Kernergebnisse der analytischen Anforderungsdefinition

Die analytische Anforderungsdefinition gliedert sich, wie in der Mikromethodik (Kap. 4.1) erläutert, in Stakeholder-, Aufgaben-, und Situationsanalyse.

4.3.1 Stakeholder-Analyse

Für das FAS zur kraftstoffeffizienten, automatisierten Fahrzeuglängsführung können als re-levante Stakeholder Transportunternehmer, Berufskraftfahrer sowie Politik und Gesell-schaft identifiziert werden.

Der Lkw stellt aus wirtschaftlicher Sicht ein Investitionsgut dar. Folglich muss die Anschaf-fung eines FAS aus Sicht der Transportunternehmer unternehmerisch sinnvoll sein, indem sich die Anschaffungskosten über verringerte Betriebskosten amortisieren lassen [Kit06,

S. 1f]. Neben den entscheidenden Aspekten der Wirtschaftlichkeit und Zeiteffizienz ist für Transportunternehmer die Kundenzufriedenheit wichtig.

Aus Sicht von Politik und Gesellschaft sind neben der Verkehrssicherheit Aspekte wie Emis-sionsreduktion, Ressourcenschonung und ein hoher Verkehrsfluss relevant.

Fahrern bedeutet neben dem Aspekt der Sicherheit ein angenehmes Arbeiten und Leben im Lkw viel. Bei Fahrern schwerer Lkw handelt es sich um Berufskraftfahrer mit regelmäßi-ger Weiterbildungspflicht [Dör15, S. 1012]. 98,3 % der Berufskraftfahrer sind männlich [Bun15c, S. 7]. Das Arbeitsumfeld ist geprägt von einem hohen Zeit- und Termindruck so-wie langen [Loh14, S. 53] und vorrangig im Fernverkehr unregelmäßigen Arbeitszeiten [Bun15c, S. 10]. Dabei sind gesetzlich vorgeschriebene Lenk- und Ruhezeiten einzuhalten [Dör15, S. 1011]. Zusätzliche Beanspruchungen können sich durch die hohe Verkehrs-dichte sowie die kontinuierliche, lange Fahrleistung ergeben [Dör15, S. 1014].

Des Weiteren verschiebt sich das Beanspruchungsprofil von Lkw-Fahrern zunehmend vom physiologischen in den mentalen Bereich [Eve09, S. 61]. Hintergrund dieser Entwicklung sind einerseits ergonomische und technische Verbesserungen bei gleichzeitig steigendem Anteil von Kontroll- und Steuerungsaufgaben durch zunehmende Informations- und Kom-munikationstechnologie im Fahrzeug [Eve09, S. 61].

Die Berufsgruppe der Lkw-Fahrer weist eine schiefe Altersstruktur auf mit einem Anteil von 25,5 % an über 55 Jährigen [Bun15c, S. 7]. Bei der Auslegung der HMI-Ebene und Gestal-tung der Interaktion gilt es, die veränderten Fähigkeiten älterer Fahrer im Informationsver-arbeitungsprozess zu berücksichtigen [Abe15, S. 8ff]. Des Weiteren nutzt ein Lkw-Fahrer im Verteilerverkehr meist mehrere Lkw, was die Bedeutung eines intuitiv verständlichen HMI hervorhebt.

Die Erkenntnisse der Stakeholderanalyse bilden die Rahmenbedingungen für die Anforde-rungsdefinition und fließen in die HMI-Konzeptentwicklung und -evaluation (Kapitel 5) ein.

4.3.2 Aufgabenanalyse

Im Rahmen der Aufgabenanalyse sollen die nötigen Wahrnehmungs- und Entscheidungs-prozesse des Fahrers zur Überwachung der automatisierten Längsführung untersucht wer-den. Die Aufgabenanalyse basiert auf den Erkenntnissen der Geschwindigkeitswahrneh-mung (Kap. 2.1.2.2) sowie der Gefahrenkognition (Kap. 2.1.2.3).

Nach [Wic04, S. 39] dient die Aufgabenanalyse als „(…) a way of systematically describing human interaction with a system to understand how to match the demands of the system to human capabilities.” Grundsätzlich muss zwischen Zielen, Funktionen und Aufgaben unter-schieden werden [Wic04, S. 39]. Unter Zielen werden, neben der Kraftstoffeffizienz, Sicher-heit und Fahrkomfort verstanden (Kap. 4.3.1). Die vom Fahrer auszuführende Funktion ist das permanente Überwachen der automatisierten Längsführung. Die hierfür nötigen Aufga-ben lassen sich durch ein Aktivitätsdiagramm in der „Unified Modeling Language“ (UML) [Kec11, S. 256ff] modellieren (Abbildung 4-3).

Abbildung 4-3: Aktivitätsdiagramm der Aufgaben des Fahrer bei der Überwachung der automatisierten, kraftstoffeffizienten Fahrzeuglängsführung

Nach der Aktivierung des FAS hat der überwachende Fahrer die Aufgabe, die vom FAS eingeregelte Ist-Geschwindigkeit (vist) mit seiner erwarteten Geschwindigkeit (verwartet) zu vergleichen. Während der Fahrer die Ist-Geschwindigkeitüber verschiedene Sinnesmoda-litäten wahrnehmen kann (Kap. 2.1.2.2), ermittelt er seine erwartete Geschwindigkeit auf Basis seines mentalen Modells sowie der zur Verfügung stehender Informationen aus HMI-Ebene und Fahrsituation.

