Annotated Bibliography Essay

Successful and Safe Operation ‐ A Combination of Individual, Team  and Organization Training  

Trine Marie Stene1, Brit‐Eli Danielsen1 and Rune Kristiansen Valle2  1NTNU Social Research, Trondheim, Norway  2NTNU Psychological Institute, Trondheim, Norway  [email protected]   brit‐[email protected]   [email protected]     Abstract: Organisational performance often depends on an ability to turn employee knowledge into effective knowledge.  In high risk organisations knowledge management is essential for safe and successful operations. This paper is related to  human space flight activities and  illustrates management of activities on‐board the  International Space Station (ISS).  In  order to have a coherent and common understanding of best practice, standardized procedures are emphasised for all  European  space  activities.  Ground  centres  form  a  network  involved  in  conducting  decentralized  payload  operations,  including operation planning and execution in cooperation with other ESA (European Space Agency) and NASA (National  Aeronautics and Space Administration) control centres. The aim of this paper is to present and discuss experiences from an  experiment on‐board ISS in light of organisational knowledge management. The focus is primarily on knowledge learning  and  training  as  an  organisational  knowledge  management  strategy  for  safe  and  successful  operations.  In  addition  to  individual learning and training of console personnel, team and organizational aspects of knowledge creation and training  is presented and discussed. The paper gives an example from preparation and planning of an experiment called Gravi2. N‐ USOC (Norwegian User Support and Operations Centre) is responsible for the experiment.     Keywords: knowledge creation, individual learning, social learning, organisational knowledge management systems,  human space flight, project management planning 

1. Background  Organisational  performance  often  depends  on  an  ability  to  turn  employee  knowledge  into  effective  knowledge. In high risk organisations it is particularly important that employees have knowledge on how to  cope with risks in order to perform safety acts, thus avoiding incidents and accidents. In addition, it is crucial to  have the performance and intention to comply with the management system. Several means are used by the  organisations  to  handle  the  gap  between  prescribed  and  actual  practise  e.g.  routines,  procedures  and  employee training.    Knowledge management perspectives in this paper are mainly based on a literature review by Alavi & Leidner  (2001).  The  authors  argue  that  knowledge  is  personalized  information  related  to  e.g.  facts,  concepts,  interpretations, procedures and judgements. Knowledge in organizations is often divided in the dimensions:  tacit knowledge involving both cognitive and technical elements (rooted in action, experience and involvement  in specific context) and explicit knowledge (articulated, codified and communicated in symbolic and/or natural  language).     Safety depends on individual's knowledge as well as collective practices and organisational culture. In addition  to share their knowledge with others,  it  is critical that  individuals have a certain common knowledge base.  Knowledge management (KM) systems involve distinct but interrelated processes of (1) knowledge creation,  (2) knowledge storage and retrieval, (3) knowledge transfer, and (4) knowledge application (Ibid).    Knowledge creation or construction in an organisation involves individual, social and collaborative processes.  Individual  knowledge  creation  may  be  achieved  by  exercising;  explicit  knowledge  is  converted  to  tactic  knowledge through internalisation processes.  Individuals may share experiences (and contribute in the social  and cultural knowledge construction) in face‐to‐face interactions, through dialogue and collaboration, and/ or  in virtual space interaction and corresponds.    Knowledge storage and retrieval cover the organisational memory, and may include e.g. individual knowledge  and network of  individuals, written documentation, documented organisational procedures, expert systems  and  electronic  databases.  Literature  has  distinguished  between  individual  memory  (based  on  a  person's  observation,  experiences  and  actions)  and  collective/  organisational  memory  (knowledge  from  the  past, 

