Eine weitere Möglichkeit ist, auf verschiedenen Bildschirmseiten ü-berlappende Informationen darzustellen.

M Um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass verschiedene Nutzer die Zusammenhängezwischen vielen Prozessbildern und Bildschirmelementen verstehen, können diese zeitlichund räumlich gruppiert werden. Weiterhin können Animationen eingesetzt werden.

M Unterschiedliche Prozessdarstellungen (topologische, funktionale, usw.) können auf ver-schiedenen Abstraktionsebenen dargestellt werden. Ingenieure und Manager benötigenInformationen auf einem höheren Abstraktionsgrad als die Prozessführer. Hier spielt auchdas oben erwähnte praktische Gebrauchswissen und technisch-wissenschaftliche Funkti-onswissen eine wichtige Rolle. Dennoch sollten alle Darstellungsoptionen für alleNutzerklassen zugänglich sein.

M Kommunikation sollte so weit wie möglich unterstützt werden. Vor allem die Unterredungvon Angesicht zu Angesicht ist sehr wichtig. Der Einsatz von Bildtelefonen oder Video-konferenzsystemen kann helfen, dieses Setting auch dann anzunähern, wenn eineunmittelbare Kommunikation nicht möglich ist.

Johannsen (1997) betont die Wichtigkeit, bei der Entwicklung von Schnittstellen, an denenmehrere Menschen gleichzeitig arbeiten, ein nutzerorientiertes Vorgehen zu wählen und ins-besondere Aufgabenanalysen der verschiedenen Nutzerklassen durchzuführen.

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6 -5Die technischen Prozesse werden immer komplexer, der Automatisierungsgrad steigt immerweiter an und somit werden die „Ironien der Automation“ immer deutlicher. Damit der Pro-zessführer gerade bei Störungsfällen nicht von der Komplexität der technischen Systemeüberfordert wird, gilt ein Hauptschwerpunkt der Forschung Unterstützungssystemen. Durchdiese Systeme soll der Prozessführer mehr Flexibilität und Verständnis erlangen, was seineArbeitszufriedenheit sowie die Leistung der Anlage wie auch die Anlagensicherheit steigert(Johannsen, 1990). Unterstützungssysteme haben Wissen explizit gespeichert, weshalb sieauch wissensbasierte Unterstützungssysteme bezeichnet werden (Johannsen, 1993). Es gibtdabei Systeme, die lediglich ihr Wissen darstellen, den Nutzer jedoch die Problemlösung ü-berlassen und es gibt Systeme, die eine eigene Problemlösungskomponente haben. Diewichtigsten Vertreter dieser intelligenten Systeme sind die Expertensysteme. Sie modellierenumfassend das Fachwissen von Experten für ein ausgewähltes Fachgebiet (Weisang, 1992).Dieses Fachwissen wird dazu benutzt, das Problemlösungsverhalten eines menschlichen Ex-perten in einem sehr engen und eingegrenzten Fachgebiet nachzubilden. Sie werden imAllgemeinen in solchen Bereichen eingesetzt, in denen es keine fertigen Theorien und ausge-arbeitete Algorithmen gibt, sondern in der Regel Erfahrungswerte und heuristischeVorgehensweisen angebracht sind (Weisang, 1992). Auch in Bezug auf Expertensysteme giltder Echtzeitanspruch. Das Expertensystem muss an die Dynamik des technischen Prozessesangepasst werden. Ist dies der Fall, spricht man von Echtzeit-Expertensystemen.

Ein Unterstützungssystem sollte den Prozessführer nicht bevormunden oder gar ersetzen, son-dern ihn - wie es der Name sagt - bei seiner Arbeit unterstützen. Ist dies nicht gegeben, ist dieAkzeptanz der Nutzer selbst bei gut gestalteten Unterstützungssystemen gering (Sträter,1997). Folglich muss neben der Expertenmodellierung noch eine Nutzermodellierung durch-geführt werden. Dies ist mit den in Kap. 2.2.3 beschriebenen Methoden möglich.

Beispiele für den Einsatz von Unterstützungssystemen sind (Weisang, 1992):

Störungsfrüherkennung: hypothesen-geleitete kontinuierliche Prozesszustandsüberwa-chung und Prozessdiagnose zur Erkennung von Störungsanbahnungen

Meldereduktion: Verdichtung und Klassifizierung der Meldungen Prozessdiagnose: Bereitstellung von Informationen über Störungsursachen, Auswirkung

auf andere Teilsysteme und die Verfügbarkeit anderer (Hilfs-)Systeme Prozessbedienung: situationsgerechte Aufbereitung der Inhalte von Bedienhandbüchern,

dass sie unmittelbar zu einer konkreten Störungsbehandlung herangezogen werden können

Es gibt eine Reihe von interessanten Ansätzen zu wissensbasierten Unterstützungssystemenwie z.B. SPARSE (Vale et al., 1996), MIP (Aguirre et al., 1992) und S4 (Support System ba-sed on Situation Similarity, Boussoffara & Elzer, 1999), die teilweise bereits in Anlagenimplementiert worden sind.

