Entwicklung einer Standardkonsole für die Marine

Kämpfe werden von Menschen geführt, nicht von Maschinen. Auch die modernste Technik wird früher oder später von einem Menschen bedient. Das bedeutet, dass auch die beste Maschine keine gute Arbeit leistet, wenn bei der Bedienung Fehler passieren. Die Reaktion auf solche Aussagen ist häufig: „Die richtige Bedienung kann gelernt werden“ oder „daran gewöhnen sich die Nutzer“. Diese Herangehensweise ist jedoch nicht zielführend. Denn die Fehleranfälligkeit bleibt bestehen, außerdem werden lange Trainings- und Ausbildungszeiten benötigt. Dies ist im Hinblick auf den angestrebten Personalaufbau und verkürzte Ausbildungszeiten im Verteidigungsfall problematisch. Daher sollten die Maschinen möglichst einfach und intuitiv verwendbar sein. Um dies zu erreichen, sollte der Mensch bei der Entwicklung Mensch-Maschine-Systemen immer im Vordergrund stehen. Die Technik muss sich an den Menschen anpassen, nicht umgekehrt. Interaktionen zwischen Mensch und Technik finden auf Marineeinheiten häufig an Konsolen statt. Die Arbeit an diesen Marinekonsolen ist geprägt davon, bei hochdynamischen Lageänderungen unter teils erheblichen Bedrohungen verlässliche und sichere Entscheidungen zu treffen. Zusätzlich beeinflusst die permanente Bewegung der Schiffe die Nutzer bei ihrer Arbeit. Die optimale Unterstützung von Entscheidungsprozessen an Marinearbeitsplätzen erfordert eine Überarbeitung und Vereinheitlichung der vorhandenen Konsolen mit dem Fokus, menschlichen Fähigkeiten und Fertigkeiten unter den gegebenen Randbedingungen bestmöglich zu entsprechen.

Wissenschaftler und Praktiker: gemeinsam zu besseren Ergebnissen

Mit dem Ziel einer optimierten Entscheidungsunterstützung, hat das Fraunhofer FKIE ein Konzept für eine ergonomisch gestaltete, rollenübergreifend einsetzbare Konsole entwickelt. Im Auftrag des Planungsamtes und in Zusammenarbeit mit dem Marineunterstützungskommando (MUKdo) und der Einsatzflottille 2 (EF2), unter Beteilung von Fachexperten und Soldaten der Fregatten 123, 124 und 125, wurde der Kontext erhoben und zusammengetragen, woraus die Arbeit an einer Konsole besteht, welche Interaktionsgeräte verwendet werden und welche Schwierigkeiten gegebenenfalls bei der Konsolenbedienung aufgetreten sind. Diese Grundlage wurde verwendet, um die Konsole zu konzipieren. Aus dem erstellten Konzept wurde eine Beispielvariante einer ergonomisch gestalteten Marinestandardkonsole gebaut, um anhand dieses Modells eine Evaluation des Konzepts vorzunehmen.

Mit dem Blick in die Zukunft: die Entwicklung des Konsolenkonzeptes

Das Konzept ist bewusst langfristig angelegt: Es berücksichtigt die typischen Beschaffungs- und Nutzungshorizonte militärischer Plattformen und ist an zukünftige Hardware (z. B. Displaygrößen, Auflösungen) anpassbar. Als Grundlage wurde ein hardwareunabhängiges, langfristig gültiges Konzept für Informationsanordnung erstellt. Dieses Konzept definiert drei Darstellungsbereiche: Bereich I („sehr wichtig/häufig“), Bereich II („wichtig/weniger häufig“) und Bereich III („gelegentlich“) (siehe Bild 1). Die Bereiche sind dabei relativ zur optimalen Kopf- und Augenposition ausgerichtet, die sich aus einer ergonomisch definierten Sitzposition ableitet.

Das Konzept ist nicht nur auf technische Weiterentwicklungen ausgelegt, sondern auch auf menschliche Variabilität. So wurden bei der Planung unterschiedliche Körpergrößen und Proportionen beachtet. Das digitale Menschmodell RAMSIS (Human Solutions) wurde dafür verwendet, eine anthropometrische Auslegung mit Definition von Greif- und Sichträumen für das Konsolenkonzept zu erstellen (siehe Bild 2). Eine Konsole, die auf Basis dieses Konzeptes erstellt wird, ermöglicht die ergonomische Bedienung für Personen zwischen dem 5. Perzentil weiblich und dem 95. Perzentil männlich, inklusive verschiedener Proportionstypen wie „Sitzzwerg“ oder „Sitzriese“. Außerdem ist die Konsole symmetrisch gestaltet, wodurch eine individuelle Einstellung für Links- und Rechtshänder möglich ist. Ein gutes ergonomisches Konzept geht über die Basics der Arbeitsplatzgestaltung hinaus. Nicht nur die Tischhöhe und die Bildschirmposition beeinflussen die Effizienz und Effektivität der Arbeit, sondern z.B. auch die Beantwortung der Frage, wo ein Operateur Schutzausrüstung, persönliche Gegenstände und Snacks verstauen kann. Deshalb findet sich in dem Konzept des FKIE auch hierfür ausreichen Platz.