912

  Trine Marie Stene, Brit‐Eli Danielsen and Rune Kristiansen Valle 

experiences,  and  events  influencing  present  organisational  activity).  Organisational  memory  includes  e.g.  culture, work processes, formal roles and information archives. Technology can be effective tools in enhancing  organisational memory e.g. database management systems and multimedia databases.    Knowledge transfer occurs between  individuals, from  individuals to groups, between groups, across groups,  and from the group to the organisation. It is important to transfer knowledge to locations where it is needed  and can be used. Communication processes and information flows drive knowledge transfer in organisations.  The concept includes elements like: perceived value of the source unit's knowledge, motivational disposition  of  the  source  (i.e.  willingness  to  share  knowledge),  transmission  channels,  motivational  dispositions  of  the  receiving  unit  (i.e.  willingness  to  acquire  knowledge  from  the  source),  and  the  ability  to  use  knowledge.  Transfer may use formal (e.g. training) or informal (e.g. coffee breaks, meetings) mechanisms.    Knowledge  application  in  an  organisation  is  essential.  Three  primary  mechanisms  for  the  integration  of  knowledge to create organisational capacity are: directives, organisational routines, and self‐contained teams.  Directives  refer  to  the  specific  set  of  rules,  standards,  procedures,  and  instructions developed  through  the  conversation of specialists’ tacit knowledge to explicit and integrated knowledge for efficient communication  to  non‐specialists.  Organisational  routines  refer  to  the  development  of  task  performance  and  coordination  patterns, interactions protocols, and process specifications that allow individuals to apply and integrate their  specialized knowledge without the need to articulate and communicate what they know to others. Routines  may be relatively simple or high complex. Creation of self‐contained task teams refer to forming of teams of  individuals with prerequisite knowledge and speciality in order to solve problems e.g. in situations where task  uncertainty and complexity prevent the specification of directive and organisational routines.   

2. Human space flight experiments ‐ knowledge management to prepare for safe and  successful operations 

This section present knowledge management processes from human space flight. The presentation is based on  preparation and planning of the Gravi2 experiment on‐board the International Space Station (ISS). The focus in  this paper is the preparation phase of the Gravi2 experiment. The experiment took place in May 2014.    ISS is a multinational laboratory for space environment research. The research projects on‐board are based on  cooperative  management  by  five  space  agencies  around  the  world;  NASA  (USA),  ESA  (Europe),  Roscosmos  (Russia),  CSA  (Canada)  and  JAXA  (Japan).  They  jointly  share  the  responsibility,  regulated  by  several  intergovernmental and inter‐agency treaties and agreements.     Activities and components on‐board ISS are supported by a network of physically distributed control centres,  operators and engineering expertise on ground. N‐USOC (Norwegian User Support and Operations Centre) is  one  of  seven  European  ground  control  centres  forming  a  network  involved  in  conducting  decentralized  payload operations in ESA’s Columbus module. The centres are responsible for operating and supporting real‐ time  experiments.  N‐USOC  is  responsible  for  the  Gravi2  experiment,  including  operations  planning  and  execution. 

2.1 Knowledge storage and retrieval   In high risk organisations knowledge management is essential for safe and successful operations. Thus, safety  procedures and requirements are crucial in human space flight. Standardized procedures help regulating the  research activities and being a basis for coherent and common understanding of best practice.    ESA safety procedures and requirements    As  a  basis  for  all  activities,  some  requirements  and  procedures  regulate  space  agency  operations.  The  European Cooperation for Space Standardization (ECSS) is established to develop a coherent, single set of user‐ friendly standards for use in all European space activities. ECSS documents include standards, handbooks and  technical  memoranda.  The  purpose  is  to  make  maximum  use  of  existing  standards,  adopt  commonly  used  international standards, and ensure coordination and liaison with standardization organisations.    The safety standard (ECSS‐Q‐ST‐40C) defines program and technical requirements aiming at protecting flight  and ground personnel, the launch vehicle, associated payloads, ground support equipment, the general public, 

913

  Trine Marie Stene, Brit‐Eli Danielsen and Rune Kristiansen Valle 

public and private property, the space system and associated segments and the environment from hazards  associated with European space systems.     The defined severity of consequences is illustrated in Table 1. The consequences of an issue can be short or  long term. Their evaluation is critical for the system safety.  

Table 1: Severity of consequences 

 

2.2 Knowledge creation  Operation and support of ISS experiments presuppose competent and qualified console personnel. The ground  control centre personnel have to be certified and have some basic knowledge.    Training requirements     Training  is  crucial  for  knowledge,  skills  and  performance  in  order  to  comply  with  standards.  ESA’s  safety  standard  (ESA  2009)  specifies  five  training  issues:  (1)  General,  (2)  Product  specific  training,  (3)  General  awareness briefings, (4) Basic technical training and (4) Records. General for all related safety training is that:  “any personnel working – permanently or occasionally – with systems that can have hazardous properties shall  have three major aspects: (1) general awareness briefings …, (2) basic technical training …, and (3) product  specific training.”    Certification and individual training     Certification of N‐USOC console personnel is to a large extent based on individual competence acquirement. In  order  to  achieve  formal  certification,  the  N‐USOC  operators  have  to  acquire  the  following  qualifications  (Danielsen & Stene, 2013): 

Payload knowledge (technical, operational and science knowledge regarding the payload) 

Display knowledge (monitor and understand the information in the displays where the telemetry from the  payload is received) 

