Yüksek hızlı teknelerde zihinsel iş yükü, durumsal farkındalık ve emniyet kültürü ilişkilerinin köprüüstü seyir operasyonu açısından incelenmesi
Analysis of relationships among mental workload, situational awareness, and safety culture in terms of bridge navigation operations on high speed crafts
Yazar: CEM KARTOĞLU
Danışman: PROF. DR. SERDAR KUM
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Deniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Deniz Ulaştırma Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Deniz Bilimleri = Marine Science ; Denizcilik = Marine ; Gemi Mühendisliği = Marine Engineering
Dizin: Deniz yolu taşımacılığı = Sea transportation ; Durumsal farkındalık = Situational awareness ; Mental iş yükü = Mental workload ; Tekneler = Hulls ; Yüksek hız = High speed ; İş yükü = Workload

Özet:
Denizci olmak bir yaşam biçimidir. En eski ve köklü mesleklerden biridir. Birçok farklı kültür, milliyet, etnik köken ve eğitim seviyesinden binlerce kadın ve erkek denizci bulunmaktadır. Denizci, topluma kritik katkıda bulunan önemli çalışandır. Köprüüstünden (K/Ü) makine dairesine kadar tüm denizciler fizyolojik ve psikolojik yönleriyle zor, ağır, çetin, meşakkatli ve riskli koşullar altındadır. Gemi, operatör ve makine işlevlerinin bir arada gerçekleştirilip bütünleştirildiği sosyoteknik sistemdir ve denizcinin tüm dünyasıdır.
Denizcilik, diğerleriyle karşılaştırıldığında yüksek riskli ve en tehlikeli mesleklerdendir. Denizcilikte emniyet zorlu ve önemli ana odak noktasıdır. Yıllar boyu alınan tüm önlemlere rağmen deniz kazaları meydana gelmektedir. Deniz kazalarının çoğunda ana sebep insan hatasıdır. Denizde emniyet için en önemli hususlardan biri, seyir emniyetinin sağlanmasıdır.
En eski ulaştırma yöntemlerinden olan deniz yolu ulaştırması, küreselleşen rekabetçi dünya ticaretinin bel kemiğidir. Deniz yolu ulaştırma sistemleri, teknolojinin değişimine göre gelişmektedir. Özellikle kısa mesafeli deniz yolu ulaştırmasında yüksek hıza olan talep, Yüksek Hızlı Teknenin (HSC-High Speed Craft) ortaya çıkmasını sağlamıştır. HSC, spor-eğlence faaliyetlerinden askeri-ticari alanlara kadar birçok farklı amaç için kullanılmakta olup, her geçen gün sayıları artmaktadır.
Zihinsel İş Yükü (MWL-Mental Workload), görevin yerine getirilmesi için kullanılan zihinsel çabadır. MWL ölçümünde subjektif, performansa dayalı ve psikofizyolojik yöntemler kullanılmaktadır. Durumsal Farkındalık (SA-Situational Awareness), çevrenin algılanması, anlaşılması ve geleceğe dönük öngörülerde bulunulmasıdır. SA ölçümünde fizyolojik (süreç indeks tabanlı), hafıza irdeleme (objektif), subjektif ve performansa dayalı ölçüm yöntemleri kullanılmaktadır. Emniyet Kültürü (SC-Safety Culture), yönetim ve çalışanların her zaman emniyetle ilgili hususları düşünmeleri, paylaşmaları ve buna uygun olarak hareket etmeleridir. SC ölçümünde anketler, görüşmeler, sistematik gözlemler, denetlemeler, kontrol listeleri, hata raporları, yaralanma-ölüm oranları, durum-kaza kök sebep analizleri gibi çeşitli yöntemler kullanılmaktadır.
Çalışmada, HSC kullanıcısına öncelikle çalışmaya katılım bilgilendirmesi yapılmıştır. Devamında gemi kullanıcısı tanımlayıcı soruları sorulmuştur. Elektronik seyir cihazları ikili karşılaştırması, Yenilenmiş Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi İş Yükü İndeksi (RNASA-TLX-Revised National Aeronautics and Space Administration Task Load Index), Durumsal Farkındalık Değerlendirme Tekniği (SART-Situational Awareness Rating Technique) ve İskandinav İş Emniyet İklimi Anketi (NOSACQ-50-Nordic Occupational Safety Climate Questionnaire) ölçeklerinde gemi kullanıcısından, vardiya (çalışma) zaman aralığında seyir işleminin tamamını bir bütün şeklinde göz önüne alıp köprüüstü seyir operasyonu görevi için değerlendirme yapması istenmiştir. Daha sonra HSC kullanıcısı; ayrılış (avara etme) manevrası, kıyıya yakın sularda seyir, kısıtlı (dar) sularda seyir, açık denizde seyir ve yanaşma (aborda olma) manevrası operasyonlarını MWL, SA ve SC seviyelerinin en çoktan en az olduğu duruma göre ayrı ayrı belirtmiştir. Ayrıca, MWL, SA ve SC'yi en çok etkileyen 5 unsur, MWL'yi optimum seviyeye getirecek ve SA ile SC'yi arttıracak 5 öneri sıralamıştır.