Aktuelle Umsetzung mit COTS-Komponenten

Um das Konzepts zu testen, wurde eine aktuelle Variante ausgearbeitet und ein funktionaler Prototyp gebaut. Dieser wurde mit verfügbarer COTS-Hardware (Commercial Off The Shelf) realisiert und steht im MUKdo in Wilhelmshaven (siehe Bild 3). Er umfasst verschiedene Monitore, die aufgabenspezifisch belegt werden können, wobei bei der Ausgestaltung und Anordnung der Software das Konzept (Bild1) zu berücksichtigen ist. Für einen Operateur, dessen Aufgaben hauptsächlich in der Lagebearbeitung liegt, könnte dies z.B. bedeuten, dass sich auf dem zentralen Hauptmonitor ein FÜWES inkl. Kartendarstellung befindet, während sich auf den Touchmonitoren, die im Greifraum angeordnet sind, Sprechstelle sowie Checklisten befinden. Die Flankenmonitoren können z.B. verwendet werden, um Inhalte aus physisch getrennten Netzen darzustellen. Um diese zu bearbeiten, können auch die Eingabegeräte physisch umgestellt werden. Platz für weitere physische Interaktionsgeräte ist gegeben, wie z.B. ein Schlüsselschalter zur Freigabe von Wirkmitteln oder hardwarebasierte Buttons für den haptisch kontrollierten Einsatz zur Vermeidung versehentlicher Bedienung. Als Eingabegeräte sind Tastatur, Joystick und eine schiffsangepasste Maus vorgesehen, die auch mit Handschuhen bedienbar ist. Zudem ist genügend Platz für handschriftliche Notizen, persönliche Dokumentation und die Verstauung von Schutzausrüstung (z. B. Rettungsweste, Helm), vorgesehen.

Flexibilisierung für weitere Anwendungen und Plattformen

In der dargestellten Form ist die Konsole für Operationszentralen größerer Schiffe gut einsetzbar, bei der Entwicklung wurde insbesondere auf Fregatten fokussiert. Das grundlegende Konzept kann jedoch auch an die Bedingungen kleinerer Plattformen angepasst werden, in weiteren Arbeiten wurden daher beispielhafte Umsetzungen für solche Plattformen, bis hin zum Raumangebot eines U-Bootes konzipiert.

Ausblick: Ergonomische Arbeitsplätze für bewegte Plattformen

An der prototypischen Konsole wurden die Erreichbarkeit und die allgemeine Funktionalität des Konzeptes in einer Evaluation erfolgreich nachgewiesen. Ein grundsätzliches Problem bei der Entwicklung von Arbeitsplätzen für seegehende Einheiten besteht jedoch darin, dass bisher keine Evaluation unter kontrollierten Bewegungsbedingungen durchgeführt wird. Daher erarbeitete das Fraunhofer FKIE eine Methodik zur Evaluation von Arbeitsplätzen mithilfe eines Bewegungssimulators. Dafür werden realistische Bewegungsdaten von seegehenden Einheiten aufgezeichnet und an die Bedingungen einer Bewegungssimulation angepasst. Diese Bewegungsdaten dienen als Eingangssignal in eine Bewegungsplattform. Zusammen mit der prototypisch ausgestalteten Konsolenversion und den Bewegungsdaten, bildet die Bewegungsplattform ein Bewegungssimulationssystem für Arbeitsplätze auf seegehenden Einheiten (siehe Bild 4). In Zusammenarbeit mit der WTD81 in Greding, wurde das Bewegungssimulationssystem ausgestaltet, mit erfahrenen Marine-Soldaten evaluiert und wird stetig weiterentwickelt. Mit zukünftigen Weiterentwicklungen des Systems wird die Beurteilung und Optimierung von Arbeitsplätzen auf Schiffen und Booten ermöglicht sowie zusätzliche Anwendungen, z.B. für Training und Ausbildung, realisierbar.