Kadefors, Roland

Kadefors, Roland

Adresse Abteilung für Verletzungsprävention, Chalmers University of Technology, 40275 Göteborg

Land: Schweden

Montag, März 14 2011 19: 45

Workstations

Ein integrierter Ansatz bei der Gestaltung von Arbeitsplätzen

In der Ergonomie ist die Gestaltung von Arbeitsplätzen eine kritische Aufgabe. Es besteht allgemeine Einigkeit darüber, dass in jedem Arbeitsumfeld, ob Arbeiter oder Angestellter, ein gut gestalteter Arbeitsplatz nicht nur die Gesundheit und das Wohlbefinden der Arbeitnehmer, sondern auch die Produktivität und die Qualität der Produkte fördert. Umgekehrt kann ein schlecht gestalteter Arbeitsplatz zur Entstehung von Gesundheitsbeschwerden oder chronischen Berufskrankheiten sowie zu Problemen bei der Aufrechterhaltung der Produktqualität und Produktivität auf einem vorgeschriebenen Niveau führen oder dazu beitragen.

Für jeden Ergonomen mag die obige Aussage trivial erscheinen. Dass das Arbeitsleben weltweit nicht nur von ergonomischen Mängeln, sondern von eklatanten Verstößen gegen ergonomische Grundprinzipien geprägt ist, wird auch von jedem Ergonomen anerkannt. Es ist deutlich zu erkennen, dass bei den Verantwortlichen – Fertigungsingenieuren, Vorgesetzten und Managern – ein weit verbreitetes Unbewusstsein hinsichtlich der Bedeutung der Arbeitsplatzgestaltung herrscht.

Bemerkenswert ist, dass es in Bezug auf die Industriearbeit einen internationalen Trend gibt, der die Bedeutung ergonomischer Faktoren zu unterstreichen scheint: die steigende Nachfrage nach verbesserter Produktqualität, Flexibilität und Präzision bei der Produktlieferung. Diese Forderungen sind mit einer konservativen Sicht auf die Gestaltung von Arbeit und Arbeitsplatz nicht vereinbar.

Obwohl es im vorliegenden Zusammenhang vor allem um die physikalischen Faktoren der Arbeitsplatzgestaltung geht, ist zu bedenken, dass die physikalische Gestaltung des Arbeitsplatzes in der Praxis nicht von der Arbeitsorganisation getrennt werden kann. Dieses Prinzip wird in dem im Folgenden beschriebenen Entwurfsprozess deutlich gemacht. Die Qualität des Endergebnisses des Prozesses stützt sich auf drei Stützen: ergonomisches Wissen, Integration mit Produktivitäts- und Qualitätsanforderungen und Partizipation. Das Prozess der Umsetzung einer neuen Workstation muss diese Integration berücksichtigen, und das ist das Hauptaugenmerk dieses Artikels.

Entwurfsüberlegungen

Arbeitsplätze sind zum Arbeiten da. Es muss erkannt werden, dass der Ausgangspunkt in der Arbeitsplatzgestaltung darin besteht, dass ein bestimmtes Produktionsziel erreicht werden muss. Der Designer – häufig ein Produktionsingenieur oder eine andere Person im mittleren Management – ​​entwickelt intern eine Vision des Arbeitsplatzes und beginnt, diese Vision durch seine oder ihre Planungsmedien umzusetzen. Der Prozess ist iterativ: Von einem groben ersten Versuch werden die Lösungen nach und nach immer raffinierter. Ergonomische Aspekte müssen im Arbeitsfortschritt bei jeder Iteration unbedingt berücksichtigt werden.

Es sollte angemerkt werden, dass ergonomisches Design von Arbeitsplätzen ist eng verbunden mit ergonomische Beurteilung von Arbeitsplätzen. Tatsächlich gilt die hier zu befolgende Struktur gleichermaßen für die Fälle, in denen der Arbeitsplatz bereits besteht oder in Planung ist.

Im Designprozess bedarf es einer Struktur, die sicherstellt, dass alle relevanten Aspekte berücksichtigt werden. Der traditionelle Weg, dies zu handhaben, besteht darin, Checklisten zu verwenden, die eine Reihe von Variablen enthalten, die berücksichtigt werden sollten. Allzweck-Checklisten sind jedoch in der Regel umfangreich und schwierig zu verwenden, da in einer bestimmten Konstruktionssituation möglicherweise nur ein Bruchteil der Checkliste relevant ist. Darüber hinaus sind in einer praktischen Entwurfssituation einige Variablen wichtiger als andere. Eine Methodik zur gemeinsamen Berücksichtigung dieser Faktoren in einer Entwurfssituation ist erforderlich. Eine solche Methodik wird in diesem Artikel vorgeschlagen.

