Entwurf und Evaluation einer kollaborativen, simulationsbasierten Lernumgebung für das Flughafenmanagement

Kurzfassung

Der Luftverkehr in Europa steht vor der Herausforderung, dass steigende Verkehrszahlen und limitierte Ressourcen zu höheren Verspätungen führen. Die Engpässe im System sind schwer vorherzusagen und die Auswahl geeigneter Gegenmaßnahmen ist für die Operateure eine Herausforderung. Diese Herausforderung wird durch die Covid19 Hygiene- und Einreiseregelungen des Jahres 2020 verstärkt, da hier spontane Kapazitäts- und Nachfrageeinschränkungen auftreten. In diesem Zusammenhang spielen die Flughäfen eine zentrale Rolle: Durch einen effektiven Einsatz der hier vorhandenen Ressourcen können die Auswirkungen von Störungen minimiert und die Übertragung von Verspätungen auf andere Flüge verhindert werden. Flughafenbetrieb, Flugsicherung, Fluglinien, Bodenabfertiger und europäisches Netzwerkmanagement stimmen im Flughafenmanagement den Ressourceneinsatz ab. Verschiedene Studien zeigen, dass es in dieser Abstimmung noch Defizite gibt, so dass betriebliche Potentiale ungenutzt bleiben. Ein Ansatz, um die Abstimmung zu optimieren, ist die Schulungen der Akteure im Flughafenmanagement. Eine solche Schulung muss den folgenden Anforderungen genügen: - Realitätsnahe Schulung: Die Schulung muss die Flughafenprozesse in ihrer Komplexität, mit den zugehörigen Abhängigkeiten und den lokalen Besonderheiten, abbilden. - Sichere Schulung: Die Schulung darf Passagieren und Personal nicht gefährden. - Umfassende Schulung: Die Schulung muss wiederholbar alltägliche Situationen und seltene, nicht beeinflussbare Ereignisse abbilden. - Kollaborative Schulung: Die Schulung muss alle beteiligten Organisationen, trotz unterschiedlicher Personaleinsatzplanung und Konkurrenzen, integrieren. Die vorliegende Dissertation adressiert diese vier Herausforderungen durch die Kombination eines problemorientierten Lernansatzes mit dem Konzept der Human-In-The-Loop Simulation und dem zusätzlichen Einsatz eines virtuellen Agenten. Mit diesem Ansatz können risikobehaftete und seltene Ereignisse in der Simulation abgebildet werden, ohne dass eine Gefahr für den operationellen Betrieb oder die Schulungsteilnehmer besteht. Über die Arbeitsplätze und die Simulationsdynamik wird ein realitätsnaher Eindruck vermittelt. Der virtuelle Agent CLAUDI modelliert das Verhalten von Akteuren, die nicht an der Schulung teilnehmen. Die erstellte Schulung wurde im Rahmen von zwei Vorstudien und einer Hauptstudie evaluiert. Die Vorstudien überprüften die Benutzungsschnittstellen und den virtuellen Agenten. In der Hauptstudie erlernte eine Gruppe operationeller Experten des Flughafens Oslo die Handhabung neuer Werkzeuge zur verbesserten Planung ihres Schneebetriebs. Die erwartete Reduzierung der Wiederherstellungszeit konnte zwar nicht belegt werden, die Wirksamkeit des Trainingskonzepts wird aber durch die Absage von Flügen gezeigt. Zum Ende der Schulung waren die Teilnehmer in der Lage 50% der Flüge frühzeitig abzusagen (gegenüber 3% zum Schulungsbeginn). Frühe Flugabsagen reduzieren die Kosten der Fluglinie und erhöhen den Passagierkomfort. Die Passagiere werden rechtzeitig informiert und können auf andere Flüge umgebucht werden.