JULKAISTUT TIETEELLISET ARTIKKELIT

The relationship between the dynamic model of crew resource management and line operational safety audits

Harris, D., Mansikka, H., & Virtanen, K. (2021). The relationship between the dynamic model of crew resource management and line operational safety audits. International journal of human factors and ergonomics, 8(4), 319-330.

International Civil Aviation Organization (ICAO) and International Air Transport Association (IATA) ovat linjanneet liikennelentäjien ohjaamoyhteistyön (Crew Resource Management, CRM) perusperiaatteet. Mansikka et al. kuvasivat vuoden 2019 artikkelissaan CRM prosessit yksinkertaisena Input-Process-Output (IPO) mallina. Tässä artikkelissa esitellään miten Line Operational Safety Audit:n (LOSA) periaatteet liittyvät suoraan Mansikka et al. aiemmin esittelemään IPO-malliin.

Team situation awareness accuracy measurement technique for simulated air combat - Curvilinear relationship between awareness and performance

Mansikka, H., Virtanen, K., Uggeldahl, V., & Harris, D. (2021). Team situation awareness accuracy measurement technique for simulated air combat-Curvilinear relationship between awareness and performance. Applied ergonomics, 96, 103473.

Tässä artikkelissa kuvataan uusi menetelmä tiimin tilannetietoisuuden määrittämiseksi. Menettely perustuu Klein et al. vuonna 1989 esittelemään Critical Decision Method:iin. Uusi menetelmä kehitettiin ja testattiin simulaattoriharjoituksessa, jossa lensi 39 F/A-18 lentäjää neljän ohjaajan parvina – eli tiimeinä. Selvitettäessä tiimin tilannetietoisuuden ja suorituskyvyn suhdetta havaittiin, että tiimin tilannetietoisuuden ja suorituskyvyn suhde ei ole lineaarinen. Toisin kuin aiemmin on yleensä ajateltu, suorituskyky parantuminen hidastuu tiimin tilannetietoisuuden parantuessa. Tulosten perusteella tiimin tilannetietoisuuden parantumisella saavutetaan siis suorituskyvyn kannalta suurimmat hyödyt tilanteissa, joissa tiimin tilannetietoisuus on huono. Artikkeli on julkaistu vuonna 2021 Applied Ergonomics lehdessä.

Retrospective Verbal Probing in Evaluation of Pilots’ Situation Models in Simulated Air Combat

Mansikka, H., Virtanen, K. and Harris, D. (2020). Retrospective Verbal Probing in Evaluation of Pilots’ Situation Models in Simulated Air Combat. In, J. Eaglestone, & M. Causse (Eds.) European Association of Aviation Psychology 2020 proceedings, 73-82

Jotta hävittäjälentäjä olisi tehtävässään tehokas, hänen tilannetietoisuutensa tulisi vastata objektiivista todellisuutta. Toisin sanoen lentäjän käsitys ympäröivästä todellisuudesta tulisi olla mahdollisimman lähellä todellisuutta. Tässä tutkimuksessa tilannetietoisuuden tarkkuutta ja oikeellisuutta mitattiin vertaamalla lentäjän tietoa tilannetietoisuuteen liittyvien ilmataistelun osatekijöiden tilasta niiden todelliseen tilaan. Vertailu tehtiin käyttämällä ns. retrospective verbal probing-menetelmää. Tutkimuksessa 28 F/A-18 lentäjää lensi simuloituja ilmataistelulentoja, joissa tehtävien kompleksisuutta manipuloitiin. Tutkimuksessa retrospective verbal probing-menetelmällä kyettiin tunnistamaan eroja lentäjien tilannetietoisuudessa kun vertailtiin ohjaajien tilannetietoisuutta yksinkertaisten ja monimutkaisten ilmataistelulentojen välillä. Tutkimuksen tulokset ovat merkittäviä siksi, että mitattaessa tilannetietoisuutta retrospective verbal probing-menetelmällä, voidaan välttyä rajoitteista jotka liittyvät freeze probe- ja itsearviointimenetelmien käyttöön.

Measurement of team performance in air combat – have we been underperforming?

Mansikka, H., Virtanen, K., Harris, D., & Jalava, M. (2021). Measurement of team performance in air combat–have we been underperforming?. TheoreTical issues in ergonomics science, 22(3), 338-359.