Empfehlungen für die Arbeitsplatzgestaltung müssen auf einem relevanten Anforderungsprofil basieren. Es ist zu beachten, dass es im Allgemeinen nicht ausreicht, Schwellenwerte für einzelne Variablen zu berücksichtigen. Ein anerkanntes kombiniertes Ziel von Produktivität und Gesundheitserhaltung macht es erforderlich, ehrgeiziger zu sein als in einer traditionellen Entwurfssituation. Insbesondere die Frage der muskuloskelettalen Beschwerden ist ein wesentlicher Aspekt in vielen industriellen Situationen, wobei diese Problemkategorie keineswegs auf das industrielle Umfeld beschränkt ist.

Ein Workstation-Designprozess

Schritte im Prozess

Bei der Gestaltung und Implementierung von Arbeitsplätzen besteht immer zunächst die Notwendigkeit, die Benutzer zu informieren und das Projekt so zu organisieren, dass eine vollständige Benutzerbeteiligung möglich ist und die Chance auf eine vollständige Akzeptanz des Endergebnisses durch die Mitarbeiter erhöht wird. Eine Behandlung dieses Ziels liegt nicht im Rahmen der vorliegenden Abhandlung, die sich auf das Problem konzentriert, zu einer optimalen Lösung für die physische Gestaltung des Arbeitsplatzes zu gelangen, aber der Designprozess erlaubt dennoch die Integration eines solchen Ziels. Dabei sollten immer folgende Schritte beachtet werden:

    1. Sammlung von benutzerspezifischen Anforderungen
    2. Priorisierung von Forderungen
    3. Übertragung von Anforderungen in (a) technische Spezifikationen und (b) Spezifikationen in Benutzerbedingungen
    4. Iterative Entwicklung des physikalischen Layouts der Workstation
    5. physische Umsetzung
    6. Probezeit der Produktion
    7. volle Produktion
    8. Bewertung und Identifizierung von Ruheproblemen.

                   

                  Der Fokus liegt hier auf den Schritten eins bis fünf. Oft wird nur ein Teil all dieser Schritte tatsächlich in die Gestaltung von Arbeitsplätzen einbezogen. Dies kann verschiedene Gründe haben. Handelt es sich bei dem Arbeitsplatz um eine Standardausführung, wie beispielsweise in manchen Bildschirmarbeitssituationen, können einige Schritte gebührend ausgeschlossen werden. In den meisten Fällen würde jedoch der Ausschluss einiger der aufgeführten Schritte zu einer Arbeitsstation von geringerer Qualität führen, als als akzeptabel angesehen werden kann. Dies kann der Fall sein, wenn die wirtschaftlichen oder zeitlichen Zwänge zu groß sind, oder wenn schlichte Vernachlässigung aufgrund mangelnder Kenntnisse oder Einsichten auf Führungsebene vorliegt.

                  Sammlung von benutzerspezifischen Anforderungen

                  Es ist wichtig, den Benutzer des Arbeitsplatzes als jedes Mitglied des Herstellungsbetriebs zu identifizieren, das in der Lage sein könnte, qualifizierte Ansichten zu seiner Gestaltung beizutragen. Zu den Benutzern können beispielsweise die Arbeiter, die Vorgesetzten, die Produktionsplaner und Produktionsingenieure sowie der Sicherheitsbeauftragte gehören. Die Erfahrung zeigt deutlich, dass diese Akteure alle über ihr einzigartiges Wissen verfügen, das im Prozess genutzt werden sollte.

                  Die Sammlung der benutzerspezifischen Anforderungen sollte eine Reihe von Kriterien erfüllen:

                  1. Offenheit. In der Anfangsphase des Prozesses sollte kein Filter angewendet werden. Alle Standpunkte sollten ohne geäußerte Kritik zur Kenntnis genommen werden.
                  2. Nichtdiskriminierung. Standpunkte aus allen Kategorien sollten in dieser Phase des Prozesses gleich behandelt werden. Besondere Beachtung sollte der Tatsache geschenkt werden, dass einige Personen offener sein können als andere und dass die Gefahr besteht, dass sie einige der anderen Akteure zum Schweigen bringen.
                  3. Entwicklung durch Dialog. Es sollte die Möglichkeit bestehen, die Anforderungen durch einen Dialog zwischen Teilnehmern mit unterschiedlichem Hintergrund anzupassen und weiterzuentwickeln. Die Priorisierung sollte als Teil des Prozesses behandelt werden.
                  4. Vielseitigkeit. Der Prozess der Sammlung von benutzerspezifischen Anforderungen sollte angemessen wirtschaftlich sein und weder die Einbeziehung von Fachberatern noch einen hohen Zeitaufwand auf Seiten der Teilnehmer erfordern.

