Arbeitswissenschaft

Christopher Schlick Ralph Bruder Holger Luczak

Arbeitswissenschaft4. Auflage

Mit Beiträgen von:

Bettina Abendroth, Lukas Bier, Hannah Biermann, Verena Bopp, Christopher Brandl, Christina Bröhl, Jennifer Bützler, Marianela Diaz Meyer, Muriel Didier, Raymond Djaloeis, Sönke Duckwitz, Dominic Dyck, Marco Faber, Yvonne Ferreira, Benjamin Franz, Martin Frenz, Klaus Fuchs, Thomas Gärtner, Katharina Gerschner, Morten Grandt, Katharina Hasenau, Simon Heinen, Antje Heinicke, Rolf Helbig, Tobias Hellig, Hanna Hilsenbek, Sven Hinrichsen, Tim Jeske, Nicole Jochems, Bastian Kaiser, Michaela Kauer, Bernhard Kausch, Christina König, Nadine Köttendorf, Kathrin Krause, Michaela Kugler, Francoise Kuhlenbäumer, Sinem Kuz, Sonja Kwee-Meier, Ingmar Langer, Marcel Mayer, Alexander Mertens, Ronald Meyer, Dorothee Müglich, Susanne Mütze-Niewöhner, Theresa-Marie Myskovszky von Myrow, Jochen Nelles, Jan Neuhöfer, Alexander Nielen, Marius Oberle, Barbara Odenthal†, Meikel Peters, Henning Petruck, Andreas Petz, Matthias Pfromm, Philipp Przybysz, Hermann Rabenstein, Holger Rademacher, Alexander Rannacher, Sinja Röbig, Timm Römer, Dirk Rösler, Tatiana Rößler, Karlheinz Schaub, Ludger Schmidt, Michael Schreiber, Sabine Schreiber, Michael Schultheis, Matthias Schwarz, Andrea Sinn-Behrendt, Christoph Spelten, Robert Stranzenbach, Sven Tackenberg, Sebastian Terstegen, Sebastian Vetter, Torsten Wagner, Jurij Wakula, Margeritta von Wilamowitz-Moellendorff, Janet Wilkes, Gabriele Winter, Lars Woyna, Ilka Zöller

Christopher SchlickInstitut für ArbeitswissenschaftRWTH Aachen UniversityAachen, Deutschland

Holger LuczakInstitut für ArbeitswissenschaftRWTH Aachen UniversityAachen, Deutschland

Ralph BruderInstitut für ArbeitswissenschaftTU DarmstadtDarmstadt, Deutschland

ISBN 978-3-662-56036-5 ISBN 978-3-662-56037-2 (eBook)https://doi.org/10.1007/978-3-662-56037-2

Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte biblio-grafische Daten sind im Internet über 7 http://dnb.d-nb.de abrufbar.

Springer Vieweg© Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature 1993, 1998, 2010, 2018Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfälti-gungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen.Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz- Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften.Der Verlag, die Autoren und die Herausgeber gehen davon aus, dass die Angaben und Informationen in diesem Werk zum Zeitpunkt der Veröffentlichung vollständig und korrekt sind. Weder der Verlag, noch die Autoren oder die Herausgeber übernehmen, ausdrücklich oder implizit, Gewähr für den Inhalt des Werkes, etwaige Fehler oder Äußerungen. Der Verlag bleibt im Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Instituti-onsadressen neutral.

Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier

Springer Vieweg ist ein Imprint der eingetragenen Gesellschaft Springer-Verlag GmbH, DE und ist ein Teil von Springer Nature.Die Anschrift der Gesellschaft ist: Heidelberger Platz 3, 14197 Berlin, Germany

V

Vorwort

Als besonderen Einschnitt in die Entstehung dieses Werkes haben wir, seine Mitautoren und Mither-ausgeber, seine Kollegen und Freunde den Tod von Christopher Schlick empfunden. Der von uns ver-fasste Nachruf in Ausgabe 3/2016 der Zeitschrift für Arbeitswissenschaft kennzeichnet unser Bild von einem hoch kompetenten und in vielen Aspek-ten der Arbeitswissenschaft kundigen Menschen, der mit aller ihm zur Verfügung stehenden Kraft die Bearbeitung und Fertigstellung dieses Buches vorangetrieben hat. Ihm gebührt in Anerkennung seines Leistungsbeitrages die erste Nennung im Autorenkreis. Wir sind froh, dass wir ihm im Nachgang zu seinem Ableben diese Ehre erweisen können.

Nach dem krankheitsbedingten und schließlich todesbedingten Ausfall von Christopher Schlick ist unsere Kollegin, apl. Prof. Dr.-Ing. Susanne Mütze- Niewöhner, in viele seiner dispositiv-administrati-ven Funktionen hineingewachsen, zusätzlich zu den von ihr maßgeblich verantworteten Kapiteln zum Organisationszusammenhang der Arbeitswis-senschaft. Unsere Diskussion zu ihrer Aufnahme in einen Kreis von übergeordneten Autoren hat sie mit dem Verweis auf einen post mortem Freund-schaftsdienst für Christopher Schlick beendet. Diese Bescheidenheit ehrt sie in unserem Ver-ständnis besonders und rechtfertigt einen speziel-len Dank. Wie in der Vergangenheit haben viele Mitarbeiter und Helfer zur Aktualisierung und Er-gänzung des Werkes beigetragen. Sie sind im Koau-torenkreis namentlich aufgeführt. Da wir mit der vorliegenden Auflage wesentlich auf den Beiträgen der dritten Auflage aufbauen konnten, haben wir uns dazu entschieden, alle Koautoren der dritten Auflage auch für das vorliegende Werk aufzuführen.

Ergänzt wurde die Liste der Koautoren um diejeni-gen, die sich an den Überarbeitungen der einzelnen Kapitel für die vierte Auflage beteiligt haben, womit wir Dank und Anerkennung ausdrücken wollen. Besonderer Dank gebührt an dieser Stelle Frau M.A.  Kwee-Meier und Herrn M.Sc. Lukas Bier, die mit großem Einsatz die Erstellung der Ma-nuskripte koordiniert und die Drucklegung vorbe-reitet haben. Auch der Verlag hat wieder sein Bestes gegeben, d. h. auf Zeitmanagement, Erscheinungs-bild und Umfang des Buches Einfluss genommen. Dafür sei ihm hier zum wiederholten Mal gedankt, namentlich Herrn Dipl.-Ing. Thomas Lehnert und Herrn Dr. Alexander Grün.

