Untersuchung des Confirmation Bias bei der Fehleranalyse in der Konstruktion und Evaluation einer methodischen Unterstützung = Investigation of confirmation bias in failure analysis in design engineering and evaluation of a support method

Bei der Problemlösung müssen Konstrukteure die Ursachen von Fehlern und unerwünschtem Systemverhalten auf die Gestalt von Bauteilen zurückführen. Erst dieses Wissen ermöglicht eine zielgerichtete Entwicklung. Untersuchungen in anderen Disziplinen legen nahe, dass die Informationsaufnahme und -verarbeitung bei der Fehleranalyse durch systematische Denkfehler wie den Confirmation Bias beeinflusst wird. Der Confirmation Bias führt dazu, dass Informationen so gesucht und interpretiert werden, dass sie die eigenen Ansichten bestätigen. Bisher ist der Einfluss dieser Denkfehler auf die Fehleranalyse von Konstrukteuren jedoch noch nicht erforscht. ... mehrBekannte Methoden der Fehleranalyse adressieren nicht die Aspekte, die zur Reduktion des Confirmation Bias empfohlen werden.
Zur Untersuchung des Confirmation Bias wurde Konstrukteuren und Studierenden ein Fehlerfall aus der Industrie vorgelegt. Die Teilnehmer sollten die Fehlerursache identifizieren und eine konstruktive Lösung entwickeln. Mit Eye-Tracking und Think-Aloud wurde der Einfluss des Confirmation Bias auf die Informationssuche und
-interpretation analysiert. Es konnte nachgewiesen werden, dass sowohl irrelevante als auch widerlegende Informationen fehlinterpretiert wurden, um eigene Annahmen zu bestätigen. Ein Einfluss des Confirmation Bias auf die visuelle Informationssuche konnte nicht beobachtet werden. Jedoch wurden relevante Indizien nur kurz betrachtet. Die geringere visuelle Aufmerksamkeit ist daher eine mögliche Ursache für Fehlinterpretationen.
Die Erkenntnisse der ersten deskriptiven Studie wurden genutzt, um die Methode Design-ACH zu entwickeln, mit der der Confirmation Bias bei der Fehleranalyse reduziert werden soll. Bei der Anwendung der Design-ACH werden mehrere Hypothesen zur Fehlerursache aufgestellt und vorliegenden Indizien gegenübergestellt. Durch Falsifikation der Hypothesen wird dann die wahrscheinlichste Hypothese ausgewählt. Die Design-ACH unterstützt zudem die Definition weiterer Untersuchungen, wenn auf Basis der vorliegenden Informationen keine Hypothese ausgewählt werden kann.
Die Design-ACH wurde sowohl in einer Labor- als auch einer Feldevaluation analysiert. Die Laborevaluation zeigt, dass die Design-ACH den Confirmation Bias bei der Fehleranalyse reduzieren kann. In der Fallstudie wurde die Design-ACH mit Konstrukteuren an einer realen Problemstellung aus deren Unternehmen angewendet. Die Fallstudie zur Methodenevaluation zeigte zudem, dass die Design-ACH auch bei realen Unternehmensproblemen die Fehleranalyse unterstützt.

When solving problems, designers must trace the causes of failures and undesirable system behavior back to the design of components. Only this knowledge enables targeted development. Research in other disciplines suggests that this failure analysis is influenced by cognitive biases, such as confirmation bias. Confirmation bias leads to information being searched for and interpreted in such a way that it confirms one's own views. So far, however, the influence of these cognitive biases on the failure analysis of design engineers has not yet been researched. Known methods of failure analysis do not address the aspects recommended to reduce confirmation bias. ... mehr
To investigate confirmation bias, the present study mapped the challenges of failure analysis in a laboratory setting. Here, design engineers and students were presented with a failure case from industry. Participants were asked to identify the cause of the failure and develop a design solution. In an eye tracking study, the confirmation bias in the failure analysis of design engineers was investigated in more detail for the first time. Eye tracking and think aloud were used to analyze the influence of the confirmation bias on information search and interpretation. It was demonstrated that both irrelevant and disconfirming information was misinterpreted to confirm own assumptions. An influence of confirmation bias on visual information search could not be observed. However, relevant evidence was only briefly observed. The lower visual attention is therefore a possible cause for misinterpretation.
The findings of the initial descriptive study were used to develop the Design-ACH method to reduce confirmation bias in failure analysis. In the application of Design-ACH, several hypotheses about the cause of the problem are made and contrasted with available evidence. The most probable hypothesis is then selected by falsification of the hypotheses. The Design-ACH also supports the definition of further investigations if no hypothesis can be selected on the basis of the available information.
The Design-ACH was analyzed in both a laboratory and a field evaluation. In the laboratory evaluation, designers and students were trained in the use of the Design-ACH and worked on the task from the first descriptive study. The laboratory evaluation shows that Design-ACH can reduce the confirmation bias in failure analysis. In the case study, the design ACH was applied with design engineers on a real problem from the company. The field evaluation also showed that the Design-ACH supports failure analysis in real company problems.