Unterstützungssysteme sind nicht nur für Prozessführer hilfreich, sondern auch für Automati-sierungsingenieure (s. Kap. 2.3.1). Diese haben die Aufgabe, Nutzerschnittstellen zu gestalten,über die der technische Prozess geführt werden kann. Allerdings haben sie aufgrund ihrerAusbildung als Ingenieure oder Informatiker nur rudimentäres Wissen über Ergonomie undUsability Engineering (Bristol, 1998). Weiterhin arbeiten sie unter hohem Zeitdruck, da dieProjektierungszeit der wesentliche Kostenfaktor bei der Erstellung der Nutzeroberflächen vonProzessleitsystemen ausmacht. Diese Umstände haben oftmals zur Folge, dass die ergonomi-sche Qualität der Nutzerschnittstellen zu wünschen übrig lässt. WissensbasierteUnterstützungssysteme könnten helfen, die Arbeit der Projekteure zu optimieren.

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7 &Wie in Kap. 2.3.1 erwähnt wurde, spielt der Echtzeitaspekt in der Prozessführung eine wichti-ge Rolle. Da ein Prozessführer in einer zentralen Leitwarte einen räumlich isoliertentechnischen Prozess nur indirekt über das Prozessleitsystem bedienen und beobachten kann,ist er darauf angewiesen, dass er den aktuellen Prozesszustand möglichst verzögerungsfrei aufseinen Monitoren angezeigt bekommt und seine Eingaben entsprechend schnell auf den tech-nischen Prozess einwirken. Dies ist jedoch aufgrund der in Kap. 2.3.1 besprochenenZeitkonstanten des technischen Prozesses und des Automatisierungssystems nicht immermöglich. Deutlich wird dies beispielsweise bei Handeingriffen in den technischen Prozessüber das Prozessleitsystem. Es dauert je nach Komplexität der Anlage und ihrer Automatisie-rungs- und Prozessleiteinrichtungen eine gewisse Zeit, bis ein Befehl des Prozessführers überdie Kommunikationskanäle die entsprechenden Aktoren erreicht, ausgeführt wird und dieBestätigung zurück gelangt (Olsson & Piani, 1993). In diesen Fällen sollte das System demNutzer mitteilen, dass sein Befehl ausgeführt wird, obwohl er dies an den Prozessdaten nichtablesen kann. Falls die Zeitdauer bis zur Rückmeldung abgeschätzt werden kann, sollte sieebenfalls angezeigt werden. Wenn mehrere komplexe Befehle gegeben werden können, ist esschwierig, die Folgen der Aktionen abzuschätzen, bevor sie auf den technischen Prozess ge-wirkt haben. Hier wäre ein Prozessleitsystem wünschenswert, das die Abläufe des Prozessessimulieren kann. Somit wäre es möglich, die Befehle erst dann auf den Prozess wirken zu las-sen, wenn die simulierte Rückmeldung zufrieden stellend ist (Olsson & Piani, 1993).

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Sprachein- und Ausgabe

Der auditive Kanal bietet sich an, um den bei Prozessführern stark belasteten visuellen Kanalzu entlasten und um eine direktere Bedienmöglichkeit zu schaffen als über manuelle Einga-ben. Johannsen (1993) schätzt das zukünftige Nutzenpotenzial von Sprachein- und Ausgabeals sehr hoch ein. Er kommt jedoch wie auch Olsson und Piani (1993) zu dem Fazit, dass dieSysteme heute noch nicht leistungsfähig genug sind, um auf einer breiten Basis in Leitwarteneingesetzt werden zu können. Diese Angaben stammen zwar aus dem Jahr 1993, aber derDurchbruch lässt weiter auf sich warten.

Spracherkennungssysteme sind in Leitwarten sinnvoll, wenn die Hände oder die Augen desProzessführers mit der Erledigung anderer Aufgaben gebunden sind. Die Erkennungsraten derSysteme steigen, je genauer und eingeschränkter ein kontext- oder aufgabenabhängiges Voka-bular zwischen Mensch und System vereinbart wurde (Johannsen, 1993). Die Systeme sindnoch weitgehend sprecherabhängig und zwingen den Mensch, sehr genau zu sprechen. Spe-ziell in Leitwarten können bei dem Einsatz von Spracherkennungssystemen Probleme durch

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Umgebungsgeräusche entstehen: oft dringen Geräusche des technischen Prozesses in dieWarte, es wird viel telefoniert oder Prozessführer unterhalten sich.