Stimmt die Ist-Geschwindigkeit mit der erwarteten Geschwindigkeit überein, so wiederholt der Fahrer diesen Vergleich für die vorausliegende Situation. Ist vist kleiner als verwartet, führt er eine Akzeptanzabwägung durch. In Abhängigkeit der individuellen Akzeptanzschwelle entscheidet sich der Fahrer entweder für einen Systemeingriff, der das FAS deaktiviert oder er beobachtet die Situation weiter, indem er einen weiteren Vergleich von vist und verwartet

ausführt.

Sollte vist größer als verwartet sein, findet eine Kritikalitätsabwägung durch den Fahrer statt.

Liegt die Differenzgeschwindigkeit oberhalb der individuellen, situationsspezifischen Kriti-kalitätsschwelle des Fahrers, so greift er in das System ein. Befindet sich die Differenz dagegen (noch) unterhalb der Kritikalitätsschwelle, führt der Fahrer einen erneuten Ver-gleich zwischen vist und verwartet aus. Die individuelle Kritikalitätsschwelle kann abhängig sein von der persönlichen Risikoaffinität und dem Systemvertrauen. Beides kann wiederum ab-hängig sein von der vom Fahrer wahrgenommenen Fahrsituation.

Die Frequenz der Ausführung des Geschwindigkeitsvergleichs kann abhängen vom Fah-rerzustand sowie dem situativen Vertrauen des Fahrers in das FAS.

Zusammenfassend ist der Systemeingriff bedingt durch die Häufigkeit des Geschwindig-keitsabgleichs sowie der individuellen Akzeptanz- und Kritikalitätsschwelle.

4.3.3 Situationsanalyse

Ziel der Situationsanalyse ist die Untersuchung des Situationsablaufs, um mögliche Prob-leme und Herausforderungen des Fahrers in Abhängigkeit verschiedener Situationsphasen zu ermitteln.

Für die Analyse wird eine Situation mit hohem Informationsungleichgewicht gewählt. Abbil-dung 4-4 zeigt die vorausschauende Regelung des FAS auf eine von Rot auf Grün wech-selnde Lichtsignalanlage (LSA) im Vergleich zur manuellen Geschwindigkeitswahl.

Abbildung 4-4: Phasenmodell des Situationsablaufs bei Regelung auf eine Lichtsignalanlage als dynami-sches Infrastrukturelement [Sto16, S. 17]

In der gesamten Phase 1 befindet sich die LSA außerhalb des möglichen Sichtbereichs des Lkw-Fahrers. Zu Beginn dieser Phase leitet das FAS durch Ausrollen eine Geschwindig-keitsreduktion ein, um die Grüne-Welle zu erreichen. Diese Geschwindigkeitsänderung kann der Fahrer wahrnehmen (Kap. 2.1.2.2).

Folglich benötigt der Fahrer aufgrund des Informationsungleichgewichts Informationen durch das HMI, um das Verhalten des FAS plausibilisieren zu können.

Das Informationsungleichgewicht wird weiter verstärkt mit dem Beginn der Phase 2. Ab hier kann der Fahrer die rote Phase der LSA wahrnehmen. Der tatsächliche Wahrnehmungs-zeitpunkt ist abhängig vom augenblicklichem Fahrerzustand sowie der individuellen Wahr-nehmungsfähigkeit. In Phase 2 regelt das FAS entgegen der Intuition des Fahrers, was von den Lkw-Fahrern der Fokusgruppe als besondere Schwierigkeit bezeichnet wurde.

Unter Anwendung der Aufgabenanalyse (Kap. 4.3.2) muss der Fahrer mit den Informatio-nen aus der HMI-Ebene seine erwartete Geschwindigkeit (verwartet) anpassen können, um einen Systemeingriff aufgrund der Akzeptanzabwägung zu verhindern.

Demnach stellt in Phase 1 und 2 die Wirksamkeit des FAS eine Herausforderung dar, weil unerwünschte Systemeingriffe das Potential der Kraftstoffeffizienz reduzieren. Probleme können durch mangelndes Vertrauen in das FAS sowie eine nicht angepasste, erwartete Geschwindigkeit (verwartet) entstehen.

Erst zu Beginn der Phase 3 wechselt die Lichtsignalanlage auf die grüne Phase. Ab hier kann der Fahrer das Verhalten des FAS mit der Realität abgleichen. Folglich können in Phase 3 Probleme durch übersteigertes Vertrauen verursacht werden. Dieses kann zu un-zureichender Überwachung, höherer Risikobereitschaft und zu geringem Verantwortungs-gefühl führen [Bar98, S. 117]. Dadurch kann im Fall von nicht situationsgerechtem Verhal-ten des FAS die Kontrollierbarkeit und folglich die Sicherheit gefährdet sein.

Zusammenfassend lässt sich aufgrund des Informationsungleichgewichtes ein Informati-onsbedarf ableiten, der es dem Fahrer in Phase 1 und 2 ermöglicht, das Situationsverhalten zu antizipieren. Weiterhin sollen in Phase 3 einem übersteigerten Vertrauen und damit

ein-Die Situationsanalyse zeigt den Informationsbedarf des Fahrers in den jeweiligen Situati-onsphasen. Die Informationen der HMI-Ebene ermöglichen die Überwachung des FAS, för-dern angemessenes Vertrauen und erlauben eine aktivere Rolle des Fahrers.