Human-Machine Cooperative Decision Making

Diese Dissertation beschäftigt sich mit der gemeinsamen Entscheidungsfindung in der Mensch-Maschine-Kooperation und liefert neue Erkenntnisse, welche von der theoretischen Modellierung bis zu experimentellen Untersuchungen reichen. Zunächst wird eine methodische Klassifikation bestehender Forschung zur Mensch-Maschine-Kooperation vorgenommen und der Forschungsfokus dieser Dissertation mithilfe eines vorgestellten Taxonomiemodells der Mensch-Maschine-Kooperation, dem Butterfly-Modell, abgegrenzt. Darauffolgend stellt die Dissertation zwei mathematische Verhaltensmodelle der gemeinsamen Entscheidungsfindung von Mensch und Maschine vor: das Adaptive Verhandlungsmodell und den n-stufigen War of Attrition. Beide modellieren den Einigungsprozess zweier emanzipierter Kooperationspartner und unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Ursprünge, welche in der Verhandlungs- beziehungsweise Spieltheorie liegen. Zusätzlich wird eine Studie vorgestellt, die die Eignung der vorgeschlagenen mathematischen Modelle zur Beschreibung des menschlichen Nachgebeverhaltens in kooperativen Entscheidungsfindungs-Prozessen nachweist. Darauf aufbauend werden zwei modellbasierte Automationsdesigns bereitgestellt, welche die Entwicklung von Maschinen ermöglichen, die an einem Einigungsprozess mit einem Menschen teilnehmen können. Zuletzt werden zwei experimentelle Untersuchungen der vorgeschlagenen Automationsdesigns im Kontext von teleoperierten mobilen Robotern in Such- und Rettungsszenarien und anhand einer Anwendung in einem hochautomatisierten Fahrzeug präsentiert. Die experimentellen Ergebnisse liefern empirische Evidenz für die Überlegenheit der vorgestellten modellbasierten Automationsdesigns gegenüber den bisherigen Ansätzen in den Aspekten der objektiven kooperativen Performanz, des menschlichen Vertrauens in die Interaktion mit der Maschine und der Nutzerzufriedenheit. So zeigt diese Dissertation, dass Menschen eine emanzipierte Interaktion mit Bezug auf die Entscheidungsfindung bevorzugen, und leistet einen wertvollen Beitrag zur vollumfänglichen Betrachtung und Verwirklichung von Mensch-Maschine-Kooperationen

Zur Verbundintelligenz integrierter Mensch-Computer-Teams:ein organisationstheoretischer Ansatz

Der Beitrag führt zunächst in neuere organisationstheoretische Arbeiten zur "Organisatorischen Intelligenz" ein. Diese setzen u.a. voraus, kognitive menschliche und maschinelle Arbeit durch entsprechenden Einsatz informationstechnischer Maßnahmen organisatorisch zu integrieren. Die Berücksichtigung aktueller Anforderungen an die Führungsorganisation (Dezentralisierung und Delegation, Kooperation statt zentraler Vorgaben, Erweiterung der Bereichsautonomie) führt zu dem auf den Kooperationsparadigmen der Informatik basierenden Vorschlag einer föderativen Informationssystemarchitektur. Diese enthält als einen wesentlichen Bestandteil ein wissensbasiertes Koordinationsmanagement, welches die Arbeit integrierter Mensch-Computer-Teams wirkungsvoll unterstützt und das Verhalten kooperativ-intelligenter Informationssysteme an den Zielen der Organisatorischen Intelligenz auszurichten erlaubt

Bediener-Assistenzsysteme für Verarbeitungsmaschinen – Konzepte & Visionen: VVD-Anwenderforum 2017 am 26.09.2017 in Dresden

Auch mit modernster Technik und Maschinen ist der Mensch aus der Produktion nicht wegzudenken. Bediener mit Erfahrung sind elementar wichtig für effiziente Produktionsprozesse und bleiben unersetzbar – so die Theorie. In der Praxis fehlt den Unternehmen allerdings zunehmend gut ausgebildetes Fachpersonal. Lange Stillstandszeiten und hohe Ausschussmengen können die Folge sein. Gemeinsam mit Ihnen und weiteren Vertretern aus Wissenschaft und Industrie wollen wir uns mit neuen Konzepten und Visionen selbstlernender Bediener-Assistenzsysteme auseinandersetzen, - psychologische Aspekte, - die Nutzung von Augmented und Virtual Reality sowie - selbstlernende Systeme (künstliche Intelligenz) vorstellen und anschließend diskutieren.:1. Dr. Peter Golz (VDMA, Frankfurt am Main): Der Mensch im Produktionsumfeld 2. Dr. Romy Müller (TU Dresden, Professur für Ingenieurpsychologie und angewandte Kognitionsforschung): Mensch-Maschine-Kooperation in hochautomatisierten Systemen 3. Andre Schult (Fraunhofer IVV Dresden): Selbstlernendes Bediener-Assistenzsystem 4. Harald Wolf (Hassia Verpackungsmaschinen GmbH, Ranstadt): Mensch-Maschine im internationalen Umfeld 5. Ulf Heinemann (Robotron Datenbank- Software GmbH, Dresden): Störungserkennung durch Motorstromanalysen in Produktionsstraßen 6. Tilman Klaeger (Fraunhofer IVV Dresden): Maschinelles Lernen am Fraunhofer IVV Dresden 7. Patrick Marchion (Dividella AG, Grabs, CH): Augmented Reality für Wartung und Bedienun

AR-Brillen und Exoskelette in der Baubranche: einfache Entlastungsversprechen gegenüber komplexen Mensch-Maschine-Konfigurationen

