Krisensimulation für die Zusammenarbeit von Einsatzkräften und Bevölkerung (TEAMWORK)

Robin Marterer, Torben Sauerland, Christoph Amelunxen, Rainer Koch
Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Forschungsprojekt TEAMWORK verfolgt das Ziel, die Sicherheit der Bevölkerung zu erhöhen, indem Einsatzkräfte und Bevölkerung mit einer neuen Methode auf langanhaltende Krisenereignisse vorbereitet werden. TEAMWORK verwendet ein innovatives Serious Gaming-Konzept, welches verschiedene Szenarien, basierend auf Erfahrungen aus realen Krisenereignissen oder Übungen in einer virtuellen Umgebung simuliert.

Das Elbe-Hochwasser 2013 ist ein Beispiel für komplexe Krisenereignisse, in denen Einsatzkräfte kooperativ kreative Lösungen ergreifen und offen für neue Lösungswege sein müssen, die auf Erkenntnissen aus unterschiedlichen Disziplinen beruhen und in Zusammenarbeit mit anderen Organisationen und Experten erarbeitet und beurteilt werden. Zunehmend wird dabei auch das Potenzial der Bevölkerung genutzt: Organisiert in Freiwilligenorganisationen (Freiwillige Feuerwehr, Technisches Hilfswerk, Hilfsorganisationen) als Fachberater, ungebundene Helfer, Spontanhelfer o. ä. werden Wissen und Erfahrungen aus unterschiedlichen Fach- und Anwendungsbereichen einbezogen. Dabei ist erkennbar, dass Ausbildungsunterstützung für alle Beteiligten erforderlich ist, um

• die kooperative kreative Entscheidungsfindung der Einsatzkräfte zu trainieren,
• die Selbsthilfefähigkeit der Bevölkerung zu erhöhen und
• dabei die Zusammenarbeit zwischen Einsatzkräften und der Bevölkerung zu verbessern.

Serious Gaming-Konzepte ermöglichen dabei spielerisches Lernen in einer simulierten Umgebung. Erfahrungen aus realen Krisenereignissen oder Übungen können in Form von Szenarien in vorbereitende Schritte (Training, Planung) einfließen. Spielerische Lösungen können auf „good practices“ untersucht werden und damit auch im Einsatz unterstützen. TEAMWORK erforscht ein integriertes, spielbasiertes und kreativitätsorientiertes Konzept, das Einsatzkräfte und Bevölkerung auf langanhaltende Krisenereignisse vorbereitet und bei der gemeinsamen Bewältigung unterstützt.

Aufgaben und Rolle der TEAMWORK-Community

In der TEAMWORK-Community versammeln sich Mitglieder aus den Reihen beruflicher und freiwilliger Einsatzkräfte sowie aus der allgemeinen Bevölkerung. Der Aufruf zur Teilnahme erfolgt über unterschiedliche Kanäle, wie zum Beispiel soziale Netzwerke, gestartet. Community-Mitglieder können sich ihren Interessen und Fähigkeiten gemäß an unterschiedlichen Aktivitäten beteiligen. Sie können

• im Sinne des „crowd sourcing“ die sonst sehr aufwändige Gestaltung von Szenarien in Zusammenarbeit unterstützen,
• im Sinne der „wisdom of the crowd“ und des „out of the box“-Denkens durch kreative Ideen zum Finden von Lösungen für die Bearbeitung realer und simulierter Krisenereignisse beitragen sowie
• durch die Auseinandersetzung mit Krisenereignissen den Umgang mit diesen lernen.

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Abb. 2: Umsetzen des Szenarios im Editor (Quellen: Google Maps (oben), TEAMWORK (unten))

Eine besondere Rolle innerhalb der Community kommt den Moderatoren zu, welche die Aktivitäten sowie die Kommunikation in der Community strukturieren und Mitgliedern helfend zur Seite stehen. Die TEAMWORK-Community nutzt für alle Aktivitäten ein webbasiertes Portal als Kommunikations- und Kollaborationswerkzeug.