Seyir, gemi kullanıcısının deneyimine ve muhakemesine bağlı bir süreçtir. HSC seyri karmaşık ve riskli operasyondur. Kılavuz ve elektronik seyir çeşitleri birlikte uygulanmaktadır. HSC'ler, trafiğin yoğun olduğu kıyıya yakın ve kısıtlı sularda bulunmaktadırlar. HSC kullanıcısı sürekli değişen çevre, organizasyon ve operasyon koşullarında seyir yapmaktadır. Seyir yapılan ortam ve K/Ü'deki modern teknoloji HSC kullanıcısının fizikselden ziyade zihinsel ve algısal taleplerini arttırıp yeteneklerini zorlamaktadır. Uygun olmayan MWL ile düşük SA ve SC'ye sahip HSC kullanıcısı, yanlış kararlar verebilmektedir.
Çalışma sonucunda elde edilen bulgular doğrultusunda HSC kullanıcısının K/Ü seyir operasyonu açısından MWL, SA, SC seviyeleri ve ilişkileri incelenmiştir. HSC'de gerçekleştirilen seyir sırasında MWL, SA ve SC'yi etkileyen unsurlar tespit edilmiştir. MWL'yi optimum seviyeye getirici ve SA ile SC'yi arttırıcı öneriler belirlenmiştir. Son olarak HSC seyir operasyonunu daha emniyetli hale getirmek için değerlendirmelerde bulunulmuştur.

Abstract:
Seafaring is a way of life. It is one of the most ancient and well-established professions. It is an interdisciplinary sector consisting of various branches of science. It includes both national and international activities and regulations. There are thousands of women and men seafarers from many different cultures, nationalities, ethnicities, and educational levels. Seafarers are important workers who make critical contributions to society.
The ship is the sociotechnical system in which operator and machine functions are realized and integrated together, and she is the whole world of the seafarer. Despite the intense working conditions, the ship medium can be boring. Seafarers have high, flexible, strong mental and physical characteristics such as technical and non-technical knowledge, skill, and competence. From the bridge to the engine room, all they are under difficult, heavy, arduous, gruelling, and risky conditions in both physiological and psychological aspects.
Seafaring is one of the most dangerous and the most risky professions compared to others. Maritime safety is important and challenging main focus for all stakeholders. It is affected by technical and human components of ship and environmental conditions. International Maritime Organization (IMO) has introduced various regulations to ensure safety at sea. Despite all measures taken over the years, marine accidents occur. The main cause of most marine accidents is human error. One of the most important issues for safety at sea is to ensure the safety of navigation.
Transportation is a strategic sector consisting of demand and supply components. Maritime transportation is one of the oldest methods of transportation. It is the backbone of the globalizing competitive world trade. Remarkable developments and changes have been observed in maritime transportation over the last 50 years. Maritime transportation systems have been evolving for centuries in accordance with the technology. Continuous demand for high speed in particular short-distance sea transportation has led to the emergence of High Speed Craft (HSC). HSC is used for many different purposes from sports-entertainment activities to military-commercial areas, so their number is increasing day by day.
HSC is supported by force of buoyancy at low speeds. She takes advantage of aerodynamic forces and hydrodynamic structures to increase her speed and to reduce water resistance at high speeds. HSCs are in various designs and sizes. They are divided into two categories: air supported and displacement. Types of air supported HSC are Air Cushion Vehicle (ACV) (also known as hovercraft), Surface Effect Ship (SES), and foil supported craft. Types of displacement HSC are monohull, catamaran (double hull), trimaran (triple hull), Small Waterplane Area Twin Hull (SWATH), Wave Piercing Vessel (WPV), and Air Lubricated Hull (ALH).
