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A REFERENCE ARCHITECTURE FOR HUMAN CYBER PHYSICAL SYSTEMS - PART II: FUNDAMENTAL DESIGN PRINCIPLES FOR HUMAN-CPS INTERACTION

Bengler, Klaus und Damm, Werner und Lüdtke, Andreas und Rieger, Jochem W. und Austel, Benedikt und Biebl, Bianca und Fränzle, Martin und Hagemann, Willem und Held, Moritz und Hess, David und Ihme, Klas und Kacianka, Severin und Kerscher, Alyssa und Forrest, Lain und Lehnhoff, Sebastian und Pretschner, Alexander und Rakow, Astrid und Sonntag, Daniel und Sztipanovits, Janos und Schwammberger, Maike und Schweda, Mark und Unni, Anirudh und Veith, Eric (2023) A REFERENCE ARCHITECTURE FOR HUMAN CYBER PHYSICAL SYSTEMS - PART II: FUNDAMENTAL DESIGN PRINCIPLES FOR HUMAN-CPS INTERACTION. ACM Transactions on Cyber-Physical Systems. Association for Computing Machinery (ACM). doi: 10.1145/3622880. ISSN 2378-962X.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
4MB

Offizielle URL: https://dl.acm.org/doi/10.1145/3622880

Kurzfassung

As automation increases qualitatively and quantitatively in safety-critical human cyber-physical systems, it is becoming more and more challenging to increase the probability or ensure that human operators still perceive key artefacts and comprehend their roles in the system. In the companion paper, we proposed an abstract reference architecture capable of expressing all classes of system-level interactions in human cyber-physical systems. Here we demonstrate how this reference architecture supports the analysis of levels of communication between agents and helps to identify the potential for misunderstandings and misconceptions. We then develop a metamodel for safe human machine interaction. Therefore, we ask what type of information exchange must be supported on what level so that humans and systems can cooperate as a team, what is the criticality of exchanged information, what are timing requirements for such interactions, and how can we communicate highly critical information in a limited time frame in spite of the many sources of a distorted perception. We highlight shared stumbling blocks and illustrate shared design principles, which rest on established ontologies specific to particular application classes. In order to overcome the partial opacity of internal states of agents, we anticipate a key role of virtual twins of both human and technical cooperation partners for designing a suitable communicatio

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/197983/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A REFERENCE ARCHITECTURE FOR HUMAN CYBER PHYSICAL SYSTEMS - PART II: FUNDAMENTAL DESIGN PRINCIPLES FOR HUMAN-CPS INTERACTION
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bengler, KlausTechnische Univesität München, Institute of ErgonomicsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Damm, WernerCarl von Ossietzky Universität OldenburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lüdtke, Andreasandreas.luedtke (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2219-8391NICHT SPEZIFIZIERT
Rieger, Jochem W.jochem.rieger (at) uni-oldenburg.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Austel, Benediktbenedikt.austel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7483-8103NICHT SPEZIFIZIERT
Biebl, BiancaTechnische Universität MünchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fränzle, MartinCarl von Ossietzky Universität Oldenburg, Oldenburg, Germanyhttps://orcid.org/0000-0002-9138-8340NICHT SPEZIFIZIERT
Hagemann, Willemwillem.hagemann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9138-8340NICHT SPEZIFIZIERT
Held, MoritzCarl von Ossietzky Universität OldenburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hess, DavidVanderbilt UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ihme, KlasKlas.Ihme (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-7911-3512NICHT SPEZIFIZIERT
Kacianka, SeverinTechnische Universität MünchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kerscher, AlyssaVanderbilt UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Forrest, LainVanderbilt UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lehnhoff, SebastianCarl von Ossietzky Universität OldenburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pretschner, AlexanderTechnische Universität MünchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rakow, AstridCarl von Ossietzky Universität OldenburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sonntag, DanielCarl von Ossietzky Universität OldenburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sztipanovits, JanosVanderbilt University, Nashville, TNNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schwammberger, MaikeCarl von Ossietzky Universität OldenburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schweda, MarkCarl von Ossietzky Universität OldenburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Unni, AnirudhCarl von Ossietzky Universität OldenburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Veith, EricOFFIS e.V. OldenburgNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:20 September 2023
Erschienen in:ACM Transactions on Cyber-Physical Systems
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1145/3622880
Verlag:Association for Computing Machinery (ACM)
Name der Reihe:A References Architecture for Human Cyber Physical Systems
ISSN:2378-962X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:CCS CONCEPTS, Human-computer interaction, Interaction Design process and methods, HCI theory, concepts, and mode
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Straßenverkehr
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V ST Straßenverkehr
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - V&V4NGC - Methoden, Prozesse und Werkzeugketten für die Validierung & Verifikation von NGC, V - KoKoVI - Koordinierter kooperativer Verkehr mit verteilter, lernender Intelligenz
Standort: Oldenburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Systems Engineering für zukünftige Mobilität
Hinterlegt von: Austel, Benedikt
Hinterlegt am:11 Okt 2023 12:07
Letzte Änderung:12 Apr 2024 11:03

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