Vorgehen im Projekt

Das Vorgehen im Projekt TEAMWORK kann als Kreislauf aufgefasst werden (s. Abb. 3). Die Formalisierung (von links nach rechts) ermöglicht es, die Szenario-Idee eines Initiators in die Simulation (rechts) zu überführen. Die Auswertung (von rechts nach links) dient dazu, Erkenntnisse aus Simulationsdurchläufen zu gewinnen.
Sowohl die Formalisierung als auch die Auswertung sind aktuell aufwändige und kostenintensive Prozesse, die im Projekt durch die Einbindung der Community und die vernetzte Verwendung von Informationstechnik optimiert werden sollen. Alle Daten, die bei der Formalisierung und der Auswertung anfallen, werden im Portal zentral gespeichert und stehen damit für spätere Lern­zwecke, Schulungen und auch im Einsatz zur Verfügung.

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Abb. 3: Vorgehen im Projekt TEAMWORK (Quelle: TEAMWORK)

Von der Szenario-Idee zur ­Simulation: Formalisierung

Der Formalisierungsprozess dient dazu, ein Krisenereignis zunächst in eine strukturierte Szenario-Beschreibung und im Anschluss daran in eine ausführbare Simulation zu überführen. Dabei wird die anfangs formlose Szenario-Idee des Initiators sukzessive mit allen Informationen angereichert, die für die Erreichung seiner Ziele notwendig sind. Der Initiator stößt den Formalisierungsprozess an, indem er erste Informationen zusammenstellt. Dazu zählen Basisinformationen (z. B. „Unwetter in Dortmund im Hochsommer“), Informationen zur Umgebung (z. B.: Topologie, Vegetation, Bebauung, Wetter), eigenen Ressourcen (z. B. Einsatzkräfte und -mittel), Schadensereignissen (z. B. Eintreten von Starkregen) und Wirkungszusammenhängen. Wirkungszusammenhänge beschreiben die Abhängigkeiten zwischen Szenario-Elementen (z. B. Eintreten von Starkregen → Wasserpegel steigt → mehr Menschen sind in Gefahr). Die Community unterstützt den Initiator dabei, die Szenario-Beschreibung weiter zu detaillieren. Durch den Informationsaustausch zwischen Initiator und Community und die Verwendung passender Informationsquellen während der Formalisierung wird die Qualität der Szenario-Beschreibung fortlaufend sichergestellt.
Im gesamten Formalisierungsprozess wird das Portal als Werkzeug zum Informationsaustausch, zur Abstimmung untereinander und zur Datenhaltung verwendet. Es ermöglicht zudem die technische Anbindung von Datenquellen, wie zum Beispiel den Import von Geo-Daten, um den Prozess zu vereinfachen und zu beschleunigen. Die Überführung in die Simulation erfolgt mit Hilfe eines kollaborativen Szenario-Editors. Dieser ermöglicht es der Community, gemeinsam an einer 3D-Umgebung zu arbeiten und diese mit allen nötigen Objekten, Ereignissen und Wirkungszusammenhängen zu versehen. Abb. 2 zeigt exemplarisch die Umsetzung der Beschreibung einer realen Umgebung anhand eines Kartenausschnittes (obere Bildhälfte) in die resultierende 3D-Umgebung im Editor (untere Bildhälfte).

Interaktive Krisensimulation

Sobald ein Szenario durch den Formalisierungsprozess in die Simulation überführt wurde, kann diese ausgeführt werden. Die Simulationsteilnehmer nehmen beispielsweise die Rolle einer Einsatzleitung oder eines Führungsstabes ein und müssen das dargestellte Krisenereignis realitätsnah mit den begrenzt zur Verfügung stehenden Einsatzkräften und -mitteln bewältigen. Die hinterlegten Wirkungszusammenhänge beeinflussen das Geschehen und führen im Unterschied zu vordefinierten Ereignisfolgen zu dynamischen Verläufen. Es werden beispielsweise physikalische Effekte, der Ausfall von Infrastrukturen oder das Verhalten von Menschen realistisch simuliert. Die verschiedenen Optionen für das Vorgehen zur Bewältigung des Krisenereignisses sollen es den Simulationsteilnehmern erlauben, möglichst frei zu agieren und dadurch kreative Lösungen anzuwenden.