914

  Trine Marie Stene, Brit‐Eli Danielsen and Rune Kristiansen Valle 

Handling digital and auditory tools (use the different operations support tools efficiently) 

Procedure knowledge (follow the established rules  in the ops environment such as voice  loop protocol,  Joint Operations Interface Procedures, Flight Rules) 

Planning (understand the information in the OSTPV, be able to plan and re‐plan) 

Anomaly  handling  (be  able  to  handle  anomalies  and  unforeseen  events,  use  of  ESA/NASA  anomaly  reporting systems, knowledge about previous anomalies, involve engineering support) 

Communication (be able to communicate with the distributed team, other control centres, engineering  support, scientists) 

Situational awareness (awareness and understanding of the operational situation in the distributed team) 

Workload and stress (be able to multitask and handle stressful situations) 

A dedicated training program (N‐USOC, 2010) describes the process leading towards formal certification as an  N‐USOC console operator. The teachers are certified N‐USOC staff giving lectures in their area of expertise. The  process  is flexible and  interactive and can be adjusted to the different individual prerequisites. The training  consists of classroom lessons, hands on in the control‐room and on ground models, as well as simulations and  on‐the job training (OJT).    Gravi2 experiment knowledge creation    Gravi2 is a biological experiment where lentil seeds are grown in an automated greenhouse on‐board ISS. An  identical ground facility model is located at N‐USOC. The ground model is used in the preparation phase, e.g.  equipment tests, procedure tests and simulator training of personnel.     When involving the USOC that are going to be in charge of real time operation of the particular experiment,  some scientific requirements and product/equipment design are already prepared and developed. In addition  to basic knowledge as console personnel, the operators need to develop experiment specific knowledge. For  each experiment procedures for control centre operation and support  is being development  is cooperation  with scientists, product designers and other involved control centres. Thus, in addition to training personnel  for the particular experiment, the preparation phase includes writing procedures for real‐time operation and  validating and improving products/ equipment.    Individual knowledge creation. During the experiment execution, two N‐USOC operators are required. To cope  with the complexity and reduce risks for miscommunication, work overload and manual error, N‐USOC has  implemented an operations support concept that divides the Gravi2‐related control room tasks between two  operators (Mohammad et al, 2013). The two operator positions are called (1) EMCS Ops and (2) N‐USOC Ops.  These positions are geographically located next to each other in the same room: 

EMCS  Ops  (1)  is  responsible  for  remote  control  and  direct  monitoring  of  a  payload  called  European  Modular  Cultivation  System  (EMCS).  The  work  includes  coordination  with  NASA  and  crew  during  crew  activities directly related to the EMCS facility. EMCS Ops communicate indirectly with crew via a dedicated  NASA position/ communication channel 

N‐USOC Ops (2) is responsible for the science, planning and all operations outside the EMCS facility. This  includes  activities  related  to  using  another  payload  (Biolab)  and  crew  activities.  Thus,  N‐USOC  Ops  communicates  and  coordinates  activities  with  ESA  and  another  European  USOC  (MUSC).  N‐USOC  Ops  communicates indirectly with crew via a dedicated ESA position/ communication channel 

2.3 Knowledge transfer ‐ preparation for the Gravi2 experiment  A dedicated person, called Exam, is responsible for integration and operation of each particular experiment.  Training is a central part of the preparation for real time operations of ISS experiments. Experiment specific  training is always performed as part of the preparation before an upcoming experiment or activity on‐board  ISS. The training exercises usually give input to improvements of the procedures as well.    The ESA standards states that training shall be implemented during a project lifecycle. Events that should be  considered are e.g.  

915

  Trine Marie Stene, Brit‐Eli Danielsen and Rune Kristiansen Valle 

Assessment of anomalies, deviations, waivers, etc. 