Tässä artikkelissa esitellään ilmataistelun malli, joka kuvaa ilmataistelun dynaamisena systeeminä. Mallissa kuvataan miten ilmataistelun eri elementit ovat keskenään vuorovaikutuksessa. Mallin tavoitteena on parantaa tapaa, jolla hävittäjälentäjien muodostamien tiimien suorituskykyä ilmataistelussa arvioidaan. Artikkelissa kuvatussa mallissa lentäjien suorituskykyä arvioidaan seuraavien osa-alueiden kautta: tilannetietoisuus, kognitiivinen kuormitus, tehtäväsuorituskyky ja normatiivinen suorituskyky ja kokonaissuorituskyky. Artikkelissa suositellaan menetelmiä edellä mainittujen suorituskyvyn osa-alueiden mittaustavoiksi. Vaikka artikkeli keskittyy tiimien suorituskykyyn ilmataistelussa, sen periaatteita voidaan soveltaa moniin muihin tehtäviin. Artikkeli on julkaistu Theoretical Issues in Ergonomics Science lehdessä vuonna 2021.

Pilot competencies as components of a dynamic human‐machine system

Mansikka, H., Harris, D., & Virtanen, K. (2019). Pilot competencies as components of a dynamic human‐machine system. Human Factors and Ergonomics in Manufacturing & Service Industries, 29(6), 466-477.

Tässä artikkelissa muotoillaan teoreettinen malli liikennelentäjien muodostaman tiimin suorituskyvystä. Mallissa tiimin suorituskykyä tarkastellaan ihmisen ja teknologian vuorovaikutuksen muodostaman dynaamisen systeemin näkökulmasta. Mallista käytetään jäljempänä nimeä CRM-DYMO, joka tulee englanninkielisistä sanoista Crew Resource Management – Dynamic Model. Mallissa tunnistetaan lentäjien ja lentokoneen muodostamat systeemit. Lentäjien muodostama systeemi käsittää ne toimenpiteet, joiden kautta lentäjät vaikuttavat lentokoneen tilaan. Lentokoneen muodostama systeemi käsittää lentokoneen tilan ja siinä tapahtuvat muutokset. Lentäjien suorituskykyä luonnehditaan ICAO:n ja IATA:n määrittämien kompetenssien näkökulmasta. Artikkelissa demonstroidaan CRM-DYMO:a kahden onnettomuustutkintaraportin avulla. Demonstraatioilla osoitetaan, että CRM-DYMO:n avulla on mahdollista aiempaa paremmin analysoida CRM:ää ja tunnistaa miten lentäjät ja lentokone ovat keskenään vuorovaikutuksessa. Artikkeli on julkaistu Human Factors and Ergonomics in Manufactoring & Services Industries lehdessä vuonna 2019.

Normative Performance Measurement in Simulated Air Combat

Mansikka, H., Virtanen, K., Mäkinen, L., & Harris, D. (2021). Normative Performance Measurement in Simulated Air Combat. Aerospace medicine and human performance, 92(11), 908-912.

Tässä artikkelissa esitellään käsite hävittäjälentäjien normatiivinen suorituskyky. Normatiivinen suorituskyky (engl. Normative Performance, NP) kuvaa miten tarkasti hävittäjälentäjät noudattavat ilmataisteluun käskettyjä taktiikoita, tekniikoita ja menetelmiä (engl. Tactics, Techniques and Procedures, TTPs). Artikkelissa tunnistetaan aluksi sellaiset hävittäjälentäjien keskeiset tehtävä, joiden toteutus on määritetty TTP:iden avulla. Artikkelissa kuvataan kenttäkoe, jossa joukko hävittäjälentäjiä lensi ilmataistelulentoja simulaattorissa siten, että eri lentojen välillä lentäjien NP:tä varioitiin. Tämän jälkeen kokeeseen valitut observaattorit seurasivat lentojen tallenteita ja pyrkivät tunnistamaan tallenteista TTP:eillä määritettyjä tehtäviä ja lentäjien NP:n niissä. Tulosten mukaan observaattorit kykenivät tunnistamaan suurimman osan tehtävistä ja ohjaajien NP:n niissä. Tuloksissa ei ollut merkittävää eroa observaattoreiden välillä.
Artikkeli on julkaistu Aerospace Medicine and Human Performance lehdessä vuonna 2021.

Live–virtual–constructive simulation for testing and evaluation of air combat tactics, techniques, and procedures, Part 1: assessment framework

Mansikka, H., Virtanen, K., Harris, D., & Salomäki, J. (2021). Live–virtual–constructive simulation for testing and evaluation of air combat tactics, techniques, and procedures, Part 1: assessment framework. The Journal of Defense Modeling and Simulation, 18(4), 285-293.