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Abb. 4: Auswertung eines (links) und mehrerer Szenario-Durchläufe (rechts) (Quelle: Universität Paderborn)

Die Simulationsumgebung basiert auf dem im Bereich der Gefahrenabwehr weithin bekannten Spiel „EMERGENCY 5“ (s. Abb. 1). Dieses wird im Projekt um Funktionen erweitert, welche für die neuen Anwendungsfälle benötigt werden.

Erkenntnisgewinn aus der Simulation: Auswertung

Nachdem das Szenario von mehreren Community-Mitgliedern in der Simulationsumgebung bewältigt wurde, erfolgt die Auswertung dieser Durchläufe. Ziel ist es, dem Initiator des Szenarios und weiteren interessierten Community-Mitgliedern einen kompakten Überblick zu geben sowie interessante Lösungen, im Sinne von kreativen Ideen, zu identifizieren und einzelne Durchläufe übersichtlich darzustellen.

Kasten Seite 49Die in der Simulation automatisch berechneten Zustandsänderungen und Aktionen der Teilnehmer werden für jeden einzelnen Durchlauf gespeichert. Zusätzlich werden Kommentare der Simulationsteilnehmer zu besonderen Lösungsansätzen und Schwierigkeiten aufgezeichnet. Alle Daten werden zusammengeführt, aufbereitet und der Community zur Verfügung gestellt. Darstellungsarten sind dabei eine beschleunigte Wiedergabe des Simulationsverlaufs inklusive der Markierung interessanter Stellen, Kennzahlen zum Ergebnis und hinterlegte Kommentare. Die Community hat dann die Möglichkeit, den Durchlauf zu diskutieren und zu bewerten.

Nachdem jeder Durchlauf einzeln analysiert wurde, werden die Ergebnisse im Zusammenhang betrachtet. Dies geschieht wie bei den Einzeldurchläufen anhand von Ergebniskennzahlen und anhand der Community-Bewertungen. Durchläufe mit ähnlichen Vorgehensweisen werden gruppiert, wodurch untypische Vorgehensweisen mit kreativen Ideen identifiziert werden. Der gesamte Auswertungsprozess von der Diskussion bis zur Darstellung der Durchläufe wird durch das Portal unterstützt (s. Abb. 4).

Ausblick

Die Projektergebnisse werden Einsatzkräften sowie freiwilligen Helferinnen und Helfern zur Verfügung gestellt, um sich gemeinsam auf die Bewältigung von bisher unbekannten Krisenereignissen vorzubereiten. Das Konzept ist dabei so ausgelegt, dass auch Ideen und Lösungsvorschläge aus der Bevölkerung einfließen und von den Einsatzkräften berücksichtigt werden können. Durch die Beteiligung der Bevölkerung werden Einsatzkräfte wesentlich darin unterstützt neue, kreative Lösungen für Krisenszenarien zu finden. Gleichzeitig profitiert die Bevölkerung von den Projektergebnissen, da sowohl Bürgerinnen und Bürger als auch Einsatzkräfte durch die intensive Auseinandersetzung mit Krisenereignissen für die Dynamik solcher Situationen weiter sensibilisiert werden.

Titelbild: Abb. 1: Live-Szene in der Simulationsumgebung (Quelle: Promotion Software GmbH)

 

martererAutor:Kasten Seite 50

Robin Marterer, M.Sc.
Universität Paderborn, C.I.K.
Tel.: 05251/60-2233
E-Mail: marterer@cik.uni-paderborn.de