Kognitive Anforderungsanalyse zur Ableitung von Trainingsmodellen zur Steuerung technischer Systeme

Moderne Kraftwerke, aber auch Mineralöl verarbeitende und (petro-)chemische Produktionsanlagen sind nahezu ausnahmslos mit computergestützten Prozessleitsystemen ausgerüstet. Zur Qualifikation der Mitarbeiter/innen werden u.a. dynamische Prozesssimulatoren eingesetzt. Ziele des Trainings am Simulator sind der Aufbau und die Aufrechterhaltung von prozeduralem Handlungswissen, die Analyse und Vermittlung von Systemzusammenhängen und Handlungsalternativen sowie die Vermittlung der Systemdynamik bei verschiedenen Systemzuständen. Bislang sind diese Trainingsprogramme im allgemeinen nicht explizit didaktisch gestaltet (ggf. implizit durch die Trainer), eine empirische Grundlage für eine strukturierte Gestaltung fehlt (Für Kernkraftwerke gilt hier jedoch der Systematic Training Approach der International Atomic Energy Agency). Die Simulatortrainings werden von Trainern durchgeführt, die sich vorallem durch ihre fachliche Expertise auszeichnen und einen allgemeinen erwachsenendidaktischen Kurs besucht haben. Eine spezielle Didaktik zum Systemverständnis im Allgemeinen wurde bisher unter kognitions- und instruktionspsychologischen Gesichtspunkten noch nicht entwickelt.
In der Psychologie wird dieser Themenbereich in der Arbeitspsychologie (z.B. bei Ulich, 2001; Hacker, 1996) im Rahmen der kognitiven Ergonomie z.B. bei Reason (1994) oder bei Rasmussen (1980) und in der Allgemeinen Psychologie im Rahmen des komplexen Problemlösens thematisiert (Kluwe, 1991; Funke, 2001; Frensch & Funke, 1995). Dabei ist vor allem untersucht worden, welche Schwierigkeiten Bediener/innen solcher technischer Anlagen und Systeme mit der Kausalität und der Komplexität haben, und welche Fehler sie bei der Berücksichtigung von Prozessen im Zeitverlauf oder mit der Abschätzung exponentieller Entwicklungen begehen. Denn ca. 88% der schweren Unfälle in der Industrie seien auf "menschliches Versagen" zurückzuführen (Salminen & Tallberg, 1996).
Während für die Trainings zur Fehlerdiagnose bei Bedienungs- und Wartungstätigkeiten schon vereinzelte evaluierte didaktische Ansätze existieren (Kostopoulou & Duncan, 2001; Schaper & Sonntag, 1998), sind die Trainingsprinzipien für Simulatortrainings in Kraftwerken weitgehend nicht untersucht. Es sind keine Konstruktionsrationale für die Entwicklung von wirksamen Trainingsmethoden für den optimierten Umgang mit komplexen technischen Anlagen bekannt. Seit Dörner et al. (1983/1994) in den Experimenten zu "Lohhausen" diverse Defizite menschlichen Denkens beim komplexen Problemlösen aufdeckte, ist interessanterweise wenig dazu geforscht worden, wie diesen kognitiven Defiziten begegnet werden kann.
In dem geplanten Projekt werden die kognitiven Anforderungen an Bedienungs- und Überwachungstätigkeiten für Simulatortrainings und ähnlichen technischen Anlagen erarbeitet, definiert und zur Ableitung von Konstruktionsrationalen zur Entwicklung von Trainingsmodellen genutzt. Eine besondere Herausforderung wird es dabei sein, die bisher als "implizit" geltenden Informationsverarbeitungsprozesse oder Wissensbestandteile zu definieren sowie die Prozesse der Planung und Planausführung zur Steuerung technischer Systeme zu beschreiben, die sich aus den Systemcharakteristika ergeben. Nach dem die kognitiven Anforderungen definiert sind, gilt es zu prüfen, inwieweit diese erlern- und trainierbar sind. Die bisherigen Untersuchungen dazu kommen diesbezüglich zu einem höchst differenzierenden Zwischenfazit. Die Vermittlung von "objektivem Wissen" alleine reicht auf jeden Fall nicht, um Steuerungsleistungen zu verbessern, selbst wenn das "objektive Wissen" an Beispielen eingeübt wird. Viel mehr scheint es, noch eine Vielzahl von ungeklärten Varianzquellen für Steuerungsprobleme zu geben, die es zu untersuchen gilt.
In einer Kombination aus Laboruntersuchungen in der ersten Projekthälfte und quasi-experimenteller Feldforschung (und einer Kontextualisierung) in der zweiten Projekthälfte sollen die Grundlagenergebnisse auf betriebliche Fragestellungen des Simulatortrainings den Kraftwerken Beznau, Mühleberg, Gösgen und Leibstadt übertragen werden. Für die KSA (Eidgenössische Kommission für die Sicherheit von Kernanlagen) ist das Simulatortraining einer der wichtigsten und wirkungsvollsten Teile der Ausbildung und Wiederholungsschulung (KSA Tätigkeitsbericht 2003, KSA Report No. 04-00 vom 30. Juni 2004). Denn Lernen in der Arbeit selbst kommt hier wenig zum Zug, da die Maxime lautet, an der wirtschaftlichen Grenze zu fahren und gleichzeitig einen stabilen Betriebszustand aufrecht zu erhalten.