Tässä kaksiosaisen artikkelin ensimmäisessä osassa esitellään L (engl. Live), V (engl. Virtual) ja C (engl. Constructive) -simulaatioita hyödyntävä menetelmä hävittäjätaktiikoiden, tekniikoiden ja menetelmien kehittämiseen. Esiteltävässä menetelmässä L-, V- ja C-simulaatioita käytetään iteratiivisesti vaiheittain. Menetelmä mahdollistaa eri simulaatiotyyppien vahvuuksien täysimääräisen hyödyntämisen välttäen samalla yhdistettyjen L-, V- ja C-simulaatioiden haitat. Menetelmän ensimmäisessä vaiheessa selvitään C-simulaatioita hyödyntämällä kehitettävän hävittäjätaktiikan tuottamat selviytymis- (engl. Probability of Survival, Ps) ja tuhoamistodennäköisyydet (engl. Probability of Kill, Pk) siten, että lentäjän ja lentokoneen vuorovaikutusta ei huomioida. Menetelmän toisessa vaiheessa taktiikan kehittämistä jatketaan virtuaalisimulaationa. Toisessa vaiheessa lentäjän ja lentokoneen vuorovaikutusta tarkastellaan kognitiivista kuormitusta, tilannetietoisuutta ja normatiivista suorituskykyä mittaamalla. Menetelmän kolmannessa vaiheessa kehitettävä taktiikka testataan oikealla lentokoneella. Artikkeli julkaistiin Journal of Defense Modeling and Simulation lehdessä vuonna 2019.

Live–virtual–constructive simulation for testing and evaluation of air combat tactics, techniques, and procedures, Part 2: demonstration of the framework

Mansikka, H., Virtanen, K., Harris, D., & Salomäki, J. (2021). Live–virtual–constructive simulation for testing and evaluation of air combat tactics, techniques, and procedures, Part 2: demonstration of the framework. The Journal of Defense Modeling and Simulation, 18(4), 295-308.

Tässä kaksiosaisen artikkelin toisessa osasssa demonstroidaan ensimmäisessä osassa esitellyn simulointimenettelyn käyttö, kun tarkoituksena on testata ja evaluoida ilmataistelussa käytettäviä taktiikoita, tekniikoita ja menetelmiä (engl. Tactics, Techniques and Procedures, TTPs). TTP:eiden kuvataan muodostuvan säännöistä, joilla määritetään miten hävittäjälentäjä voivat koordinoida toimintaansa. Demonstraatiossa alustavalle TTP:lle annetaan säännöt, joita testataan ja kehitetään konstruktiivisessa ja virtuaalisessa simulointiympäristössä. Lopuksi kehitettävä TTP evaluoidaan todellisella lennolla. Eri simulointivaiheiden aikana TTP:n hyvyttää arvioidaan mittaamalla taktiikalla saavutettavaa tuhoamistodennäköisyyttä, selvitytymistodennäköisyyttä, ohjaajien tilannetietoisuutta, kognitiivista kuormitusta ja normatiivista suorituskykyä. Artikkeli on julkaistu Journal of Defence Modelling and Simulation lehdessä vuonna 2019.

Fighter pilots' heart rate, heart rate variation and performance during an instrument flight rules proficiency test

Mansikka, H., Virtanen, K., Harris, D., & Simola, P. (2016). Fighter pilots’ heart rate, heart rate variation and performance during an instrument flight rules proficiency test. Applied ergonomics, 56, 213-219.

Lentotehtävän vaativuuden lisääntyminen kasvattaa lentäjän kognitiivista kuormitusta. Kuormituksen kasvaessa riittävästi, lentäjän suorituskyky heikkenee. Tässä artikkelissa tutkitaan lentäjien kognitiivista kuormitusta simulaattorissa lennettävän mittaritarkastuslennon aikana. Kognitiivisen kuormituksen mittauksessa arvioitiin ohjaajien sykettä ja sykevälivaihtelua. Ohjaajien suorituskykyä arvioitiin Ilmavoimien virallisella mittaritarkastuslennon arviointiohjeella. Tulosten mukaan ohjaajien sykkeen ja sykevälivaihtelun muutokset olivat yhteydessä lentotehtävän vaatimustason muutoksiin. Artikkeli on julkaistu Applied Ergonomics lehdessä vuonna 2016.

Fighter pilots’ heart rate, heart rate variation and performance during instrument approaches

Mansikka, H., Simola, P., Virtanen, K., Harris, D., & Oksama, L. (2016). Fighter pilots’ heart rate, heart rate variation and performance during instrument approaches. Ergonomics, 59(10), 1344-1352.