The impact of newly imposed requirements 

Furthermore, the safety standard emphasizes the importance of worst case analysis: “The system shall meet  the safety requirements under the worst case natural and induced environments define for the project”. The  undesirable events should be identified and classified into categories related to the severity of their failures  consequences. All undesirable events, whose occurrence can jeopardize compromise or degrade the mission  success, should be assessed at the highest product level (overall system including space and ground segments).    Training methods for knowledge transfer in the group    There are several training methods used by N‐USOC group to prepare for an experiment on‐board the  ISS;  classroom lessons, lessons learned from earlier experiments, Anomaly Reports,  hands‐on in the control‐room  and on ground models, Experiment Sequence Tests, debriefs and creation of “What‐if” scenarios.    Normally the experiments conducted at N‐USOC have little potential for causing catastrophic or critical safety  consequences. Thus, up to the present, the most severe consequences have been classified at  level 4 (see  Table 1); “Loss of science”. However, the severity level of the Gravi2 experiment may be classified at level 2;  “Temporarily disabling but not life‐threatening injury”. The reason for this is the use of toxic fluid. During real  time operations the crew on‐board ISS have to handle this potential risk.    Worst case analysis is important for safe operations and in accordance with the ESA safety and dependability  standards. Regarding Gravi2, the N‐USOC team prepared a timeline including specific activities. In addition, the  activity schedule flow was commented and discussed regarding: anomaly reports, lessons learned from past  operations,  and  “What‐if”  scenarios.  Critical  scenarios  got  special  attention.  Different  ways  of  handling  possible scenarios was discussed and used as a basis for procedure development and later training sessions.    Preparation  for  real  time  operation  for  the  whole  team  started  with  classroom  lessons  about  the  Gravi2  science, as well as ground and crew operations. An  important part was  identified hazards and how hazard  control is implemented in both ground and crew activities.    Simulations are regarded as the most important method for creating a coherent performance regarding safety  and science (Coelho et al, 2013). In the preparation for the Gravi2 experiment, simulations are central in order  to validate and verify procedures, and develop operator competence. The operator should be able to handle  both  normal  procedures  and  deviations  from  them.  Simulators  are  better  suited  than  other  methods  for  training skills like communication, situational awareness and stress handling. In a simulated environment the  trainees  will  spend  time  learning  valuable  lessons  in  a  "safe"  virtual  environment,  yet  living  a  lifelike  experience (Danielsen & Stene 2013).    Transfer of knowledge between groups and organisations    Organisational knowledge processes may involve individual and group processes (Alavi & Leidner, 2001). One  group may have acquired and applied knowledge to a given situation and coded this knowledge in the form of  a  certain  routine.  This  “best  practice”  may  then  be  shared  with  other  groups  by  allowing  access  to  group  memory systems or by facilitating intergroup dialogue.    N‐USOC as a part of a larger team. Gravi2 operations required close cooperation with other control centres, as  well as engineering support and science teams. Contrary to prior experiments, the Gravi2 used an additional  biological facility. N‐USOC was the Facility Responsible Centre (FRC) for one research facility and the German  MUSC (Microgravity User Support Centre) for the other. In addition to the two USOCs, the Gravi2 experiment  included cooperation with control centres at ESA and NASA and crew on‐board.    Communication and coordination is complex, since both the NASA and ESA network was involved. Moreover,  because  Gravi2  used  different  biology  facilities  on‐board  ISS,  interaction  was  essential  between  the  two  European  control  centres  N‐USOC  and  MUSC.  Non‐overlapping  coordinating  responsibilities  were  defined  during the integration phase.    