                   

                  Der obige Satz von Kriterien kann erfüllt werden, indem eine Methodik verwendet wird, die auf basiert hochwertige Funktionsbereitstellung (QFD) nach Sullivan (1986). Hier können die Benutzeranforderungen in einer Sitzung gesammelt werden, in der eine gemischte Gruppe von Akteuren (nicht mehr als acht bis zehn Personen) anwesend ist. Alle Teilnehmer erhalten einen Block mit ablösbaren selbstklebenden Zetteln. Sie werden gebeten, alle Anforderungen am Arbeitsplatz, die sie für relevant halten, jeweils auf einem separaten Zettel zu notieren. Aspekte in Bezug auf Arbeitsumgebung und -sicherheit, Produktivität und Qualität sollten abgedeckt werden. Diese Aktivität kann so lange fortgesetzt werden, wie es für notwendig befunden wird, typischerweise zehn bis fünfzehn Minuten. Nach dieser Sitzung wird einer nach dem anderen gebeten, seine Forderungen vorzulesen und die Notizen für alle in der Gruppe sichtbar auf eine Tafel im Raum zu kleben. Die Anforderungen werden in natürliche Kategorien wie Beleuchtung, Hebehilfen, Produktionsausrüstung, Reichweitenanforderungen und Flexibilitätsanforderungen gruppiert. Nach Abschluss der Runde erhält die Gruppe die Möglichkeit, den Forderungskatalog kategorieweise hinsichtlich Relevanz und Priorität zu diskutieren und zu kommentieren.

                  Der Satz von benutzerspezifizierten Anforderungen, die in einem Prozess wie dem oben beschriebenen gesammelt werden, bildet eine der Grundlagen für die Entwicklung der Anforderungsspezifikation. Zusätzliche Informationen in diesem Prozess können von anderen Kategorien von Akteuren produziert werden, beispielsweise Produktdesignern, Qualitätsingenieuren oder Ökonomen; Es ist jedoch wichtig, den potenziellen Beitrag zu erkennen, den die Benutzer in diesem Zusammenhang leisten können.

                  Priorisierung und Anforderungsspezifikation

                  Im Hinblick auf den Spezifikationsprozess ist es wesentlich, dass die unterschiedlichen Anforderungstypen entsprechend ihrer jeweiligen Bedeutung berücksichtigt werden; Andernfalls müssen alle berücksichtigten Aspekte parallel betrachtet werden, was die Entwurfssituation tendenziell komplex und schwer handhabbar machen kann. Aus diesem Grund sind Checklisten, die aufwändig sein müssen, um ihren Zweck zu erfüllen, in einer bestimmten Entwurfssituation oft schwierig zu handhaben.

                  Es kann schwierig sein, ein Prioritätsschema zu entwickeln, das allen Typen von Arbeitsstationen gleichermaßen gut dient. Geht man jedoch davon aus, dass der manuelle Umgang mit Materialien, Werkzeugen oder Produkten ein wesentlicher Aspekt der am Arbeitsplatz durchzuführenden Arbeiten ist, stehen mit hoher Wahrscheinlichkeit Aspekte der muskuloskelettalen Belastung ganz oben auf der Prioritätenliste. Die Gültigkeit dieser Annahme kann in der Benutzeranforderungserfassungsstufe des Prozesses überprüft werden. Relevante Benutzeranforderungen können beispielsweise mit Muskelbelastung und -ermüdung, Greifen, Sehen oder einfacher Handhabung verbunden sein.

                  Es ist wichtig zu erkennen, dass es möglicherweise nicht möglich ist, alle benutzerspezifischen Anforderungen in technische Anforderungsspezifikationen umzuwandeln. Solche Anforderungen können sich zwar auf subtilere Aspekte wie Komfort beziehen, können aber dennoch von hoher Relevanz sein und sollten im Prozess berücksichtigt werden.

