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Verhaltenseffektivität von Alarmen: Experimentelle Untersuchungen zum Einfluss von Reliabilität und Prüfmöglichkeit auf die Anwendung von Heuristiken
Gerard, Nina
Die zunehmende Übertragung von Aufgaben vom Menschen auf die Maschine führte in den letzten Jahren dazu, dass die Rolle des Menschen als aktiver Operateur zunehmend durch die des Überwachers eines Prozesses bzw. zugrundeliegenden Systems ersetzt wurde. Bei der Überwachung komplexer Prozesse, in denen Produktivität und Sicherheit eine übergeordnete Rolle spielen – wie zum Beispiel in der Produktionsindustrie (Chemieanlagen, Kernkraftwerke)– werden Operateure von Alarmsystemen in ihrer Überwachungsaufgabe unterstützt. Diese Systeme geben dem Operateur binäre Hinweise (Alarm oder kein Alarm) über den Zustand des Systems. Um dabei keine kritischen Systemzustände zu verpassen, wird die Reaktionsschwelle eines Alarmsystems üblicherweise sehr niedrig angesetzt, was zum Problem eines hohen Anteils falscher Alarme führt. Um trotz der resultierenden Flut von Alarmen Ressourcen für die Überwachungsaufgabe und mögliche Nebenaufgaben aufrecht zu erhalten, ist eine verbreitete Strategie, einen Großteil von Alarmen zu ignorieren. Diesen sogenannten cry wolf-Effekt findet man überwiegend in Studien, die Probanden in experimentellen Laboruntersuchungen vor die Wahl stellen, den Hinweisen des Alarmsystems blind zu folgen oder diese zu ignorieren. In diesem Zusammenhang können zwei unabhängige Verhaltenstendenzen unterschieden werden: compliance bezeichnet das direkte Befolgen eines Alarms im erwarteten Sinne während die reliance das Ausbleiben einer solchen Reaktion in einer alarmfreien Phase meint. In dieser Arbeit wird in Laborexperimenten die Zuverlässigkeit der Hinweise eines Alarmsystems im Rahmen einer Simulation von Aufgaben von Schichtarbeitern einer chemischen Leitwarte manipuliert. Dabei wird primär untersucht, welchen Einfluss die Möglichkeit, die Hinweise des Alarmsystems durch aktiven Zugriff auf die Rohdaten zu validieren, auf den cry wolf-Effekt hat. Das Reagieren auf einen Hinweis des Systems durch Prüfen der Rohdaten wird als informed compliance bzw. informed reliance bezeichnet. In der ersten Studie verschwand unter der Prüf-Option der cry wolf-Effekt. Dabei unterschieden die Probanden nicht zwischen niedrigen und hohen Zuverlässigkeiten, sondern prüften die Rohdaten auf einem durchgängig hohen Niveau. Erst bei einer sehr hohen Zuverlässigkeit dominierte die compliance über die informed compliance. Selbst eine aufwendigere Operationalisierung des Prüfprozesses konnte die hohe Prüfrate nicht bedeutsam senken (Studie 3). Erst als die Beanspruchung in Form des workloads in einer weiteren Studie durch eine zusätzliche Nebenaufgabe erhöht wurde, tauchte der cry wolf-Effekt in der Bedingung mit der niedrigsten Zuverlässigkeit wieder auf (Studie 4).
Recently, the main task of operators working with complex systems has shifted from actively leading the process to rather passively monitoring the process. This is due to the increased use of alarm systems that are supposed to support the operator in detecting critical events in the underlying system. System failures can lead to severe safety-critical consequences, in particular in high safety environments as in cockpits or power plants and can further lead to substantial additional costs in production processes as in chemical or technical plants. Alarm systems are very sensitive to any divergences of standard values and give binary cues (an alarm vs. no alarm) to the operator so that he can allocate his attention to secondary tasks. In order to prevent the miss of a critical event, the threshold for an alarm is usually set rather low which leads to the problem of increased false alarms. A common strategy of operators to cope with this alarm flood is to ignore an alarm if the reliabililty of the alarm proves to be low. This so-called cry wolf-effect has mainly been found in experimental studies that forced the participants to either directly comply with the cue of the alarm system or to ignore it. In this context, one can distuinguish between two independent behavioral tendencies to a cue of an alarm system: compliance refers to the tendency to react immediately and in the expected way to an alarm whereas reliance means the omission of such a response if the alarm system signals no critical event. The present work aims to analyze behavioral tendencies to cues in a laboratory setting while offering participants the possibility to check the raw data behind a given cue. Reacting to a cue by validating it is referred to as informed compliance (and informed reliance, respectively). The main goal of this thesis is to explore the effect of the cross-checking option on the cry wolf-effect in the context of varying reliabilities. In the first study, the cry wolf-effect was indeed eliminated by a high checking rate throughout four levels of low to high levels of reliability. Only under the condition of a very high reliability the participants started to comply directly with the alarm. Even with a more complex and time-consuming checking procedure as realized in study 3, these results could be replicated. In the final study, only an augmented workload – operationalised by an additional concurrent task – made the cry wolf-effect re-appear in the condition with the lowest reliability.