Mental Workload (MWL) is the mental activities required to accomplish the task. Subjective, performance-based, and psychophysiological methods are used for the measurement of MWL. Situational Awareness (SA) is the amount of instant and future-oriented information about the environmental elements. Physiological, objective, subjective, and performance-based methods are used for SA measurement. Safety Culture (SC) is constant thinking and acting of the management and the employees according to safety considerations. Various methods such as questionnaires, interviews, systematic observations, audits, checklists, error reports, injury-death rates, and accident root cause analysis are used in the measurement of SC.
Electronic Chart Display and Information System (ECDIS), Automatic Radar Plotting Aid (ARPA), Automatic Identification System (AIS), and autopilot have special importance in navigation operation. In the study, the effects of electronic navigation equipment on MWL, SA, and SC were questioned through pairwise comparison of ECDIS, ARPA, AIS and autopilot.
Visual and auditory activities are important in HSC navigation which is performed with high concentration. In order to measure MWL of HSC navigator more conveniently in the bridge navigation operations, Revised NASA Task Load Index (RNASA-TLX) is designed. Visual Demand (VD) and Auditory Demand (AD) superseded Physical Demand (PD) and Performance (P) dimensions of National Aeronautics and Space Administration Task Load Index (NASA-TLX).
Situational Awareness Rating Technique (SART) was applied for measurement of HSC navigator's SA. SART consists of 10 questions determined as Instability of the Situation (IS), Complexity of the Situation (CS), Variability of the Situation (VS), Arousal (A), Concentration of Attention (CA), Division of Attention (DA), Spare Mental Capacity (SMC), Information Quantity (IQT), Information Quality (IQL), and Familiarity with the Situation (FS). These questions are combined in 3 dimensions as Attentional Demand (D: IS, CS and VS), Attentional Supply (S: A, CA, DA and SMC), and Understanding of the Situation (U: IQT, IQL and FS).
Nordic Occupational Safety Climate Questionnaire (NOSACQ-50) was used for SC measurement of HSC navigator. NOSACQ-50 consists of 7 dimensions and 50 questions. Dimensions are determined as; Management's Safety Priority, Commitment and Competence (MSPCC) (1-9 questions), Management's Safety Empowerment (MSE) (10-16 questions), Management's Safety Justice (MSJ) (17-22 questions), Workers' Safety Commitment (WSC) (23-28 questions), Workers' Safety Priority and Risk Non-Acceptance (WSPRNA) (29-35 questions), Safety Communication, Learning and Trust in Co-Workers Safety Competence (SCLT) (36-43 questions), and Trust in the Efficacy of Safety Systems (TESS) (44-50 questions). 22 questions in the first 3 dimensions are used to assess the management, and 28 questions in the next 4 dimensions are used to assess the employees.
Purposive (deliberate) and snowball (chain-referral) sampling techniques were used in this study. 38 Turkish HSC navigators were consulted. The data was obtained through face-to-face interviews and web-based "https://forms.gle/4NLQWm91NFAce8mB7" questionnaire methods. First of all, HSC navigators were informed and being a volunteer for participating to the study. Then s/he answered demographic and navigational information questions such as gender, age, marital status, education level, competency, experience, vessel type, voyage duration, sea state, wind force, marine traffic status, etc. S/he marked the pairwise comparison of the effects of ECDIS, ARPA, AIS and autopilot on MWL, SA, and SC. After pairwise comparison, HSC navigator carried out RNASA-TLX, SART, and NOSACQ-50 questionnaires. In addition, s/he sorted unberthing, navigation in coastal waters, navigation in restricted waters, navigation on open sea, and berthing operations according to her/his MWL, SA, and SC perceptions. Finally, s/he indicated 5 factors that mostly affecting MWL, SA, and SC. S/he also indicated the most prior 5 suggestions that would bring MWL to optimum level and would increase levels of SA and SC.
Navigation is a process that depends on experience and judgment of navigator. HSC navigation is a complicated and risky operation. A combination of coastal plotting and electronic navigation is applied on bridge of HSC. HSC navigator sails in ever-changing environmental, organizational and operational conditions. Navigation environment and modern technology on the bridge increase the mental demands rather than physical ones of her/him. This technology challenges her/his abilities. HSC navigator who has inappropriate levels of MWL, SA and SC is able to make wrong decisions.
In this study, relationships among MWL, SA and SC have been analysed in terms of bridge navigation operations on HSCs. Factors affecting MWL, SA and SC levels of HSC navigator were determined. Suggestions for optimizing MWL level and increasing SA and SC levels were defined. Considerations have been made that will increase the safety of HSC navigation.