                  Belastungsvariablen des Bewegungsapparates

                  In Übereinstimmung mit der obigen Argumentation werden wir hier die Ansicht vertreten, dass es eine Reihe grundlegender ergonomischer Variablen in Bezug auf die muskuloskelettale Belastung gibt, die im Designprozess vorrangig berücksichtigt werden müssen, um das Risiko von zu eliminieren arbeitsbedingte Erkrankungen des Bewegungsapparates (WRMD). Diese Art von Störung ist ein im Bewegungsapparat lokalisiertes Schmerzsyndrom, das sich durch wiederholte Belastung eines bestimmten Körperteils über lange Zeiträume entwickelt (Putz-Anderson 1988). Die wesentlichen Variablen sind (z. B. Corlett 1988):

                  • Muskelkraftbedarf
                  • Arbeitshaltung fordern
                  • Zeitbedarf.

                   

                  Gegenüber Muskelkraftkann die Kriterieneinstellung auf einer Kombination aus biomechanischen, physiologischen und psychologischen Faktoren beruhen. Dies ist eine Variable, die durch die Messung des Ausgangskraftbedarfs in Bezug auf die zu handhabende Masse oder die erforderliche Kraft, beispielsweise für die Betätigung von Griffen, operationalisiert wird. Auch Belastungsspitzen in Verbindung mit hochdynamischen Arbeiten müssen ggf. berücksichtigt werden.

                  Arbeitshaltung Die Anforderungen können bewertet werden, indem (a) Situationen, in denen die Gelenkstrukturen über den natürlichen Bewegungsbereich hinaus gedehnt werden, und (b) bestimmte besonders unangenehme Situationen wie kniende, verdrehte oder gebeugte Haltungen oder Arbeiten mit der Hand über der Schulter erfasst werden Niveau.

                  Zeit fordert kann auf der Grundlage der Zuordnung von (a) kurzzyklischer, sich wiederholender Arbeit und (b) statischer Arbeit bewertet werden. Es sollte beachtet werden, dass die Bewertung der statischen Arbeit nicht ausschließlich das Aufrechterhalten einer Arbeitshaltung oder das Erzeugen einer konstanten Ausgangskraft über längere Zeiträume betreffen muss; aus Sicht der stabilisierenden Muskulatur, insbesondere im Schultergelenk, kann scheinbar dynamische Arbeit einen statischen Charakter haben. Es kann daher erforderlich sein, längere Zeiträume der gemeinsamen Mobilisierung zu berücksichtigen.

                  Die Akzeptanz einer Situation richtet sich in der Praxis natürlich nach der Beanspruchung des am stärksten belasteten Körperteils.

                  Es ist wichtig zu beachten, dass diese Variablen nicht einzeln, sondern gemeinsam betrachtet werden sollten. Beispielsweise können hohe Kraftanforderungen akzeptabel sein, wenn sie nur gelegentlich auftreten; Hin und wieder den Arm über Schulterhöhe zu heben, ist normalerweise kein Risikofaktor. Aber Kombinationen zwischen solchen Basisvariablen müssen berücksichtigt werden. Dies macht die Festlegung von Kriterien tendenziell schwierig und kompliziert.

                  Im Überarbeitete NIOSH-Gleichung für die Gestaltung und Bewertung manueller Handhabungsaufgaben (Waters et al. 1993) wird dieses Problem angegangen, indem eine Gleichung für empfohlene Gewichtsgrenzen aufgestellt wird, die die folgenden vermittelnden Faktoren berücksichtigt: horizontaler Abstand, vertikale Hubhöhe, Hubasymmetrie, Griffkopplung und Hubhäufigkeit. Auf diese Weise kann die nach biomechanischen, physiologischen und psychologischen Kriterien unter idealen Bedingungen zulässige Belastungsgrenze von 23 Kilogramm unter Berücksichtigung der Besonderheiten der Arbeitssituation erheblich modifiziert werden. Die NIOSH-Gleichung bietet eine Grundlage für die Bewertung von Arbeiten und Arbeitsplätzen mit Hebeaufgaben. Es gibt jedoch schwerwiegende Einschränkungen hinsichtlich der Verwendbarkeit der NIOSH-Gleichung: Beispielsweise können nur zweihändige Hebevorgänge analysiert werden; Wissenschaftliche Beweise für die Analyse von einhändigen Hebevorgängen sind noch nicht schlüssig. Dies verdeutlicht die Problematik der ausschließlichen Anwendung wissenschaftlicher Erkenntnisse als Grundlage für die Arbeits- und Arbeitsplatzgestaltung: In der Praxis müssen wissenschaftliche Erkenntnisse mit fundierten Ansichten von Personen zusammengeführt werden, die über direkte oder indirekte Erfahrungen mit der betrachteten Art von Arbeit verfügen.