Inhaltlich wurde innerhalb der bestehenden Glie-derungsstruktur mit einigen Ergänzungen und wenigen Streichungen die Aktualisierung nach der Literatur- und Bedeutungslage für Forschung und Lehre, für Erkenntnisumsetzung und Praxis der Arbeitswissenschaft selektiv präzisierend, immer mit dem Umfang kämpfend, wo notwendig Neues hinzufügend überarbeitet und neu gefasst.

Wir hoffen, damit nach Zeitgeist und konzeptuel-ler Weiterentwicklung der Arbeitswissenschaft den Nerv der Disziplin getroffen, aber auch den relevanten Corpus des Wissens herausgearbeitet zu haben. Wir hoffen auch, dass dieses Buch von dem potenziellen Wissenskonsumenten in seiner Funktion als aktueller Wissensspeicher, als Basis von Lehre und als Nachschlagewerk für die Praxis positiv aufgenommen wird.

Aachen und Darmstadt, September 2017Holger Luczak Ralph Bruder

VII

Inhaltsverzeichnis

1 Arbeitswissenschaft im Umriss: Disziplinen- und Konzeptstruktur ............................................... 1

1.1 Begriffliche Klärungen .......................................................................................................................................................... 2 1.1.1 Zum Begriff „Arbeit“ ................................................................................................................................................................ 2 1.1.2 Zwei Aspekte von Arbeit ....................................................................................................................................................... 2 1.1.3 Arbeit als Einsatz menschlicher Ressourcen ................................................................................................................... 3 1.1.4 Arbeit als Herstellung von Produkten und Dienstleistungen .................................................................................... 4 1.2 Gegenstand von Arbeitswissenschaft ............................................................................................................................ 5 1.2.1 Definitionen ............................................................................................................................................................................... 5 1.2.2 Theorie-Praxis-Verhältnis ...................................................................................................................................................... 7 1.3 Arbeitsbegriffe, Menschenbilder und das Theorie-Praxis-Verhältnis arbeitsbezogener

Wissenschaften ....................................................................................................................................................................... 8 1.3.1 Wirtschaftswissenschaften ................................................................................................................................................... 9 1.3.2 Soziologie ................................................................................................................................................................................... 10 1.3.3 Arbeits-, Berufs- und Wirtschaftspädagogik ................................................................................................................... 11 1.3.4 Rechtswissenschaft ................................................................................................................................................................. 12 1.3.5 Arbeits- und Organisationspsychologie ........................................................................................................................... 12 1.3.6 Arbeitsmedizin ......................................................................................................................................................................... 13 1.3.7 Ingenieurwissenschaften ...................................................................................................................................................... 14 1.3.8 Schlussfolgerungen für eine pluri- und interdisziplinäre Arbeitswissenschaft ................................................... 15 1.4 Ordnungszusammenhänge arbeitsbezogener Erkenntnisse und Gestaltungsansätze .............................. 15 1.4.1 Fundament- und Überbaumodelle .................................................................................................................................... 15 1.4.2 Hierarchiemodelle ................................................................................................................................................................... 16 1.4.3 Ebenen- und Segmentmodelle ........................................................................................................................................... 16 1.4.4 Betrachtungsebenen von Arbeitsprozessen ................................................................................................................... 17 1.5 Aufgaben der Arbeitswissenschaft .................................................................................................................................. 19 1.5.1 Analysieren ................................................................................................................................................................................ 20 1.5.1.1 Systemische Analyseansätze ................................................................................................................................................ 20 1.5.1.2 Belastungs-Beanspruchungs-Konzept .............................................................................................................................. 24 1.5.1.3 Belastungssuperposition ....................................................................................................................................................... 26 1.5.1.4 Neue Konzepte psychischer Belastung und Beanspruchung .................................................................................... 31 1.5.1.5 Handlungsregulationstheorie ............................................................................................................................................. 34 1.5.1.6 Generelle Methoden und Techniken zur empirischen Analyse ................................................................................ 38 1.5.1.7 Spezifische Verfahren und Werkzeuge für die Arbeitsanalyse .................................................................................. 42 1.5.2 Bewerten und Ordnen............................................................................................................................................................ 44 1.5.2.1 Ebenenschema nach Rohmert und Kirchner .................................................................................................................. 44 1.5.2.2 Ebenenschema nach Hacker ................................................................................................................................................ 47 1.5.2.3 Kriterien in Anlehnung an die Betrachtungsebenen von Arbeitsprozessen ........................................................ 48 1.5.2.4 Bewertungs- und Beurteilungsprinzipien ....................................................................................................................... 48 1.5.3 Gestalten .................................................................................................................................................................................... 49 1.5.3.1 Gestaltungsprinzipien ............................................................................................................................................................ 49 1.5.3.2 Gestaltungsstrategien ............................................................................................................................................................ 50 1.5.3.3 Einbindung arbeitswissenschaftlicher Erkenntnisse in die Produktentwicklung ............................................... 51 1.5.3.4 Arbeitsgestaltung und Produktgestaltung ..................................................................................................................... 52

Literatur .................................................................................................................................................................................... 53

2 Arbeitspersonen .............................................................................................................................................................. 59

2.1 Konstitution .............................................................................................................................................................................. 60 2.1.1 Geschlecht ................................................................................................................................................................................. 61 2.1.1.1 Definition .................................................................................................................................................................................... 61 2.1.1.2 Rechtliche Grundlagen .......................................................................................................................................................... 61 2.1.1.3 Biologische Aspekte ................................................................................................................................................................ 62

