Safety is the main concern of the aviation industry. All Air Navigation Service Providers must have a Safety Management System (SMS) which states how safety is handled, promoted and prioritized. By developing Key Performance indicators (KPIs), it is possible to quantify the effectiveness of a SMS, discover potential flaws and improvement measures. This thesis identifies principles behind the SMS, the development of KPIs and suggest potential KPIs for the Swedish air navigation service provider LFVs’ SMS. A literature study was performed and organisation specific documents were analysed to develop potential KPIs within the areas timely compliance with international obligations, competency and adoption and sharing of best practices based on an EASA questionnaire. This work presents a set of 27 performance indicators and recommends 6 as potential KPIs for the three areas together. The KPIs are developed specifically for LFV but could be applicable for other organisations with similar SMS structure and processes. They should be analysed within the organisation and, potentially, have thresholds set before implementation.

Flugsicherungsdienstleistungen ermöglichen die effiziente und konfliktfreie Durchführung von Flügen und sind damit ein Grundpfeiler des Luftverkehrssystems. Wachsende Verkehrszahlen sowie steigender Kostendruck erfordern innovative Maßnahmen zur operativen Verbesserung des Luftverkehrsmanagements (Air Traffic Management, ATM). Auch kurzfristige und unvorhersehbare Schwankungen, wie bspw. durch politische Krisen oder Pandemien, stellen die Flugsicherungs-unternehmen (Air Navigation Service Provider, ANSPs) zunehmend vor große Herausforderungen. Infolgedessen wird der Bewertung der Leistungsfähigkeit von ANSPs sowie der Identifikation valider Maßnahmen zur Steigerung der Performance eine hohe Bedeutung zugemessen. Die Dissertation adressiert daher drei wesentliche Forschungsfragen: 1. Wie kann die Leistungsfähigkeit von Flugsicherungsdienstleistern gemessen werden? 2. Welche endogenen und exogenen Faktoren haben einen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit der ANSPs? 3. Welche Maßnahmen und Handlungsempfehlungen sind abzuleiten, um die Effizienz der Flugsicherungsdienstleister zu steigern? Gemäß der ersten Forschungsfrage war es zunächst notwendig, eine geeignete Metrik für die Messung der Leistungsfähigkeit zu identifizieren. Die Ergebnisse von Vorabstudien zeigten, dass innerhalb Europas eine hohe Heterogenität hinsichtlich der verwendeten Systeme und Verfahren besteht. Die daraus folgende Komplexität hatte einen Einfluss auf die ökonomische Modellierung eines ANSPs. Je nach Betriebsebene (ANSP, Kontrollzentralen, Sektoren, etc.) waren zudem Anpassungen dieses Modells notwendig. Eine zentrale Aufgabe innerhalb der Dissertation bestand in der Überführung des ökonomischen Modells in eine geeignete Benchmarking-Methode zur Messung der Performance. Die verwendete Methodik hängt maßgeblich vom Analyseziel, der Modellierung, der betrieblichen Ebene und den verfügbaren Daten (z. B. hinsichtlich Quantität und Qualität) ab. Gemäß der ökonomischen Modellierung setzen Effizienzanalysen im Luftverkehrsmanagement eine Methodik voraus, welche multiple Inputs und Outputs berücksichtigen kann. Innerhalb der Dissertation wurde für die Bewertung der Leistungsfähigkeit die Data Envelopment Analysis (DEA) fokussiert, wenngleich verschiedene Methoden angewendet und die erzielten Ergebnisse verglichen wurden. Auf Basis einer intensiven Datenanalyse konnte nachgewiesen werden, dass die DEA zu suffizienten Ergebnissen führt. Sonderformen dieser Methodik führen dagegen weder zu erweiterten Erkenntnissen noch zu einer erhöhten Plausibilität. Unter der Nutzung von Paneldaten wurde zudem untersucht, wie sich die Leistungsfähigkeit im Zeitablauf geändert hat. Diese multiperiodischen Betrachtungen ermöglichten die Analyse des Einflusses signifikanter globaler und lokaler Ereignisse auf die Performance innerhalb des europäischen ATMs sowie einzelner ANSPs. Die zweite Forschungsfrage setzte sich mit den grundlegenden Einflussfaktoren auf die Performance auseinander. Dabei waren zwei wesentliche Elemente zu unterscheiden. Zum einen endogene Effekte, die in den operativen Charakteristiken der ANSPs begründet sind. Dies umfasst sowohl die Zusammenwirkung der betrieblichen Ebenen innerhalb eines ANSPs, als auch die ANSP-übergreifende Heterogenität. Zum anderen wurden exogene Faktoren berücksichtigt, welche nicht durch die Flugsicherungsdienstleister beeinflusst werden können. Für die Ursachenanalyse wurde eine Vielzahl (potentieller) Einflussfaktoren untersucht, welche auf Basis von Expertenbefragungen identifiziert wurden. Der Einfluss dieser Faktoren wurde mittels qualitativer und quantitativer Methoden getestet. Bei den quantitativen Analysen fanden mehrere Methoden Anwendung, u. a. basierend auf Querschnittsdaten (OLS-, Tobit- und Trunkated-Regressionen) oder Paneldaten (insbesondere Fixed- und Random-Effects Modelle). Die Koeffizienten und statistischen Signifikanzen unterschieden sich primär aufgrund des Benchmarking-Modells. Innerhalb eines Modells wichen die Koeffizienten zwischen den einzelnen Regressionsansätzen nur in geringem Ausmaß ab, wodurch eine Robustheit nachgewiesen werden konnte. Als ein wesentlicher Einfluss auf die Performance wurde die Struktur des Luftraumes identifiziert. Dabei wurde insbesondere untersucht, ob im europäischen ATM Größenvorteile existieren und welche betrieblichen Vorteile eine dynamische Sektorisierung bietet. Des Weiteren konnte nachgewiesen werden, dass v. a. die Volatilität des Verkehrs einen hohen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit hat. Auch die Auswirkungen von Prognosequalität und Systemunterschieden (USA vs. Europa) wurden in der Dissertation adressiert. Basierend auf den Erkenntnissen der ersten beiden Forschungsschwerpunkte wurden Handlungsempfehlungen, sowohl hinsichtlich der methodischen Umsetzung einer Leistungsbewertung, als auch zur Steigerung der Leistungsfähigkeit einzelner Unternehmen abgeleitet. Diese Handlungs-empfehlungen wurden zudem nach betrieblichen und institutionellen Maßnahmen differenziert. Die Empfehlungen umfassen insbesondere eine paneuropäisch standardisierte Erfassung von Daten, die Verbesserung einiger, von EUROCONTROL verwendeter Metriken, die Auswahl geeigneter Ressourcen und Leistungen für das Benchmarking-Modell sowie methodische Präferenzen bei den einzelnen Analyseschritten. Des Weiteren wurde ein Ausblick auf potentielle, zukünftige Forschungsschwerpunkte gegeben, wie bspw. die Schaffung eines Level-of-Service-Konzepts und die Ableitung dafür notwendiger Ressourcen-Puffer. Durch die gewonnenen Erkenntnisse liefert die Dissertation einen wesentlichen Beitrag, das zukünftige Luftverkehrsmanagement effizienter zu gestalten.