                  Das Würfelmodell

                  Die ergonomische Bewertung von Arbeitsplätzen unter Berücksichtigung der komplexen Menge an zu berücksichtigenden Variablen ist in hohem Maße ein Kommunikationsproblem. Basierend auf der oben beschriebenen Priorisierungsdiskussion wurde ein Würfelmodell zur ergonomischen Bewertung von Arbeitsplätzen entwickelt (Kadefors 1993). Hier war das primäre Ziel, ein didaktisches Werkzeug für Kommunikationszwecke zu entwickeln, basierend auf der Annahme, dass Ausgangskraft, Körperhaltung und Zeitmaße in den allermeisten Situationen zusammenhängende, priorisierte Basisvariablen darstellen.

                  Für jede der Basisvariablen wird anerkannt, dass die Anforderungen in Bezug auf die Schwere gruppiert werden können. Hier wird vorgeschlagen, dass eine solche Gruppierung in drei Klassen erfolgen kann: (1) geringe Ansprüche(2) mittlere Ansprüche oder (3) hohe anforderungen. Die Bedarfsniveaus können entweder unter Verwendung aller verfügbaren wissenschaftlichen Beweise oder durch einen Konsensansatz mit einem Gremium von Benutzern festgelegt werden. Diese beiden Alternativen schließen sich natürlich nicht gegenseitig aus und können durchaus zu ähnlichen Ergebnissen führen, aber wahrscheinlich mit unterschiedlichem Grad an Allgemeingültigkeit.

                  Wie oben erwähnt, bestimmen Kombinationen der Basisvariablen weitgehend das Risikoniveau in Bezug auf die Entwicklung von muskuloskelettalen Beschwerden und kumulativen Traumaerkrankungen. Beispielsweise können hohe zeitliche Anforderungen eine Arbeitssituation unzumutbar machen, wenn gleichzeitig mindestens mittlere Anforderungen an Kraft und Körperhaltung gestellt werden. Wesentlich bei der Gestaltung und Bewertung von Arbeitsplätzen ist die gemeinsame Betrachtung der wichtigsten Variablen. Hier ein Würfelmodell für solche Bewertungszwecke vorgeschlagen. Die Grundvariablen – Kraft, Körperhaltung und Zeit – bilden die drei Achsen des Würfels. Für jede Anforderungskombination kann ein Unterwürfel definiert werden; insgesamt enthält das Modell 27 solcher Teilwürfel (siehe Abbildung 1).

                  Abbildung 1. Das "Würfelmodell" für die Ergonomiebewertung. Jeder Würfel repräsentiert eine Kombination aus Kraft-, Haltungs- und Zeitanforderungen. Licht: akzeptable Kombination; grau: bedingt akzeptabel; schwarz: nicht akzeptabel

                  ERG190F1

                  Ein wesentlicher Aspekt des Modells ist der Akzeptanzgrad der Nachfragekombinationen. In dem Modell wird ein Drei-Zonen-Klassifizierungsschema für die Akzeptanz vorgeschlagen: (1) Die Situation ist akzeptabel, (2) die Situation ist bedingt akzeptabel oder (3) die Situation ist nicht akzeptabel. Zu didaktischen Zwecken kann jedem Teilwürfel eine bestimmte Textur oder Farbe gegeben werden (z. B. grün-gelb-rot). Auch hier kann die Bewertung nutzerbasiert oder auf wissenschaftlichen Erkenntnissen beruhen. Der bedingt akzeptable (gelbe) Bereich bedeutet, dass „ein nicht zu vernachlässigendes Krankheits- oder Verletzungsrisiko für die gesamte oder einen Teil der betreffenden Anwenderpopulation besteht“ (CEN 1994).

                  Um diesen Ansatz zu entwickeln, ist es nützlich, einen Fall zu betrachten: die Bewertung der Belastung auf der Schulter bei mäßig schnellem einhändigem Materialhandling. Dies ist ein gutes Beispiel, da in solchen Situationen normalerweise die Schulterstrukturen am stärksten belastet werden.