VIII

2.1.1.4 Gender Mainstreaming .......................................................................................................................................................... 65 2.1.1.5 Arbeitsmarkt .............................................................................................................................................................................. 65 2.1.1.6 Arbeitssituation ........................................................................................................................................................................ 69 2.1.2 Nationalität, ethnische Herkunft und Kulturkreis ......................................................................................................... 71 2.1.2.1 Definition und Relevanz ........................................................................................................................................................ 72 2.1.2.2 Rechtliche Grundlagen .......................................................................................................................................................... 73 2.1.2.3 Interkulturelle Zusammenarbeit ......................................................................................................................................... 73 2.2 Disposition ................................................................................................................................................................................ 75 2.2.1 Persönlichkeit ............................................................................................................................................................................ 75 2.2.1.1 Definition und Relevanz ........................................................................................................................................................ 75 2.2.1.2 Messung der Persönlichkeit ................................................................................................................................................. 76 2.2.1.3 Persönlichkeitsentfaltung ..................................................................................................................................................... 76 2.2.2 Alter .............................................................................................................................................................................................. 78 2.2.2.1 Demographische Entwicklung ............................................................................................................................................ 78 2.2.2.2 Jugendliche ............................................................................................................................................................................... 78 2.2.2.3 Ältere Arbeitspersonen .......................................................................................................................................................... 80 2.2.3 Intelligenz................................................................................................................................................................................... 89 2.2.3.1 Definition und Relevanz ........................................................................................................................................................ 89 2.2.3.2 Intelligenzmessung ................................................................................................................................................................. 89 2.2.3.3 Intelligenzmodelle .................................................................................................................................................................. 92 2.2.3.4 Intelligenz – ererbt oder erworben? .................................................................................................................................. 95 2.2.4 Gesundheit ................................................................................................................................................................................ 96 2.2.4.1 Definition und Relevanz ........................................................................................................................................................ 96 2.2.4.2 Rechtliche Grundlagen .......................................................................................................................................................... 97 2.2.4.3 Arten von Behinderungen .................................................................................................................................................... 98 2.2.4.4 Berufliche Rehabilitation ....................................................................................................................................................... 101 2.2.4.5 Beschäftigungssituation von Menschen mit Behinderung ........................................................................................ 103 2.2.5 Biorhythmus .............................................................................................................................................................................. 107 2.2.5.1 Definition und Relevanz ........................................................................................................................................................ 107 2.2.5.2 Periodische Wechsel ............................................................................................................................................................... 107 2.2.5.3 Biorhythmik in der Praxis ...................................................................................................................................................... 108 2.3 Qualifikation und Kompetenz ........................................................................................................................................... 109 2.3.1 Qualifikation .............................................................................................................................................................................. 110 2.3.1.1 Qualifikationsdimensionen und Niveaustufen .............................................................................................................. 110 2.3.1.2 Qualifikationen als Lernresultate ........................................................................................................................................ 111 2.3.1.3 Qualifizierungsmaßnahmen ................................................................................................................................................. 113 2.3.2 Kompetenz ................................................................................................................................................................................. 115 2.3.2.1 Kompetenzarten ...................................................................................................................................................................... 115 2.3.2.2 Kompetenzniveaus .................................................................................................................................................................. 115 2.3.2.3 Kompetenzmessung .............................................................................................................................................................. 116 2.3.2.4 Kompetenzorientierte Didaktik........................................................................................................................................... 117 2.4 Anpassungsmerkmale .......................................................................................................................................................... 117 2.4.1 Arbeitsmotivation .................................................................................................................................................................... 118 2.4.1.1 Definition und Relevanz ........................................................................................................................................................ 118 2.4.1.2 Theorien der Arbeitsmotivation.......................................................................................................................................... 118 2.4.2 Arbeitszufriedenheit ............................................................................................................................................................... 120 2.4.2.1 Definition und Relevanz ........................................................................................................................................................ 120 2.4.2.2 Messung und Beurteilung .................................................................................................................................................... 121 2.4.2.3 Arbeitsmotivation und Arbeitszufriedenheit in der Praxis ......................................................................................... 123 2.4.3 Ermüdung .................................................................................................................................................................................. 123 2.4.3.1 Formen der Ermüdung ........................................................................................................................................................... 124 2.4.3.2 Ermüdungsverlauf ................................................................................................................................................................... 125 2.4.3.3 Messung von Ermüdung ....................................................................................................................................................... 126 2.4.3.4 Bemessung von Belastung und Erholung ........................................................................................................................ 127 2.4.3.5 Schädigungen ........................................................................................................................................................................... 130

Literatur ...................................................................................................................................................................................... 131

Inhaltsverzeichnis

IX

3 Arbeitsformen ................................................................................................................................................................... 141