916

  Trine Marie Stene, Brit‐Eli Danielsen and Rune Kristiansen Valle 

Joint Multi‐Segment Training (JMST)    JMST  is  integrated  simulations  and  team  work  training  under  the  responsibility  of  NASA.  JMSTs  are  high‐ fidelity,  flight‐specific  simulations  across  various  station  segments  to  practice  communications  and  coordination  among  the  different  centres,  sometimes  including  NASA's  Mission  Control  Center  in  Houston  (MCC‐H) and crew (or surrogate).     The Gravi2 training sessions simulated some parts of the whole experiment. The whole experiment period was  four days, and each simulation lasted 6 – 8 hours. In February 2013 and January 2014 two simulations were  arranged  as  JMST.  For  N‐USOC  operators  participating  in  “live”  simulations,  the  simulation  sessions  were  performed  in  the  N‐USOC  control  centre,  using  the  same  tools  and  interacting  with  control  centres  internationally just as real‐time operations.    The objective of these simulations was for the entire community to train for the Gravi2 experiment. It was not  part  of  the  certification  of  console  personnel.  Thus,  N‐USOC  certified  console  personnel  were  required.  In  order to obtain the necessary qualifications, the console personnel have gone through specialized training and  certification (Danielsen & Stene, 2013).    Content.  These  console  operator  trainings  included  topics  as  overview  of  the  operations  flow/concept,  the  science involved, ground commanding, crew operations and the “What‐if” scenarios.    Participants. In addition to NASA Payload Operation and Integration Center (POIC) all others relevant payload  control centres and training facilities was involved, including the European Control Centre (COL‐CC), "crew",  Payload Developers and USOCs participated.     As per normal, NASA POIC was in charge of the two JMST. However one payload (EMCS) is located in a NASA  rack in Columbus. Thus, NASA is responsible for operations using the rack and associated crew activities, while  ESA has the overall responsibility for Columbus. In addition, the Gravi2 experiment is a European experiment  and also uses another payload (Biolab) located in Columbus. Thus, ESA is responsible for the crew activities  performed outside the EMCS and inside Biolab. NASA is responsible for activities inside EMCS.    N‐USOC had the overall responsibility for the Gravi2 operations,  including science, operations planning and  science hardware facility. The MUSC team located in Germany supported Gravi2 activities as responsible for  monitoring  and  control  of  the  Biolab  facility.  In  order  to  clarify  roles  and  responsibilities  and  avoid  misunderstanding,  a  chart  describing  the  responsibility  sharing  between  the  teams  was  distributed  to  all  involved centres before the simulation session. However, coordination requirements are primarily driven by  events and may in real situations become more complex and unstructured.    Simulating  the  total  activity  on‐board  ISS.  In  addition  to  Gravi2  control  centres,  several  other  centres  participated  in  the  total  JMSTs.  They  simulated  other  simultaneous  activity  and  experiments  on‐board  ISS.  Even  though  they  were  not  directly  involved  in  the  Gravi2  experiment,  their  activity  might  interfere  with  Gravi2, e.g. by contributing to loss of power, or by occupying the crew with other tasks for a longer period than  originally planned.    Debrief after simulations     Knowledge that has been applied might be coded after application e.g.  incorporated  into an organisational  routine.  Just  after  each  simulation,  a  debriefing  with  all  the  participants  was  held  by  the  NASA  simulation  director.  The  participants  got  feedback  about  their  performance  and  the  major  issues  were  discussed.  In  addition, The N‐USOC Training Manager performed an internal debrief the day after each simulation. The focus  here was on the N‐USOC performance, challenges and improvements. 

2.4 Knowledge application  Activities and experiments on‐board ISS are supported by a network of physically distributed control centres,  operators and engineering expertise on ground. For each mission flight rules are developed (NASA, 2010).    

917

  Trine Marie Stene, Brit‐Eli Danielsen and Rune Kristiansen Valle 

During real operations of the Gravi2 experiment N‐USOC personnel was on console to monitor and control the  payloads and associated crew operations 24/7. As mentioned earlier, N‐USOC had the overall responsibility for  the Gravi2 operations. This includes following procedures and standards.    ESA directives    The European Space Policy set out a basic vision and strategy for the space sector, and tackles issues such as  security  and  defence,  access  to  space  and  exploration.  The  failure  tolerance  approach  is  based  on  the  principles of no single failure and that the system shall be human error tolerant; “No single system failure or  single operator error shall have critical or catastrophic consequences” and “Failure tolerance shall be the basic  safety requirements used to control hazards”. The flight rules clearly state the priorities for ISS operations in  the following order (Coelho et al, 2013): 

Crew safety 

Vehicle safety 

Protection of vehicle or equipment lifetime 

Continue the planned operations 

Tests and training    Experiment  Sequence  Tests  (ESTs)  complement  participation  in  JMSTs.  EST  is  defined  as  a  dry‐run  of  the  experiment  as  close  as  possible  to  the  execution  of  the  experiment  in  flight.  The  main  purpose  of  this  integrated test  is to verify and validate that the hardware,  integration flight procedures and data base are  ready for real time operations (Coelho et al, 2013). The ESTs are also used as a training arena for control room  operators, providing the opportunity to get familiar with the scientific requirements for each experiment as  well as the specific procedures.    On‐the‐job training (OJT) is possible both during real‐time operations and testing on ground models. OJT may  be active or passive. During an active OJT an operator perform all tasks on a whole shift under surveillance of  an on‐duty console operator. In a passive OJT, the person mainly observes the on‐duty operator. Tasks may  include timeline reviews, writing log, and communication on the loop. 

3. Discussion 

3.1 Can training ensure safe and successful operations?  The  safety  and  dependability  standards  classify  consequences  of  failures  in  space  flight  activities.  Related  questions are how and what to train different target groups, whether the quality  is high enough and/or  if  training practice should be improved.    Knowledge basis ‐ Lessons learned and "What‐if" scenarios    The failure tolerance is that “no single system failure and operator error” shall have critical consequences. The  Gravi2 experiment does have the potential for causing a critical consequence, due to using toxic fluid. Spillage  may be damaging to the crew on‐board ISS. In order to handle this, training is seen as essential.      Aspects  required  by  ESA  to  be  covered  in  all  safety  training  are  (1)  General  awareness  briefings,  (2)  Basic  technical training and (3) Product specific training. One interesting aspect about human space flight is that a  lot of the activities are "new". Experiments on‐board ISS are accomplished only one time. Thus, in addition to  safety, a failure implies large financial consequences.    Knowledge application in real‐time is dependent on solid procedures and operator knowledge. In addition to  solid knowledge of prior experiences, experiments on‐board ISS also include future scenarios of normal and  possible anomalous procedures.    "What‐if" simulations   