Sprachausgabe ist technisch einfacher zu lösen als Spracherkennung. Olsson und Piani (1993)kritisieren jedoch die mangelhafte Fähigkeit von Sprachausgabesystemen, Betonung, Modu-lation und Tonfall zu variieren. Auch Johannsen (1993) bemängelt, dass synthetisch erzeugteSprache teilweise zu wenig der von Menschen ähnelt, Aussprachefehler auftreten und Wort-folgen oder Sätze nicht ausreichend verständlich sind. Für relativ kurze Mitteilungen zeigt dieErfahrung in der Flugführung, dass künstliche Sprachausgabe sinnvoll sein kann. Beispiels-weise wird dort mittels Sprachausgabe vor einem drohenden Strömungsabriss oder einerAnnäherung an den Boden gewarnt. Die Grenzen der Sprachausgabe sind darin zu sehen, dasses in Extremsituationen zu Überlagerungen von künstlich gesprochenen Stimmen kommenkann, was die Situation zusätzlich verschärft. Ein Beispiel liefert wieder die Flugführung.Nach einem Flugzeugabsturz, bei dem die Piloten die Maschine ohne Todesopfer notlandenkonnten, berichtete der Copilot, dass er in der kritischen Phase die synthetische Stimme desAutopilots („keifende Dame“) zwar wahrgenommen habe, ihr aber nicht zuhörte, da sie zuviel redete und ihn überforderte (Mårtensson, 1995). Aus diesem Problem ist die Forderungnach situationsangepassten Sprachausgaben abzuleiten.

Multimedia

Johannsen (1993) versteht unter multimedialer Kommunikation die Kombination und Integ-ration verschiedener visueller und auditiver Medien zur Anzeige und Veranschaulichung vonInformationen über durchzuführende Aufgaben in einer Maschine oder einer Rechnerumge-bung. Vor allem werden rechnergenerierte Anzeigen, Videoaufzeichnungen und auditiveInformationen wie Aufzeichnungen von Geräuschen und synthetischer Sprache kombiniert.Multimedia-Anwendungen in der Prozessführung können nur mit entsprechend modernerTechnologie realisiert werden. Alty und Bergan (1992) warnen davor, einen technologie-zentrierten Blickpunkt einzunehmen und zu fragen, was mit einem Multimedia-Ansatz aufge-baut werden kann. Vielmehr muss die Fragestellung nutzerorientiert sein: welche ArtMultimedia-Ansatz wird wirklich die Prozessführer-Funktion unterstützen? Dabei besteht dasProblem, dass Fragen nach den Vorzügen eines Mediums über ein anderes nicht abstrakt be-antwortet werden können, sondern dass hierzu genau die Anforderungen des Nutzers anInformationen bei einer bestimmten Aufgabe geklärt werden müssen. Dazu müssen Aufga-benanalysen durchgeführt werden (a.a.O.). Erst wenn die Anforderungen klar sind, muss ineinem weiteren Schritt analysiert werden, wie die Eigenschaften der in Frage kommendenMedien den Nutzer bei der Aufgabenbewältigung unterstützen oder behindern. Erst an dieserStelle ist es sinnvoll, allgemein gültige Ratgeber zu konsultieren.

Alty et al. (1993) führten eine Untersuchung durch, bei der sie verschiedene Präsentationsme-dien kombinierten. Die Versuchspersonen bewerteten eine rein textuell basierte Anzeige alsdie am wenigsten hilfreiche Alternative, dafür als die am irritierensten. Am besten schnitt aufdiesen beiden Dimensionen Grafik kombiniert mit Kurven, gesprochene Warnungen und Ge-räuschen ab. Die Aussagekraft der Ergebnisse für Anwendungen in Leitwarten darf aufgrunddes Versuchsaufbaus nicht überbewertet werden. Zum einen wurden nicht Prozessführer un-tersucht, sondern Informatikstudenten. Zum anderen handelte es sich bei derdurchzuführenden Aufgabe um die Führung eines sehr einfachen Prozesses. Das Potenzial vonGeräuschen für die Prozessführung zeigt sich auch durch Untersuchungen zu so genanntenauditorischen Ikonen (auditory icons). Dabei handelt es sich um Alltagsgeräusche, die gestal-tet werden, um Informationen von Computersystemen zu übermitteln (Gaver, 1991; Gaver,Smith & O’Shea, 1991).