3.1 Begriffliche Grundlagen ..................................................................................................................................................... 142 3.2 Energetisch-effektorisch .................................................................................................................................................... 146 3.2.1 Menschliche Kraft- und Energieerzeugung ................................................................................................................... 146 3.2.2 Biomechanische Aspekte energetisch- effektorischer Arbeit .................................................................................. 147 3.2.3 Gliederung energetisch-effektorischer Arbeits- und Beanspruchungsfaktoren ............................................... 147 3.2.4 Muskelsystem .......................................................................................................................................................................... 149 3.2.4.1 Muskelanatomie ..................................................................................................................................................................... 149 3.2.4.2 Muskelerregung ..................................................................................................................................................................... 150 3.2.4.3 Muskelenergetik ..................................................................................................................................................................... 151 3.2.5 Eigenschaften der Krafterzeugung .................................................................................................................................. 151 3.2.5.1 Muskuläre Kontraktionsformen......................................................................................................................................... 151 3.2.5.2 Umsetzung der Muskelkraft ............................................................................................................................................... 153 3.2.6 Maximale und zulässige Körperkräfte ............................................................................................................................. 154 3.2.7 Methoden zur Ermittlung maximaler isometrischer Muskelkräfte ........................................................................ 157 3.2.8 Analyse von Aktionskräften ................................................................................................................................................ 159 3.2.9 Analyse und Bewertung ...................................................................................................................................................... 163 3.2.9.1 Analyse der Bewegungen ................................................................................................................................................... 163 3.2.9.2 Analyse der Muskelaktivität und Muskelermüdung ................................................................................................... 165 3.2.10 Energetik des menschlichen Körpers .............................................................................................................................. 170 3.2.10.1 Stoffwechsel und Energiegewinnung ............................................................................................................................. 170 3.2.10.2 Energieumsatz und Wirkungsgrad ................................................................................................................................... 171 3.2.10.3 Kreislaufregulation ................................................................................................................................................................ 175 3.2.11 Skelettsystem .......................................................................................................................................................................... 177 3.2.11.1 Wirbelsäule .............................................................................................................................................................................. 178 3.2.11.2 Kniegelenk ............................................................................................................................................................................... 183 3.3 Informatorisch-mental ....................................................................................................................................................... 186 3.3.1 Modelle menschlicher Informationsverarbeitung ...................................................................................................... 186 3.3.1.1 Phänomenologisch-empirische Modelle ....................................................................................................................... 187 3.3.1.2 Mathematisch-funktionale Modelle ................................................................................................................................ 195 3.3.2 Phasen der menschlichen Informationsverarbeitung ............................................................................................... 202 3.3.2.1 Entdecken (frühe Prozesse) ................................................................................................................................................ 202 3.3.2.2 Erkennen, Entscheiden und Gedächtnis (zentrale Prozesse) ................................................................................... 235 3.3.2.3 Informationsabgabe (späte Prozesse) ............................................................................................................................. 247 3.3.3 Bewertung der menschlichen Informationsverarbeitung ........................................................................................ 253 3.3.3.1 Konzeptionelle Grundlagen ............................................................................................................................................... 253 3.3.3.2 Modelle und Methoden der Beanspruchungsskalierung ......................................................................................... 254

Literatur .................................................................................................................................................................................... 267

4 Arbeitsumgebung........................................................................................................................................................... 277

4.1 Lärm ........................................................................................................................................................................................... 279 4.1.1 Physikalische Grundlagen ................................................................................................................................................... 279 4.1.2 Physiologische Grundlagen ................................................................................................................................................ 282 4.1.3 Wirkung von Lärm auf den Menschen ............................................................................................................................ 283 4.1.3.1 Beeinträchtigung der Kommunikation und Arbeitssicherheit durch Lärm ........................................................ 283 4.1.3.2 Physiologische Reaktionen, Beeinflussung des Wohlbefindens und der Leistungsfähigkeit ....................... 283 4.1.3.3 Schädigung .............................................................................................................................................................................. 283 4.1.4 Messung.................................................................................................................................................................................... 284 4.1.4.1 Schallintensitätsmessungen .............................................................................................................................................. 285 4.1.4.2 Bewerteter Schalldruckpegel ............................................................................................................................................. 285 4.1.4.3 Frequenzanalysen .................................................................................................................................................................. 285 4.1.5 Bewertung und Beurteilung .............................................................................................................................................. 286 4.1.5.1 Beurteilung im Hinblick auf Gehörgefährdung ........................................................................................................... 287 4.1.5.2 Beurteilung im Hinblick auf die ausgeübte Tätigkeit ................................................................................................. 287 4.1.6 Gestaltungshinweise ............................................................................................................................................................ 287

Inhaltsverzeichnis

X

4.2 Mechanische Schwingungen ............................................................................................................................................. 290 4.2.1 Physikalische Grundlagen ..................................................................................................................................................... 290 4.2.2 Physiologische Grundlagen .................................................................................................................................................. 291 4.2.3 Wirkung mechanischer Schwingungen auf den Menschen ...................................................................................... 292 4.2.3.1 Physiologische Reaktionen ................................................................................................................................................... 292 4.2.3.2 Schädigung ................................................................................................................................................................................ 293 4.2.4 Messung ..................................................................................................................................................................................... 294 4.2.5 Bewertung und Beurteilung ................................................................................................................................................ 295 4.2.6 Gestaltungshinweise .............................................................................................................................................................. 296 4.3 Strahlung ................................................................................................................................................................................... 299 4.3.1 Physikalische Grundlagen ..................................................................................................................................................... 300 4.3.1.1 Korpuskularstrahlungen ........................................................................................................................................................ 300 4.3.1.2 Elektromagnetische Strahlung ............................................................................................................................................ 300 4.3.2 Wirkung von Strahlung auf den Menschen ..................................................................................................................... 306 4.3.2.1 Störungen elektrophysiologischer Vorgänge ................................................................................................................. 307 4.3.2.2 Wärmeentwicklung ................................................................................................................................................................. 308 4.3.2.3 Wirkungen niederfrequenter Strahlung ........................................................................................................................... 309 4.3.2.4 Hochfrequente Strahlung ..................................................................................................................................................... 313 4.3.2.5 Optische Strahlung ................................................................................................................................................................. 314 4.3.2.6 Ionisierende Strahlung ........................................................................................................................................................... 316 4.3.3 Messung .................................................................................................................................................................................... 318 4.3.3.1 Hochfrequente Strahlung ..................................................................................................................................................... 319 4.3.3.2 Optische Strahlung ................................................................................................................................................................. 319 4.3.3.3 Ionisierende Strahlung ........................................................................................................................................................... 320 4.3.4 Bewertung und Beurteilung ................................................................................................................................................ 321 4.3.4.1 Niederfrequente Strahlung .................................................................................................................................................. 321 4.3.4.2 Hochfrequente Strahlung ..................................................................................................................................................... 324 4.3.4.3 Optische Strahlung ................................................................................................................................................................. 325 4.3.4.4 Ionisierende Strahlung ........................................................................................................................................................... 326 4.3.5 Gestaltungshinweise .............................................................................................................................................................. 327 4.4 Klima ............................................................................................................................................................................................ 330 4.4.1 Physikalische Grundlagen ..................................................................................................................................................... 331 4.4.2 Physiologische Grundlagen .................................................................................................................................................. 332 4.4.3 Menschbezogene Modellierung von Klimafaktoren .................................................................................................... 334 4.4.3.1 Empfindensbezogene Modellierung (Psychophysik) ................................................................................................... 334 4.4.3.2 Physikalische Modellierung .................................................................................................................................................. 335 4.4.3.3 Physiologische Modellierung............................................................................................................................................... 336 4.4.4 Wirkung anormaler Klimabedingungen auf den Menschen ..................................................................................... 337 4.4.5 Messung ..................................................................................................................................................................................... 337 4.4.5.1 Lufttemperatur ......................................................................................................................................................................... 337 4.4.5.2 Luftfeuchtigkeit ........................................................................................................................................................................ 337 4.4.5.3 Wärmestrahlung....................................................................................................................................................................... 337 4.4.5.4 Ermittlung von Klimasummenmaßen ............................................................................................................................... 338 4.4.6 Bewertung und Beurteilung ................................................................................................................................................ 338 4.4.7 Gestaltungshinweise .............................................................................................................................................................. 342 4.5 Beleuchtung ............................................................................................................................................................................. 345 4.5.1 Physikalische Grundlagen und lichttechnische Größen ............................................................................................. 345 4.5.2 Messung der Beleuchtung .................................................................................................................................................... 350 4.5.3 Lichttechnik ............................................................................................................................................................................... 350 4.5.3.1 Lampen ....................................................................................................................................................................................... 353 4.5.3.2 Leuchten ..................................................................................................................................................................................... 355 4.5.4 Wirkung des Lichtes im Arbeitsprozess ............................................................................................................................ 357 4.5.5 Gestaltungsansätze ................................................................................................................................................................. 359 4.5.6 Lichtberechnung ...................................................................................................................................................................... 361 4.6 Arbeitsstoffe ............................................................................................................................................................................. 363 4.6.1 Physikalische, chemische und physiologische Grundlagen ....................................................................................... 366 4.6.1.1 Die Wirkung beeinflussende Größen ................................................................................................................................. 366