918

  Trine Marie Stene, Brit‐Eli Danielsen and Rune Kristiansen Valle 

Tentative future actions may be subject to learning through e.g. simulation. In a simulated environment the  trainees will spend time learning valuable lessons in a "safe" virtual environment yet living a lifelike experience  (Coelho  et  al,  2013).  Console  personnel  will  get  the  opportunity  to  practice  situational  awareness  and  recovering from an anomaly or unexpected event.  In addition to the payload they are responsible for, the  trainees  also  have  to  consider  how  an  eventual  deviation  from  a  normal  procedure  interact  with  other  simultaneous activities on‐board the ISS. And vice versa, other payloads or systems on‐board may experience  problems that have an impact on their planned activities.     Individual, team and collective training    Knowledge management consists of a dynamic and continuous set of processes and practices embedded  in  individuals, as well as groups and physical structures (Alavi & Leidner, 2001). “Best practice” may be created  and shared between individually and in groups. For N‐USOC, operator training involves three target groups;  new employees, repetition for experienced personnel and operators of specific experiments.     Certification shall ensure basics qualifications in order to operate the control room. Danielsen & Stene (2013)  argue that simulations are an important and crucial part of the certification. Although certification of a console  operator is individual, the process includes cooperation and team training. This is particularly true in the final  steps using simulators and on‐the‐job training.    Preservation  of  performance.  Proficiency  is  defined  as  maintaining  the  knowledge  and  skills  required  to  continue to perform console functions correctly and efficiently. Proficiency  is maintained through  individual  reading of manuals and documents, refresher simulator training, repetitively practicing console tasks and on‐ the‐job training. The certified N‐USOC console operators participate to periodic simulations with the ESA/NASA  teams. These simulations both act as refresher for the operator, but can also be a dry‐run of a planned activity.    Experiment  specific  training  is  held  as  preparation  before  an  upcoming  experiment  or  activity.  Dedicated  training for all console operators is performed, including simulations and classroom presentations. The topics  for this training are overview of the operations flow/concept, the science involved, ground commanding, crew  operations,  lessons  learned  from  earlier  experiments,  simulator  training  experiences,  and  the  “what‐if”  scenarios. It is mandatory to include anomalies, deviations and new requirements. 

3.2 How to ensure organisational learning?  Organisational performance often depends more on an ability to turn knowledge into effective action and less  on the knowledge itself (Alavi & Leidner, 2001).     Can we learn from other high risk industries?    More  focus  on  team  training  could  be  beneficial  for  performing  ISS  experiments  like  Gravi2.  Teamwork,  communication,  multitasking  and  stress  handling  are  all  important  skills  for  performing  well  as  a  console  operator (Ekambaram et al, 2013). Today the main emphasis is on the knowledge creation of the individual  person. More focus in training could be on knowledge transfer in the team and between teams.    Due to the increased complexity and collaboration across different organisations and countries, there is a need  for  creation  of  social  knowledge.  Team  collaboration  across  borders  and  between  different  competencies  seems important to improve safety in distributed teams.  Perspectives on training from other domains may  give valuable  inputs and perspectives. Especially this may be the case for experience from related activities  such as aviation, nuclear or other high risk activities.     Crew Resource Management (CRM) training originated from NASA in 1979 and includes systems where human  error can have substantial effects. NASA found that the primary cause of most aviation accidents was human  error. Applications of the results from this CRM research are numerous. Those who design and administer  training  can  benefit  from  these  findings  in  order  to  improve  the  effectiveness  of  their  team  training  interventions.   

919

  Trine Marie Stene, Brit‐Eli Danielsen and Rune Kristiansen Valle 

In general, there is a large literature on teamwork and CRM training including a specification of what and how  to  train.  The  concept  CRM  is  related  to  team  collaboration  and  focuses  on  interpersonal  communication,  leadership,  and  decision  making  in  the  cockpit.  CRM  is  developed  in  the  aviation  industry.  A  theoretical  foundation  of  CRM  is  the  teamwork  model  from  Salas,  Sims  and  Burke  (2005),  called  “the  big  five  of  teamwork”. The “big‐five” teamwork model is based on a literature review of 20 years of team research, and  can be a useful practical perspective when exploring team collaboration.     The  model  consists  of  core  components  and  necessary  coordinating  mechanisms.  The  coordinating  mechanisms  are  important  issues  to  ensure  safety  in  critical  operations.  The  coordinating  mechanisms  facilitate  the  core  components  of  teamwork.  The  core  components  and  coordinating  mechanisms  are  described in Table 2. 