                  Hinsichtlich der Kraftgröße kann dabei auf die handhabbare Masse zurückgegriffen werden. Hier, geringer Kraftbedarf wird als Werte unter 10 % der maximalen freiwilligen Tragfähigkeit (MVLC) identifiziert, die in einem optimalen Arbeitsbereich etwa 1.6 kg beträgt. Hoher Kraftbedarf erfordert mehr als 30 % MVLC, ungefähr 4.8 kg. Mittlerer Kraftbedarf liegt zwischen diesen Grenzen. Geringe Haltungsbelastung ist, wenn der Oberarm nahe am Brustkorb liegt. Hohe Haltungsbelastung ist, wenn die Humerusabduktion oder -flexion 45° überschreitet. Mittlere Haltungsbelastung liegt vor, wenn der Abduktions-/Flexionswinkel zwischen 15° und 45° liegt. Geringer Zeitbedarf ist, wenn die Handhabung weniger als eine Stunde pro Arbeitstag ein- und ausschaltet oder ununterbrochen weniger als 10 Minuten pro Tag dauert. Hoher Zeitbedarf liegt vor, wenn die Handhabung mehr als vier Stunden pro Arbeitstag oder ununterbrochen mehr als 30 Minuten (anhaltend oder wiederholt) stattfindet. Mittelfristiger Anspruch ist, wenn die Exposition zwischen diesen Grenzwerten liegt.

                  In Abbildung 1 wurden Anforderungskombinationen Akzeptabilitätsgrade zugeordnet. So zeigt sich, dass hohe Zeitanforderungen nur mit kombiniert geringen Kraft- und Haltungsanforderungen kombiniert werden können. Der Übergang von inakzeptabel zu akzeptabel kann durch Reduzierung der Anforderungen in beiden Dimensionen erfolgen, aber die Reduzierung der Zeitanforderungen ist in vielen Fällen der effizienteste Weg. Mit anderen Worten, in einigen Fällen sollte die Arbeitsplatzgestaltung geändert werden, in anderen Fällen kann es effizienter sein, die Arbeitsorganisation zu ändern.

                  Die Verwendung eines Konsensgremiums mit einer Gruppe von Benutzern zur Definition von Anforderungsniveaus und zur Klassifizierung des Akzeptanzgrades kann den Arbeitsstationsdesignprozess erheblich verbessern, wie unten betrachtet wird.

                  Zusätzliche Variablen

                  Zusätzlich zu den oben betrachteten Basisvariablen müssen abhängig von den besonderen Bedingungen der zu analysierenden Situation eine Reihe von Variablen und Faktoren berücksichtigt werden, die den Arbeitsplatz aus ergonomischer Sicht charakterisieren. Sie beinhalten:

                  • Vorkehrungen zur Verringerung des Unfallrisikos
                  • spezifische Umgebungsfaktoren wie Lärm, Beleuchtung und Belüftung
                  • Witterungseinflüssen ausgesetzt
                  • Exposition gegenüber Vibrationen (durch handgeführte Werkzeuge oder ganzen Körper)
                  • einfache Erfüllung von Produktivitäts- und Qualitätsanforderungen.

                   

                  Diese Faktoren können weitgehend einzeln betrachtet werden; daher kann der Checklistenansatz nützlich sein. Grandjean (1988) behandelt in seinem Lehrbuch die wesentlichen Aspekte, die in diesem Zusammenhang üblicherweise zu berücksichtigen sind. Konz (1990) stellt in seinen Richtlinien für die Organisation und Gestaltung von Arbeitsplätzen eine Reihe von Leitfragen zur Verfügung, die sich auf die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine in Fertigungssystemen konzentrieren.

                  Im hier folgenden Designprozess sollte die Checkliste in Verbindung mit den benutzerspezifischen Anforderungen gelesen werden.

                  Beispiel für ein Arbeitsplatzdesign: Manuelles Schweißen

                  Als veranschaulichendes (hypothetisches) Beispiel wird hier der Entwurfsprozess beschrieben, der zur Implementierung einer Arbeitsstation für manuelles Schweißen führte (Sundin et al. 1994). Schweißen ist eine Tätigkeit, die häufig hohe Anforderungen an die Muskelkraft mit hohen Anforderungen an die manuelle Präzision verbindet. Die Arbeit hat einen statischen Charakter. Der Schweißer schweißt oft ausschließlich. Die Arbeitsumgebung beim Schweißen ist im Allgemeinen feindlich, mit einer Kombination aus hohen Lärmpegeln, Schweißrauch und optischer Strahlung.

                  Die Aufgabe bestand darin, einen Arbeitsplatz zum manuellen MIG (Metall-Inertgas)-Schweißen von mittelgroßen Objekten (bis 300 kg) in einer Werkstattumgebung zu entwickeln. Der Arbeitsplatz musste flexibel sein, da eine Vielzahl von Objekten zu fertigen waren. Es gab hohe Anforderungen an Produktivität und Qualität.