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Es ist zu berücksichtigen, dass Multimedia in der Prozessführung mehr Anforderungen stelltals in dem Bildungsbereich, der viel über Multimedia geforscht hat. Dort ruft der Nutzer einesMultimedia-Lernsystems die Inhalte und Medien meist selbst auf, so dass es nicht zu Medien-Konflikten in der Form kommen kann, dass das System zur gleichen Zeit zwei Sprachausga-ben ablaufen lässt. Dies könnte jedoch in der Prozessführung prinzipiell vorkommen, da dortder Prozess den Takt bestimmt (s. Kap. 2.3.1 und 2.3.3.8) und bei zwei verschiedenen War-nungen auch zwei künstlich gesprochene Mitteilungen auf den Prozessführer treffen. EineLösungsmöglichkeit stellen Alty, Bergan und Schmidt (1995) vor. Ein Ressourcen-Managerübernimmt die Zuteilung der verfügbaren Medien unter Beachtung von:

M prozess-unabhängigen Präferenzen des Erstellers/Desginers,

M prozess-abhängigen Präferenzen der Prozessführer und

M Multimedia-Gebrauchstauglichkeits-Regeln.

Ein beispielhaftes Konzept für den Einsatz von Multimedia in der Energieverteilung stammtvon Handschin et al. (1995). Die Instandhaltung kann beispielsweise im Störungsfalle voneiner Station per Videokonferenz mit der Netzleitstelle in Verbindung treten und von dieserauf eine Ersatzteillisten und Fotobildmaterial von Komponenten zurückgreifen.

Virtuelle Realität

Bei virtueller Realität (virtual reality) handelt es sich um eine Technologie zur Wahrnehmungund Manipulation computergenerierter, künstlicher Welten (Ziegler & Burmester, 1996). DieAnwendungsfelder liegen zurzeit vor allem in den Bereichen Konstruktion und Design,Schulung und Training, Architektur und Innenarchitektur, Robotersimulation, Medizintech-nik, Moleküldesign, Flug- und Fahrsimulatoren sowie in wachsendem Maße imUnterhaltungsbereich (a.a.O.).

In einer computer-basierten Lernumgebung für Prozessführer setzten Akiyoshi et al. (1995)unter anderem Virtual Reality ein. Die Technologie hat die Aufgabe, die Expertise von Pro-zessführern zu unterstützen, vor allem über die räumliche Lage der Komponenten und dieUrsache-Wirkungszusammenhänge zwischen den Komponenten des technischen Prozesses.Dazu müssen die Komponenten der Lernumgebung detailgetreu dargestellt werden und durchdie Möglichkeit der freien Exploration und Operation kann der Lernende sein Wissen überden Prozess vertiefen. Weiterhin können interne Mechanismen der Komponenten betrachtetund analysiert werden, die in der wirklichen Welt nicht sichtbar sind. Erhobene subjektiveBewertungen der Lernumgebung erbrachten positive Befunde.

Weitere neue Interaktionstechnologien

An den folgenden Technologien wird zurzeit noch geforscht und entwickelt, sie stellen jedochinteressante zukünftige Interaktionsmöglichkeiten dar, die möglicherweise auch für die Pro-zessführung von Nutzen sein könnten:

M Handgestenerkennung durch Änderungen der optischen Dämpfung von fiberoptischenKabeln in einem Datenhandschuh oder durch Erkennungssoftware, welche die von einerVideokamera erfassten Handstellung auswertet (Ziegler & Burmester, 1996).

M Biologische Interaktion, bei der biologische Signale wie z.B. EOGs (Elektro-Okulogramme) und EEGs (Elektro-Enzephalogramme) als Interaktionswerkzeuge ver-wendet werden (Kuno, Yagi & Uchikawa, 1997).

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9 Es gibt dutzende Normen, die branchenübergreifende (z.B. VDI/VDE 3699: „Prozessführungmit Bildschirmen“, 1997, 1998) oder branchenspezifische Empfehlungen (z.B. DIN 28004:„Fließbilder verfahrenstechnischer Anlagen“, 1988) über die Gestaltung der Benutzeroberflä-chen von Prozessleitsystemen geben. Anhang A zeigt eine Auswahl, die keinen Anspruch aufVollständigkeit erhebt.

Gerade auf dem sich schnell verändernden Gebiet der Mensch-Maschine-Kommunikationsind Normen zwar wichtig für die Beschreibung des aktuellen Wissensstands, sind aber nurvon relativem Wert, da sie neue Entwicklungstrends erst verspätet aufgreifen und somitschnell veralten (Johannsen, 1993). Es kann jedoch bei der Entwicklung interaktiver Systemeauf Normen referenziert werden, die oft konkrete Gestaltungsbeispiele beinhalten und somiteinen Input für die Gestaltung liefern können.