Table 2: “The big five of teamwork” (Salas, Sims & Burke, 2005) 

The five core components of teamwork  Team leadership  Team leadership has been described as social problem solving – through 

coordinating team performance to define and reach goals.  Adaptability  The ability to adjust team performance and tasks based on cues from the 

environment, in order to attain functional team outcomes.  Mutual performance monitoring  Ability to collaborate with the other team members to ensure procedures 

is followed and expected results are achieved.  Backup behaviour  Ability to plan and reschedule resources and tasks between team members 

in order to avoid high workloads for individual members of the team.  Team orientation  Focusing on the whole team and establishing common goals instead of 

individual goals.  Coordinating Mechanisms 

Shared mental models  The common understanding or organized knowledge being shared and  distributed among the team members. 

Closed loop communication  Exchange of information between sender and receiver, ensuring that the  information is perceived and understood. 

Mutual trust  The perception that individuals in the team are prioritizing actions  important to the other team members, and that everybody will recognize 

and protect the interests of their team partners. 

CRM training is covering the following six key areas as described by HSE (2003): 

Situation  Awareness  (Operation  status  awareness,  Environmental  awareness,  Anticipation,  Concentration/avoiding distraction, Shared mental models) 

Decision  Making  (Problem  definition/diagnosis,  Risk  and  time  assessment,  Recognition,  Option  generation/choice, Outcome review) 

Communication  (Assertiveness/speaking  up,  Asking  questions,  Listening,  Giving  appropriate  feedback,  Attending to non‐verbal signals) 

Team Working (Maintaining team focus, Considering others, Supporting others, Team decision making,  Conflict solving) 

Personal Resources (Identifying and managing stress, Reducing/coping with fatigue, Physical and mental  fitness) 

Supervision/  Leadership    (Use  of  authority/assertiveness,  Maintaining  standards,  Planning  and  co‐ ordination, Workload management) 

Salas et al (2007) argue that team training interventions are a viable approach organizations can take in order  to enhance team outcomes. They are useful for improving cognitive outcomes, affective outcomes, teamwork  processes,  and  performance  outcomes.  Moreover,  results  suggest  that  training  content,  team  membership  stability, and team size moderate the effectiveness of team training interventions.    The  Gravi2  preparation  and  training  included  joint  simulations  and  team  work  training.  Each  session  was  followed by debrief on the  loop between participating control centres. Further, a separate N‐USOC  internal  debrief  was  arrange  the  following  day.  These  debriefs  was  used  to  give  feedback  and  reflect  on  the  performance. Debriefs may be improved by using the CRM concept to ensure that the important teamwork  components were reflected on. This includes both to give feedback on teamwork between all control centres, 

920

  Trine Marie Stene, Brit‐Eli Danielsen and Rune Kristiansen Valle 

within the Gravi2 team (Facility Responsible Centres in Norway and Germany) and between the two N‐USOC  operators. 

3.3 Technology as an artefact in knowledge management processes  The  performance  of  real‐time  operations  of  experiments  on‐board  ISS  use  advanced  technology  in  both  integration and operation phases. This is the case for both remote controls of the greenhouse and cooperation  between operators. Distributed cooperation and communication become more and more normal  in several  industries.  Advanced  technology  is  used  in  the  complex  collaboration  across  different  organisations  and  countries.  Technological  artefacts  may  support  organisational  knowledge  management  processes.  IT  may  support all four forms of knowledge transfer (Alavi & Leidner, 2001); between individuals, from individuals to  groups, between groups and across groups. The authors argue that video technologies like video conferencing  may also enhance transfer. Information technologies allow for organisational knowledge to be applied across  the time and space.    In ISS experiments IT is used to support communication and cooperation. Instead of using video conferenced  to support the contact between control centres, they are using tele and voice communication. However, the  ground centres have real time video of crew activities. In addition all have the same display of time schedule  including related documents and procedures. 