Inhaltsverzeichnis

XI

4.6.1.2 Art des Stoffes ........................................................................................................................................................................... 366 4.6.1.3 Konzentration ........................................................................................................................................................................... 367 4.6.1.4 Art der Einwirkung .................................................................................................................................................................. 368 4.6.1.5 Einwirkungsdauer .................................................................................................................................................................... 369 4.6.1.6 Individuelle Konstitution ....................................................................................................................................................... 369 4.6.1.7 Tätigkeit ...................................................................................................................................................................................... 369 4.6.1.8 Superposition ............................................................................................................................................................................ 369 4.6.2 Wirkung von gefährlichen Arbeitsstoffen ........................................................................................................................ 369 4.6.2.1 Arten der Schädigung ............................................................................................................................................................ 369 4.6.2.2 Stäube ......................................................................................................................................................................................... 369 4.6.2.3 Rauche ......................................................................................................................................................................................... 370 4.6.2.4 Nebel ............................................................................................................................................................................................ 370 4.6.2.5 Dämpfe ........................................................................................................................................................................................ 370 4.6.2.6 Gase .............................................................................................................................................................................................. 370 4.6.3 Messung ..................................................................................................................................................................................... 371 4.6.3.1 Ermittlungs- und Überwachungspflicht ........................................................................................................................... 371 4.6.3.2 Probenahme .............................................................................................................................................................................. 371 4.6.3.3 Analyseverfahren ..................................................................................................................................................................... 372 4.6.3.4 Messverfahren und -geräte .................................................................................................................................................. 372 4.6.3.5 Hautresorption ......................................................................................................................................................................... 374 4.6.4 Bewertung und Beurteilung ................................................................................................................................................ 374 4.6.4.1 Systematik der Grenzwerte .................................................................................................................................................. 374 4.6.4.2 Arbeitsplatzgrenzwert ........................................................................................................................................................... 375 4.6.4.3 Biologischer Grenzwert ......................................................................................................................................................... 375 4.6.4.4 Maximale Arbeitsplatz-Konzentration (MAK-Wert) ....................................................................................................... 375 4.6.4.5 Stoffgemische ........................................................................................................................................................................... 376 4.6.4.6 Hautresorption ......................................................................................................................................................................... 376 4.6.4.7 Beschäftigungsbeschränkungen für besondere Personen-gruppen ...................................................................... 376 4.6.5 Gestaltungshinweise .............................................................................................................................................................. 377

Literatur ...................................................................................................................................................................................... 378

5 Arbeitsschutz – Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz .................................................................. 385

5.1 Arbeitsschutz ........................................................................................................................................................................... 386 5.1.1 Historische Entwicklung des Arbeitsschutzsystems ..................................................................................................... 386 5.1.2 Institutionen des Arbeitsschutzes und deren Leistungen .......................................................................................... 388 5.1.2.1 Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin ................................................................................................. 388 5.1.2.2 Gewerbeaufsicht ...................................................................................................................................................................... 389 5.1.2.3 Berufsgenossenschaften ....................................................................................................................................................... 390 5.1.2.4 Innerbetriebliche Akteure des Arbeitsschutzes ............................................................................................................. 390 5.1.2.5 Leistungen der Versicherungen .......................................................................................................................................... 391 5.1.3 Rechtsquellen des Arbeitsschutzes ................................................................................................................................... 392 5.1.3.1 Einführung ................................................................................................................................................................................. 392 5.1.3.2 EU-Regelungen: Gesundheitsschutz und Produktsicherheit .................................................................................... 393 5.1.3.3 Deutsche Regelungen ............................................................................................................................................................ 393 5.1.3.4 Personenbezogener Arbeitsschutz .................................................................................................................................... 397 5.1.3.5 Gestaltung von Arbeitsstätten, Arbeitsumgebung und Arbeitsmitteln ................................................................ 398 5.1.3.6 Produktsicherheit .................................................................................................................................................................... 399 5.1.3.7 Gefahrstoffe ............................................................................................................................................................................... 399 5.1.4 Sicherheitstechnische Arbeitsgestaltung ........................................................................................................................ 400 5.1.4.1 Produktsicherheit .................................................................................................................................................................... 400 5.1.4.2 Sicherheitstechnische Konstruktion .................................................................................................................................. 400 5.1.4.3 Sicherheit eines Arbeitssystems nach dem TOP-Ansatz .............................................................................................. 404 5.1.4.4 Gefährdungen/Richtlinien .................................................................................................................................................... 404 5.1.4.5 Folgen von sicherheitsgerechtem/sicherheitswidrigem Verhalten......................................................................... 407 5.1.4.6 Gefahrenhinweise/Gebote.................................................................................................................................................... 408 5.1.4.7 Wirtschaftlichkeit ..................................................................................................................................................................... 408