Die Anwendbarkeit der vor allem für Büroanwendungen erstellten ISO-Norm 9241 (s. Kapitel2.2.4.1) auf die Prozessführung wird leider nicht generell gesehen. Olsson und Piani (1993)schreiben dazu:

„... mancher Hinweis kann aber auch für die Leitwarten Verwendung fin-den“ (S. 511).

Obwohl diese Zurückhaltung aufgrund der mehrmals angesprochenen Unterschiede zwischenBüroanwendungen und Prozessführungssoftware verständlich ist, muss doch betont werden,dass die ISO-Norm 9241 für die Prozessführung eine wertvolle Grundlage bilden kann, aufder weitere Empfehlungen im Hinblick auf den Echtzeitaspekt aufgesetzt werden müssen.

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1.Zur Wissensakquisition über Ist-Zustände, Trends und Probleme in der industriellen Pro-zessführung und Projektierung werden Experteninterviews durchgeführt. Hinweise überbranchenübergreifend existierende Kernarbeitsabläufe sollen ebenso erhoben werden wiedie Qualifikation der Prozessführer sowie Anforderungen an Nutzerschnittstellen von Pro-zessführern und Projekteuren.

2.Nutzungskontexte verschiedener Anlagen, in denen automatisierte Prozesse ablaufen,werden analysiert. Dabei stehen die für die Führung der technischen Prozesse wesentli-chen Aufgaben und die zu deren Bewältigung ausgeführten Tätigkeiten im Vordergrund,da diese Kandidaten für die geplanten branchenübergreifenden Prozessführungs-Bausteinedarstellen.

3.Aus den Nutzungskontextanalysen werden diejenigen Kernarbeitsabläufe von Prozessfüh-rern extrahiert, die in allen Leitwarten beobachtet werden konnten. Zur Unterstützungdieser Kernarbeitsabläufe werden Benutzungsanforderungen abgeleitet und in Form einerkonzeptuellen Spezifikation formuliert.

4.Ein Prototyp der Nutzerschnittstelle wird in branchenspezifischen Ausprägungen und un-ter Berücksichtigung ergonomischer Anforderungen und relevanter Normen entwickelt,um die Anforderungen zu verdeutlichen und sie zu validieren. Die eingeschränkte Funkti-onalität des Prototyps orientiert sich an einem Szenario, das an die jeweiligen Branchenangepasst wird. Der Prototyp wird in zwei Iterationsstufen entwickelt und evaluiert, wobeier in der ersten Iterationsstufe lediglich demonstrierbar („Show-Prototyp“) ist, um Funkti-onalität und Aussehen zu evaluieren. Erst in der zweiten Iterationsstufe ist er vonProzessführern bedienbar („interaktiver Prototyp“), um ihn auf Gebrauchstauglichkeittesten zu können. Die konzeptuelle Bausteinspezifikation wird jeweils entsprechend derEvaluationsergebnisse überarbeitet.

Abbildung 11 visualisiert dieses geplante Vorgehen. Rückwirkungen auf frühere Prozess-schritte werden nicht explizit dargestellt, sollen jedoch bei Bedarf möglich sein. Dahingegensind Iterationen fest einplant.

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M Welches sind die Aufgaben und die zu deren Bewältigung ausgeführten Tätigkeiten derProzessführer in den jeweiligen Warten? Die Ergebnisse können mit denen der Experten-interviews verglichen werden.

M Welches sind Kernarbeitsabläufe, die in allen Leitwarten ausgeführt werden? Für diesebranchenübergreifenden Kernarbeitsabläufe sollen Bausteine entwickelt werden.

M Bestehen Anforderungen zur Verbesserung der Prozessleitsysteme auf Seiten der Prozess-führer? Aussagen der Endnutzer tragen dazu bei, die Bausteine möglichst nutzer-gerechtzu gestalten.

M Auf welche technischen Hilfsmittel in der Warte können die Prozessführer zur Bewälti-gung ihrer Aufgaben zurückgreifen?

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DBilder der Bausteine nach der 3. Iteration am Beispiel der Fertigungstechnik

Meldungen: Meldeliste der anstehenden und quittierpflichtigen Meldungen

Intelligentes Handbuch

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Kommunikation: Telefonie

Kommunikation: E-mail mit geöffneter Zwischenablage

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Trendanalysen

Binäre Schaltung

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Schichtübergabe-Protokoll