4. Conclusion  Human space flight includes several high risk activities. ESA standards states that no single failure shall have  critical  consequences.  The  Gravi2  experiment  planned  on‐board  ISS  in  April  2014  has  a  potential  critical  consequence, in case of a toxic leakage injuring the crew. In order to prevent this, competent control room  operators  are  of  major  importance.  In  addition,  safe  technical  equipment  and  adequate  procedures  are  required.    Training is emphasized in order to ensure competent console personnel. Both individual and team training is  used  to  ensure  organisational  learning.  The  individual  training  leads  to  certified  console  personnel.  When  preparing for an experiment, team training in the form of simulations are crucial. The Gravi2 experiment was  the first experiment under the responsibility of N‐USOC that had the potential for “Severity Level 2” (Critical).  Gravi2 also implied a more complex operational environment than previous experiments, with several control  centres involved in the real time operations and preparation for this.     The  simulations  performed  as  preparation  for  Gravi2  enhanced  organizational  learning  in  the  distributed  operational teams. The experiences from the simulations was discussed and reflected on during debriefs both  with  the  distributed  team  and  internally  in  the  N‐USOC  team.  Lessons  learned  normally  lead  to  changed  procedures or operational concepts. In addition, simulations will reveal  if roles and responsibilities that are  agreed up front function in the real environment.    CRM training is widely used in other sectors sector such as aviation or petroleum industry. It is believed that  CRM training can improve knowledge creation and team performance in control rooms. 

References  

Ekambaram, A., Danielsen, B‐E, Coelho, L.H.F & Stene, T.M. (2013). Simulation of space operations – A study on learning in  control rooms. Paper presented at ECKM, 2013 

Alavi, M. & Leidner, D.E. (2001). Knowledge Managemenet Knowledge Managemenet Systems: Conceptual Foundations  and Research Issues. MIS Quarterly, 25 (1). 107‐36 

Coelho, L. H. F., Danielsen, B‐E. & Stene, T. M. (2013). Human space flight ‐ Training to ensure successful operations and  safe performance in control rooms. The 22nd SRA‐E Conference, Trondheim, Norway. 

Danielsen, B. & Stene, T. M. (2013).  Control Room and Certification for Space Operations. Safety, Reliability and Risk  Analysis. Beyond the Horizon – Steenbergen et al (Eds), Taylor & Francis Group, London, pp 269‐276. 

Dyer, J. L. (1984). Team research and team training: A state of the art review. In F.A. Muckler (Ed), Human factors review  (pp. 285‐323). Santa Monica, CA. Human Factors Society   

Ekambaram, A., Danielsen, B., Coelho, L. H. F. & Stene, T. (2013). Simulation of Space Operation‐ A Study on Learning in  Control Rooms. European Conference on Knowledge Management, Lithuania. 

ESA (2009). Space product assurance – Dependability. ECSS‐Q‐ST‐30C. ESA‐ESTEC Requirement & Standards Division,  Noordwijk, The Netherlands. 

921

  Trine Marie Stene, Brit‐Eli Danielsen and Rune Kristiansen Valle 

ESA (2009a). Space product assurance – Safety. ECSS‐Q‐ST‐40C.  ESA‐ESTEC, Requirement & Standards Division Noordwijk,  The Netherlands. 

HSE (2003). Factoring the human into safety: Translating research into practice, Crew Resource Management Training for  Offshore Operations, Volume 3. The University of Aberdeen for the Health and Safety Executive. 

Mohammad, A. B., Johansen, J. P. & Almklov, P. G. (20014). Reliable operations in control centres, an empirical study.  Safety, Reliability and Risk Analysis. Beyond the Horizon – Steenbergen et al (Eds), Taylor & Francis Group, London, pp  249‐258. 

NASA (2010). Baseline Payload Safety Policy and Requirements for the International Space Station. SSP 51700 NASA/CR‐ 2007‐213697. 

Salas, E., Sims, D.E. and Burke, C.S. (2005). Is there a big five in teamwork? Small Group Research, 36 (5), 555‐599.  Salas, E., Stagl, K.C., Burke, C.S. & Goodwin, G.F. (2007). Fostering team effec‐tiveness in organizations: Towards an 

integrative theoretical framework of team per‐formance. In Shuart, J.W., Shuart, B., Spaulding, W., Poland, J.S. (Eds.)  Modelling complex systems, Lincoln: University of Nebraska Press. 

Stene, T.M., Johnsen, S. O., Avino, D., Ophof, S., Kongsvik, T., Di Tana, V., Almklov, P. G. & Mohammad, A. B.  (2013).  Development of a Human Dependability Model. Summary Report. Noordwijk, Netherlands. ESA/ ESTEC Contract No.  4000106181/12/NL/SFe. 

 

922

Reproduced with permission of the copyright owner. Further reproduction prohibited without permission.