Inhaltsverzeichnis

XII

5.2 Betriebliche Gesundheitsförderung ............................................................................................................................... 409 5.2.1 Grundlagen und Handlungsbedingungen ...................................................................................................................... 409 5.2.1.1 Leitlinien: Die Ottawa-Charta .............................................................................................................................................. 409 5.2.1.2 Implikationen für betriebliche Gesundheitsförderung ............................................................................................... 410 5.2.2 Interventionsansätze .............................................................................................................................................................. 412

Literatur ...................................................................................................................................................................................... 414

6 Ergonomische Gestaltung ........................................................................................................................................... 417

6.1 Gestaltungsprinzipien .......................................................................................................................................................... 418 6.1.1 Energetisch-effektorisch ........................................................................................................................................................ 418 6.1.1.1 Schutz der Gesundheit ........................................................................................................................................................... 418 6.1.1.2 Minimierung der zu leistenden Arbeit .............................................................................................................................. 420 6.1.1.3 Optimierung des Wirkungsgrades ..................................................................................................................................... 423 6.1.1.4 Arbeitsabfolge und Pausenregime .................................................................................................................................... 426 6.1.2 Informatorisch-mental ........................................................................................................................................................... 429 6.1.2.1 Übergeordnete Gestaltungsansätze .................................................................................................................................. 432 6.1.2.2 Unterstützung der Informationsaufnahme ..................................................................................................................... 435 6.1.2.3 Unterstützung der Informationsverarbeitung ............................................................................................................... 446 6.1.2.4 Unterstützung der Informationsabgabe .......................................................................................................................... 454 6.1.2.5 Systemergonomische Gesichtspunkte ............................................................................................................................. 462 6.1.2.6 Softwareentwicklung ............................................................................................................................................................. 466 6.1.3 Anthropometrie und räumliche Gestaltung ................................................................................................................... 477 6.1.3.1 Körpermaße ............................................................................................................................................................................... 478 6.1.3.2 Funktionsräume ....................................................................................................................................................................... 482 6.1.3.3 Anthropometrische Arbeitsplatzgestaltung ................................................................................................................... 487 6.1.3.4 Hilfsmittel zur anthropometrischen Gestaltung ............................................................................................................ 496 6.2 Prinzipien und Ergebnisse zu Gestaltungsvarianten und Gestaltungsprozessen technischer

Arbeitsmittel ............................................................................................................................................................................ 501 6.2.1 Grundlagen ................................................................................................................................................................................ 501 6.2.2 Beschreibung der Produktgestaltung ............................................................................................................................... 503 6.2.3 Anwendung des menschenzentrierten Gestaltungsprozesses in der Praxis ........................................................ 507 6.2.4 Usability Engineering ............................................................................................................................................................. 513 6.2.4.1 Grundlagen ................................................................................................................................................................................ 513 6.2.4.2 Vorgehen beim Usability Engineering .............................................................................................................................. 515 6.2.4.3 Methoden des Usability Engineering ................................................................................................................................ 516 6.3 Produktionsgestaltung ........................................................................................................................................................ 520 6.3.1 Grundlagen ................................................................................................................................................................................ 520 6.3.2 Ziele und Anwendungsbereiche ......................................................................................................................................... 521 6.3.3 Ergonomie innerhalb des Produktentstehungsprozesses .......................................................................................... 521 6.3.4 Belastungsanalysen als Basis für Gestaltungsansätze ................................................................................................. 523 6.3.4.1 Personenorientierte Verfahren ............................................................................................................................................ 524 6.3.4.2 Arbeitsplatzorientierte Verfahren ....................................................................................................................................... 524 6.3.4.3 Kombinationsverfahren ......................................................................................................................................................... 524 6.3.5 Fallbeispiele zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen und Produktivität ....................................................... 526 6.3.6 Ergonomische Gestaltung von Mensch-Maschine-Schnittstellen für die automatisierte Produktion ......... 529

Literatur ...................................................................................................................................................................................... 539

7 Arbeitswirtschaft .............................................................................................................................................................. 551

7.1 Einführung ................................................................................................................................................................................ 552 7.1.1 Begriff und Gegenstand der Arbeitswirtschaft .............................................................................................................. 552 7.1.2 Prinzipien der Arbeitswirtschaft ......................................................................................................................................... 552 7.2 Arbeitsentgelt .......................................................................................................................................................................... 553 7.2.1 Begriffsverständnis und Grundlagen ................................................................................................................................ 553 7.2.2 Aufbau des Arbeitsentgelts .................................................................................................................................................. 554 7.2.3 Anforderungsabhängiges Grundentgelt ......................................................................................................................... 556 7.2.3.1 Vorgehen bei der Arbeitsbewertung ................................................................................................................................ 557