                  Ein QFD-Prozess wurde durchgeführt, um eine Reihe von Workstation-Anforderungen in Bezug auf Benutzer bereitzustellen. Beteiligt waren Schweißer, Produktionsingenieure und Produktdesigner. Benutzeranforderungen, die hier nicht aufgeführt sind, deckten ein breites Spektrum an Aspekten ab, darunter Ergonomie, Sicherheit, Produktivität und Qualität.

                  Unter Verwendung des Würfelmodellansatzes identifizierte das Gremium im Konsens Grenzen zwischen hoher, mittlerer und niedriger Last:

                    1. Variable erzwingen. Weniger als 1 kg bewegte Masse wird als geringe Last bezeichnet, während mehr als 3 kg als hohe Last gilt.
                    2. Haltungsbelastung variabel. Arbeitspositionen mit hoher Belastung sind solche mit erhobenen Armen, verdrehten oder tief nach vorne gebeugten Positionen und knienden Positionen sowie Situationen, in denen das Handgelenk in extremer Flexion/Extension oder Deviation gehalten wird. Eine geringe Belastung tritt dort auf, wo die Körperhaltung gerade aufrecht steht oder sitzt und sich die Hände in optimalen Arbeitszonen befinden.
                    3. Zeit variabel. Weniger als 10 % der dem Schweißen gewidmeten Arbeitszeit wird als geringe Anforderung angesehen, während mehr als 40 % der Gesamtarbeitszeit als hohe Anforderung bezeichnet wird. Mittlere Anforderungen treten auf, wenn die Variable zwischen die oben angegebenen Grenzen fällt oder wenn die Situation unklar ist.

                         

                        Aus der Auswertung mit dem Würfelmodell (Abbildung 1) ging hervor, dass hohe Zeitanforderungen bei gleichzeitig hoher oder mittlerer Kraft- und Haltungsbelastung nicht akzeptiert werden konnten. Um diese Anforderungen zu reduzieren, wurde eine mechanisierte Objekthandhabung und Werkzeugaufhängung als notwendig erachtet. Über diese Schlussfolgerung wurde Konsens entwickelt. Unter Verwendung eines einfachen computergestützten Konstruktionsprogramms (CAD) (ROOMER) wurde eine Ausrüstungsbibliothek erstellt. Verschiedene Arbeitsplatz-Layouts konnten sehr einfach entwickelt und in enger Zusammenarbeit mit den Anwendern modifiziert werden. Dieser Entwurfsansatz hat erhebliche Vorteile gegenüber der reinen Betrachtung von Plänen. Es gibt dem Benutzer eine sofortige Vorstellung davon, wie der vorgesehene Arbeitsplatz aussehen könnte.

                        Abbildung 2. Eine CAD-Version einer Arbeitsstation für manuelles Schweißen, die im Konstruktionsprozess entstanden ist

                        ERG190F2

                        Bild 2 zeigt den mit dem CAD-System erreichten Schweißarbeitsplatz. Es ist ein Arbeitsplatz, der die Kraft- und Körperhaltungsanforderungen reduziert und nahezu alle verbleibenden Benutzeranforderungen erfüllt.

                         

                         

                         

                         

                         

                        Abbildung 3. Die implementierte Schweißarbeitsstation

                        ERG190F3

                        Basierend auf den Ergebnissen der ersten Schritte des Designprozesses wurde ein Schweißarbeitsplatz (Bild 3) implementiert. Zu den Vermögenswerten dieses Arbeitsplatzes gehören:

                          1. Die Arbeit in der optimierten Zone wird durch ein computergesteuertes Handhabungsgerät zum Schweißen von Objekten erleichtert. Für den Transport ist ein Deckenlifter vorhanden. Als Alternative wird eine ausbalancierte Hebevorrichtung für eine einfache Objekthandhabung geliefert.
                          2. Die Schweißzange und die Schleifmaschine werden aufgehängt, wodurch der Kraftaufwand reduziert wird. Sie können beliebig um das Schweißobjekt positioniert werden. Ein Schweißstuhl wird mitgeliefert.
                          3. Alle Medien kommen von oben, wodurch keine Kabel auf dem Boden liegen.
                          4. Die Arbeitsstation hat eine Beleuchtung auf drei Ebenen: Allgemein, Arbeitsplatz und Prozess. Die Arbeitsplatzbeleuchtung erfolgt über Rampen oberhalb der Wandelemente. Die Prozessbeleuchtung ist im Schweißrauchabzugsarm integriert.
                          5. Der Arbeitsplatz verfügt über eine dreistufige Belüftung: allgemeine Verdrängungsbelüftung, Arbeitsplatzbelüftung über einen beweglichen Arm und integrierte Belüftung in der MIG-Schweißpistole. Die Arbeitsplatzbelüftung wird über die Schweißpistole gesteuert.
                          6. An drei Seiten des Arbeitsplatzes befinden sich schallabsorbierende Wandelemente. Ein transparenter Schweißvorhang bedeckt die vierte Wand. Dies ermöglicht es dem Schweißer, sich über das Geschehen in der Werkstattumgebung auf dem Laufenden zu halten.