Tragbare digitale Technologien wie Exoskelette oder AR-Brillen versprechen in der Baubranche als zukünftige "Verschmelzung" von Mensch, Maschine und Software, schwere körperliche Arbeit und kognitiv komplexe Tätigkeiten zu erleichtern. Um Risiken und neue Formen der Belastung zu minimieren, kommt es allerdings auf eine kluge Integration von menschlicher und künstlicher Handlungsfähigkeit an. Gegenwärtig befinden sich Exoskelette und AR-Softwarelösungen für die Bauwirtschaft noch in der Entwicklung. Die versprochenen Entlastungseffekte stützen sich auf ingenieur- und informationswissenschaftliche Annahmen, Erfahrungswerte aus anderen Anwendungskontexten (Automobilindustrie) sowie auf technikeuphorische Darstellungen (Werbung). Der Beitrag stellt auf der Basis von Dokumentenanalysen und Leitfadeninterviews verschiedene Annahmen über Entlastungseffekte durch digitale Unterstützungstechnologien vor und diskutiert ihre Realisierungschancen anhand von typisierten Mensch-Maschine-Konfigurationen im Bausektor.Wearable digital technologies such as exoskeletons or augmented reality (AR) glasses promise to facilitate heavy physical work and cognitively complex activities in the construction industry as a future "fusion" of humans, machines and software. However, to minimize possible risks and new forms of stress, it is important to integrate human and artificial capabilities in a clever way. At present, exoskeletons and AR software solutions for the construction indus-try are still in development. The promised assistance and relief effects are based on assumptions from engineering and information science, experiences from other application contexts (automotive industry) as well as on technology euphoria in advertisement. Based on document analyses and guideline interviews, this article introduces visions of relief effects through digital assistive technologies and discusses their chances of realisation on the basis of typified human-machine configurations in the construction sector

Zentrale, objektorientierte Situationsrepräsentation angewandt auf die Handlungsziele eines Cockpitassistenzsystems

Das Situationsverständnis kognitiver Systeme zum Zwecke einer Verbesserung der Kooperationsfähigkeit zwischen dem Menschen und der Maschine weiter zu steigern, ist Ziel der Arbeit. Beschrieben ist ein neuartigen Systemansatz, der wesentlich dazu beiträgt, eine konsistente, zielorientierte Funktionsweise der kognitiven Teilfunktionen eines kognitiven Assistenzsystems sicherzustellen. Das Situationswissen des Assistenzsystems ist hierfür in symbolischer Form als dessen amp;quot;mentaler Zustandamp;quot; repräsentiert. Dies ist eine wichtige Voraussetzung für die Fähigkeit des Assistenzsystems, seine Handlungsziele für eine effektive Kooperation mit der Cockpitbesatzung und die daraus abgeleiteten Handlungen selbst zu erläutern, d.h. erklären zu können. Für den Aufbau der Arbeit wurde eine Struktur gewählt, die dem Entwurfsprozess objektorientierter Systeme entspricht. Die entwickelten Konzepte werden frühzeitig im Standard der Unified Modelling Language (UML) dargestellt. Es werden zunächst im Rahmen der Analyse der Anforderungen die Leistungsmerkmale an eine zentrale, objektorientierte Situationsrepräsentation definiert. Die Voraussetzung für die Umsetzung dieser Anforderungen, insbesondere für eine effektive Mensch-Maschine-Kooperation, ist die maschinelle Analyse der Situation. Im Rahmen der Systemanalyse wird die Funktionsweise der maschinellen Situationsanalyse aus den Erkenntnissen der menschlichen Informationsverarbeitung abgeleitet. Die Grundlagen der Kognition werden zur Analyse des Gesamtsystems erörtert. Auf Basis des gewonnenen Systemansatzes wird ein Entwurf erstellt, welcher den gestellten Anforderungen an eine zentrale, objektorientierte Situationsrepräsentation genügt. Die für die Modellbildung entscheidende Aufgabe der Wissenserhebung wird behandelt und es wird die Frage beantwortet, welche Repräsentationsform für das gewonnene Wissen herangezogen werden kann, die für Mensch wie Maschine verständlich ist. Die Umsetzung der zentralen, objektorientierten Situationsrepräsentation in eine geeignete Software-Architektur erfolgt mit Hilfe standardisierter Entwicklungsverfahren unter Berücksichtigung von etablierten Ansätzen, die dem Fachgebiet der künstlichen Intelligenz entnommen werden. Die Modellbildung zielt hier auf den Anwendungsfall eines militärischen Transportfluges. Basierend auf den erarbeiteten Methoden zu Wissensakquisition und Wissensrepräsentation erfolgt die Erstellung entsprechender expliziter amp;quot;mentaleramp;quot; Modelle. Die Erprobung der zentrale, objektorientierte Situationsrepräsentation erfolgt hinsichtlich des Modells der Handlungsziele unter Laborbedingungen anhand aufgezeichneter Daten, die während der Flugversuchserprobung eines kognitiven Cockpitassistenzsystems gewonnen wurden. Die Bewertung der Kompliziertheit der Situation und die auftretende Situationskomplexität sind Teil der quantitativen Untersuchungen. Ziel der qualitativen Untersuchung ist es, die in den Systementwurf eingeflossenen Anforderungen anhand möglichst realitätsnaher Belastungen zu bestätigen

Mensch-Maschine-Interaktion

Wachsmuth I. Mensch-Maschine-Interaktion. In: Stephan A, Walter S, eds. Handbuch Kognitionswissenschaft. Stuttgart Weimar: J.B. Metzler; 2013: 361-364