Inhaltsverzeichnis

XIII

7.2.3.2 Systematisierung der Arbeitsbewertungsverfahren .................................................................................................. 558 7.2.3.3 Analytische Verfahren der Arbeitsbewertung .............................................................................................................. 559 7.2.3.4 Summarische Verfahren der Arbeitsbewertung .......................................................................................................... 562 7.2.4 Leistungsabhängiges Entgelt ............................................................................................................................................ 565 7.2.4.1 Kennzahlenvergleich ............................................................................................................................................................ 566 7.2.4.2 Leistungsbeurteilung ........................................................................................................................................................... 569 7.2.4.3 Zielvereinbarung.................................................................................................................................................................... 571 7.3 Zeitwirtschaft ......................................................................................................................................................................... 573 7.3.1 Begriff und Gegenstand der Zeitwirtschaft................................................................................................................... 573 7.3.2 Verwendungszwecke von Zeitdaten ............................................................................................................................... 574 7.3.3 Beschreibung der Arbeitsbedingungen ......................................................................................................................... 575 7.3.4 Zeitgliederung ........................................................................................................................................................................ 577 7.3.5 Methoden der Zeitdatenermittlung im Überblick ...................................................................................................... 578 7.3.6 Zeitaufnahme .......................................................................................................................................................................... 579 7.3.6.1 Definition und Bedeutung .................................................................................................................................................. 579 7.3.6.2 Anwendung ............................................................................................................................................................................. 579 7.3.6.3 Vor- und Nachteile ................................................................................................................................................................. 580 7.3.7 Multimomentverfahren ....................................................................................................................................................... 581 7.3.7.1 Definition, Entwicklung und Arten .................................................................................................................................. 581 7.3.7.2 Bedeutung ............................................................................................................................................................................... 581 7.3.7.3 Anwendungsmöglichkeiten ............................................................................................................................................... 582 7.3.7.4 Theoretische Grundlagen des MMH-Verfahrens ......................................................................................................... 582 7.3.7.5 Untersuchungsarten ............................................................................................................................................................. 584 7.3.7.6 Anwendung des MMH-Verfahrens ................................................................................................................................... 585 7.3.7.7 Vor- und Nachteile des MMH-Verfahrens ....................................................................................................................... 588 7.3.8 Weiterentwickeltes Multimomentverfahren in Bezug auf die Schätzung der relativen Häufigkeiten

von Ablaufarten ..................................................................................................................................................................... 589 7.3.8.1 Ausgangssituation und Zielsetzung ................................................................................................................................ 589 7.3.8.2 Theoretische Grundzüge des neuen Schätzverfahrens............................................................................................. 589 7.3.8.3 Ergebnisse einer Fallstudie ................................................................................................................................................. 590 7.3.8.4 Softwareentwicklung ........................................................................................................................................................... 591 7.3.9 Systeme vorbestimmter Zeiten ......................................................................................................................................... 592 7.3.9.1 Definition, Entwicklung und Arten .................................................................................................................................. 592 7.3.9.2 Bedeutung und Anwendung ............................................................................................................................................. 594 7.3.9.3 Vor- und Nachteile ................................................................................................................................................................. 595 7.3.10 Planzeitermittlung mittels Regressionsanalyse ........................................................................................................... 595 7.3.10.1 Definition und Arten ............................................................................................................................................................. 595 7.3.10.2 Bedeutung ............................................................................................................................................................................... 596 7.3.10.3 Mathematische Grundlagen .............................................................................................................................................. 596 7.3.10.4 Methode nach dem REFA-Standardprogramm ............................................................................................................ 597 7.3.10.5 Methode zur Ermittlung von Planzeiten für komplexe Projekte ............................................................................ 597 7.3.10.6 Vor- und Nachteile ................................................................................................................................................................. 599

Literatur .................................................................................................................................................................................... 599

8 Arbeitszeit ............................................................................................................................................................................ 603

8.1 Grundlagen: Begriffe, Tagesrhythmik und physiologische Rhythmologie .................................................... 604 8.2 Entwicklung der Arbeitszeit ............................................................................................................................................. 604 8.3 Arbeitszeit und Produktivität .......................................................................................................................................... 607 8.4 Flexibilisierungsparameter und Gestaltungsansätze ............................................................................................. 609 8.5 Gesetzliche Gestaltungsbedingungen ......................................................................................................................... 610 8.6 Tarifliche Gestaltungsbedingungen .............................................................................................................................. 612 8.7 Arbeitszeitsysteme und -modelle .................................................................................................................................. 613 8.7.1 Schichtarbeit ........................................................................................................................................................................... 614 8.7.2 Gleitzeitarbeit ......................................................................................................................................................................... 624 8.8 Erweiternde Modifikationen ............................................................................................................................................ 625 8.9 Flexibilisierende Elemente ................................................................................................................................................ 627 8.9.1 Kurzfristig zu deckende Arbeitsspitzen .......................................................................................................................... 627

Inhaltsverzeichnis

XIV

8.9.2 Verteilung auf mehrere Arbeitnehmer ............................................................................................................................. 627 8.9.3 Trennung zwischen Arbeitsort und Betriebsstätte ....................................................................................................... 628 8.9.4 Arbeiten mit reduzierter oder erhöhter Arbeitszeit ..................................................................................................... 628 8.9.5 Über(stunden)arbeit und Mehrarbeit ............................................................................................................................... 628 8.10 Unterstützung der Arbeitszeitorganisation durch Software ................................................................................. 630 8.11 Akzeptanz von Arbeitszeitsystemen und -modellen ................................................................................................ 631

Literatur ...................................................................................................................................................................................... 631

9 Betriebs- und Arbeitsorganisation ........................................................................................................................ 635