                                     

                                    In einer realen Entwurfssituation müssen aufgrund von wirtschaftlichen, räumlichen und anderen Beschränkungen möglicherweise Kompromisse verschiedener Art eingegangen werden. Es sollte jedoch beachtet werden, dass lizenzierte Schweißer für die Schweißindustrie weltweit schwer zu bekommen sind und eine beträchtliche Investition darstellen. Kaum ein Schweißer geht als aktiver Schweißer in den Ruhestand. Den qualifizierten Schweißer am Arbeitsplatz zu halten, ist für alle Beteiligten von Vorteil: Schweißer, Unternehmen und Gesellschaft. Es gibt zum Beispiel sehr gute Gründe, warum Einrichtungen zur Objekthandhabung und -positionierung ein fester Bestandteil vieler Schweißarbeitsplätze sein sollten.

                                    Daten für Arbeitsplatzgestaltung

                                    Um einen Arbeitsplatz richtig gestalten zu können, bedarf es unter Umständen umfangreicher Basisinformationen. Solche Informationen umfassen anthropometrische Daten von Benutzerkategorien, Hebekraft und andere Ausgangskraftkapazitätsdaten von männlichen und weiblichen Populationen, Spezifikationen dessen, was optimale Arbeitszonen ausmacht, und so weiter. In diesem Artikel werden Verweise auf einige Schlüsselpapiere gegeben.

                                    Die vollständigste Behandlung praktisch aller Aspekte der Arbeits- und Arbeitsplatzgestaltung ist wohl immer noch das Lehrbuch von Grandjean (1988). Informationen zu einem breiten Spektrum anthropometrischer Aspekte, die für die Gestaltung von Arbeitsplätzen relevant sind, werden von Pheasant (1986) präsentiert. Große Mengen biomechanischer und anthropometrischer Daten werden von Chaffin und Andersson (1984) angegeben. Konz (1990) hat einen praktischen Leitfaden zur Gestaltung von Arbeitsplätzen vorgelegt, der viele nützliche Faustregeln enthält. Bewertungskriterien für die obere Extremität, insbesondere in Bezug auf kumulative Traumaerkrankungen, wurden von Putz-Anderson (1988) vorgestellt. Ein Bewertungsmodell für die Arbeit mit Handwerkzeugen wurde von Sperling et al. (1993). In Bezug auf das manuelle Heben haben Waters und Mitarbeiter die überarbeitete NIOSH-Gleichung entwickelt, die bestehende wissenschaftliche Erkenntnisse zu diesem Thema zusammenfasst (Waters et al. 1993). Die Spezifikation der funktionellen Anthropometrie und der optimalen Arbeitszonen wurden beispielsweise von Rebiffé, Zayana und Tarrière (1969) sowie Das und Grady (1983a, 1983b) vorgestellt. Mital und Karwowski (1991) haben ein nützliches Buch herausgegeben, das verschiedene Aspekte insbesondere im Zusammenhang mit der Gestaltung industrieller Arbeitsplätze behandelt.

                                    Die große Datenmenge, die benötigt wird, um Arbeitsplätze unter Berücksichtigung aller relevanten Aspekte richtig zu gestalten, wird den Einsatz moderner Informationstechnologie durch Produktionsingenieure und andere Verantwortliche erforderlich machen. Es ist wahrscheinlich, dass in naher Zukunft verschiedene Arten von Entscheidungsunterstützungssystemen verfügbar gemacht werden, beispielsweise in Form von wissensbasierten oder Expertensystemen. Berichte über solche Entwicklungen wurden beispielsweise von DeGreve und Ayoub (1987), Laurig und Rombach (1989) und Pham und Onder (1992) vorgelegt. Es ist jedoch eine äußerst schwierige Aufgabe, ein System zu entwickeln, das es dem Endbenutzer ermöglicht, einfachen Zugriff auf alle relevanten Daten zu haben, die in einer bestimmten Entwurfssituation benötigt werden.

                                     

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