Tässä artikkelissa tutkittiin hävittäjälentäjien kognitiivista kuormitusta simulaattorissa lennettävien mittarilähestymisten aikana. Tutkimuksessa manipuloitiin eri mittarilähestymisten vaatimustasoa. Kognitiivista kuormitusta arvioitiin mittaamalla ohjaajien sykettä ja sykevälivaihtelua. Tulokset osoittivat sykkeen ja sykevälivaihtelun olevan sensitiivisiä tehtävän vaatimustason muutoksille. Artikkeli on julkaistu Ergonomics lehdessä vuonna 2016.

Dissociation Between Mental Workload, Performance, and Task Awareness in Pilots of High Performance Aircraft

Mansikka, H., Virtanen, K., & Harris, D. (2018). Dissociation between mental workload, performance, and task awareness in pilots of high performance aircraft. IEEE Transactions on Human-Machine Systems, 49(1), 1-9.

Tässä tutkimuksessa demonstroidaan miten tilannetietoisuuden mittaaminen täydentää kognitiivisen kuormituksen mittausta simuloidulla ilmataistelulennolla. Tutkimuksessa ohjaajat lensivät kahden tyyppisiä ilmataistelulentoja simulaattorissa. Lentojen aikana mitattiin ohjaajien sykettä ja sykevälivaihtelua, sekä arvioitiin ohjaajien tilannetietoisuutta ja suorituskykyä. Tutkimuksessa havaittiin, että ohjaajien tilannetietoisuuden ollessa matala, myös ohjaajien kognitiivinen kuormitus oli matala. Samaan aikaan myös ohjaajien suorituskyky oli huono. Tutkimuksen havaintojen perusteella vaikuttaa siltä, että arvioitaessa ohjaajien kognitiivista kuormitusta ilmataistelulennolla, tulisi samaan aikaan arvioida myös ohjaajien tilannetietoisuutta ja suoritustasoa. Mikäli tilannetietoisuutta ja suoritustasoa ei arvioida, kognitiivisen kuormituksen mittauksen tuloksista voidaan päätyä tekemään virheellisiä päätelmiä. Artikkeli on julkaistu IEEE Transactions on Human-Machine Systems lehdessä vuonna 2019.

An Input–Process–Output Model of Pilot Core Competencies

Mansikka, H., Harris, D., & Virtanen, K. (2017). An input–process–output model of pilot core competencies. Aviation Psychology and Applied Human Factors, 7(2), 78-85.

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia liikennelentäjien kompetenssien keskinäistä suhdettä ja muodostaa niistä lentäjien muodostaman tiimin suorituskykyä luonnehtiva malli. Tämän tavoitteen saavuttamiseksi tutkittiin 2 560 tarkastuslennolta kerättyjä arvioita lentäjien suorituskyvystä. Lentäjien suorituskyvyn arvioista tehtiin pääkomponenttianalyysi eri kompetenssien yli. Analyysin perusteella muodostettiin neljä pääkomponenttia. Tiimin suorituskyvyn luonnehtimiseksi kehitettiin IOP (Input-Process-Output)- malli. Analyysin tulokset tukivat kehitettyä IPO-mallia. Artikkeli on julkaistu Aviation Psychology and Applied Human Factors lehdessä vuonna 2017.

Comparison of NASA-TLX scale, modified Cooper–Harper scale and mean inter-beat interval as measures of pilot mental workload during simulated flight tasks

Mansikka, H., Virtanen, K., & Harris, D. (2019). Comparison of NASA-TLX scale, modified Cooper–Harper scale and mean inter-beat interval as measures of pilot mental workload during simulated flight tasks. Ergonomics, 62(2), 246-254.

Tässä artikkelissa vertaillaan NASA-TLX:n, modified Cooper-Harper (MCH) ja sykevälivaihtelun sensitiivisyyttä ohjaajien kognitiivisen kuormituksen mittauksessa. Tämän artikkelin tutkimuksessa ohjaajien kognitiivista kuormitusta mitattiin simulaattorissa lennettävien mittarilähestymisten aikana. Mittarilähestymisten aikana arvioitiin myös ohjaajien suoritustasoa. Ohjaajien lähestymiset luokiteltiin suoritustason mukaan kolmeen kategoriaan ja NASA-TLX:n, MCH:n ja sykevälivaihtelun mittauksen tuloksia vertailtiin eri kategorioiden lähestymisen välillä. Tulosten perusteella havaittiin, että kaikki kolme kognitiivisen kuormituksen mittaustapaa kykenivät erottelemaan eri suoritustason kategoriat. Lisäksi NASA-TLX:n ja MCH:n välillä havaittiin voimakas, positiivinen korrelaatio. Artikkeli on julkaistu Ergonomics lehdessä vuonna 2019.