9.1 Begriffliche Grundlagen ....................................................................................................................................................... 636 9.1.1 Organisation .............................................................................................................................................................................. 636 9.1.1.1 Funktionaler Organisationsbegriff .................................................................................................................................... 636 9.1.1.2 Konfigurativer Organisationsbegriff ................................................................................................................................. 636 9.1.1.3 Institutioneller Organisationsbegriff ................................................................................................................................. 637 9.1.2 Arbeitswissenschaftliche Aspekte der Betriebs- und Arbeitsorganisation .......................................................... 637 9.2 Aufbauorganisation .............................................................................................................................................................. 637 9.2.1 Definitionen, Elemente und Beziehungen ...................................................................................................................... 637 9.2.2 Aufgabenanalyse und -synthese ........................................................................................................................................ 638 9.2.3 Strukturdimensionen.............................................................................................................................................................. 638 9.2.3.1 Spezialisierung ......................................................................................................................................................................... 639 9.2.3.2 Standardisierung...................................................................................................................................................................... 639 9.2.3.3 Formalisierung .......................................................................................................................................................................... 640 9.2.3.4 Konfiguration ............................................................................................................................................................................ 640 9.2.3.5 Delegation ................................................................................................................................................................................. 640 9.2.4 Formen der Aufbauorganisation ........................................................................................................................................ 641 9.2.4.1 Einlinienorganisation ............................................................................................................................................................. 642 9.2.4.2 Mehrlinienorganisation ......................................................................................................................................................... 642 9.2.4.3 Stab-Linien-Organisation ...................................................................................................................................................... 643 9.2.4.4 Matrixorganisation .................................................................................................................................................................. 643 9.2.4.5 Prozessorganisation ................................................................................................................................................................ 644 9.2.4.6 Produkt-/Marktorientierte Organisation .......................................................................................................................... 645 9.2.4.7 Vor- und Nachteile von Aufbauorganisationsformen .................................................................................................. 647 9.2.5 Projektorganisation ................................................................................................................................................................. 648 9.3 Ablauforganisation ................................................................................................................................................................ 650 9.3.1 Definitionen, Elemente und Relationen ........................................................................................................................... 650 9.3.2 Ziele und Einflussfaktoren .................................................................................................................................................... 650 9.3.3 Analyse und Modellierung der Ablauforganisation ..................................................................................................... 651 9.3.3.1 Einordnung in das Sieben-Ebenen- Modell...................................................................................................................... 651 9.3.3.2 Methoden zur Modellierung der Ablauforganisation .................................................................................................. 653 9.3.3.3 Flussprinzipien für die Ablaufmodellierung ................................................................................................................... 656 9.3.3.4 Beispielhafte Modellierung eines Arbeitsprozesses ..................................................................................................... 658 9.3.3.5 Referenzmodelle (Strukturen und Abläufe) für IT-Anwendungssysteme am Beispiel der

Produktionsplanung und Steuerung (PPS) ...................................................................................................................... 658 9.3.4 Prozessoptimierung ................................................................................................................................................................ 660 9.3.4.1 Business Process Reengineering ......................................................................................................................................... 660 9.3.4.2 Kontinuierlicher Verbesserungsprozess ........................................................................................................................... 660 9.3.4.3 Heuristische Prozessoptimierung ....................................................................................................................................... 661 9.3.4.4 Simulationsgestützte Prozessoptimierung ..................................................................................................................... 663 9.4 Organisation der Produktion ............................................................................................................................................. 665 9.4.1 Ablaufprinzipien in der Produktion ................................................................................................................................... 665 9.4.1.1 Werkstättenfertigung ............................................................................................................................................................. 665 9.4.1.2 Reihenfertigung ....................................................................................................................................................................... 666 9.4.1.3 Fließfertigung ........................................................................................................................................................................... 666 9.4.1.4 Inselfertigung............................................................................................................................................................................ 668 9.4.1.5 One-Piece-Flow ........................................................................................................................................................................ 668 9.4.2 Toyota-Produktionssystem ................................................................................................................................................... 670 9.5 Organisation der Produkt- und Prozessentwicklung ............................................................................................... 671

Inhaltsverzeichnis

XV

9.6 Organisation im Dienstleistungs- und Servicebereich .......................................................................................... 673 9.6.1 Dienstleistungsbegriffe ....................................................................................................................................................... 673 9.6.2 Dienstleistungsarten ............................................................................................................................................................ 674 9.6.3 Service Engineering .............................................................................................................................................................. 675

Literatur .................................................................................................................................................................................... 676

10 Gruppen- und Teamarbeit ......................................................................................................................................... 681

10.1 Begriffliche Grundlagen ..................................................................................................................................................... 682 10.1.1 Merkmale von Gruppenarbeit ........................................................................................................................................... 682 10.1.2 Gruppenarbeit im Betriebsverfassungsgesetz ............................................................................................................. 683 10.1.3 Gruppenarbeit als Arbeitsorganisationsform ............................................................................................................... 683 10.2 Zur Verbreitung von Gruppenarbeit ............................................................................................................................. 684 10.3 Formen von Gruppenarbeit .............................................................................................................................................. 686 10.4 Grundlagen der Arbeitsgestaltung für Gruppenarbeit ......................................................................................... 687 10.4.1 Klassische Konzepte der Arbeitsstrukturierung ........................................................................................................... 688 10.4.2 Anforderungen an die Gestaltung ................................................................................................................................... 689 10.4.2.1 Vollständigkeit ........................................................................................................................................................................ 690 10.4.2.2 Tätigkeitsspielraum und Autonomie ............................................................................................................................... 690 10.4.2.3 Motivationspsychologische Kriterien .............................................................................................................................. 691 10.4.2.4 Kerndimensionen der Arbeitstätigkeit ........................................................................................................................... 692 10.4.2.5 Instrumente zur Analyse, Bewertung und Gestaltung von Gruppenarbeit ........................................................ 693 10.4.3 Modelle der Teameffektivität und Implikationen für das Management von Teams ......................................... 694 10.5 Gruppenarbeit in der Produktion: Teilautonome Arbeitsgruppen und Lean-Gruppen ............................ 700 10.5.1 Ziele der Einführung ............................................................................................................................................................. 700 10.5.2 Merkmale teilautonomer Arbeitsgruppen .................................................................................................................... 701 10.5.3 Merkmale von Lean-Gruppen ............................................................................................................................................ 702 10.5.4 Diskussion ................................................................................................................................................................................ 703 10.6 Gruppenarbeit in der Produkt- und Prozessentwicklung: CE-Teams ............................................................... 706 10.6.1 Ziele der Einführung ............................................................................................................................................................. 706 10.6.2 Merkmale von Concurrent Engineering- Teams ........................................................................................................... 706 10.6.3 Entwicklung komplexer Produkte in mehreren CE-Teams ....................................................................................... 707 10.6.4 Maßnahmen zur Unterstützung ........................................................................................................................................ 708 10.6.5 Diskussion ................................................................................................................................................................................ 709 10.7 Gruppenarbeit in Servicebereichen: Planungsinsel ............................................................................................... 709 10.7.1 Ziele der Einführung ............................................................................................................................................................. 709 10.7.2 Merkmale von Planungsinseln .......................................................................................................................................... 710 10.7.3 Gestaltungsvarianten ........................................................................................................................................................... 711 10.7.4 Diskussion ................................................................................................................................................................................ 712 10.8 Gruppenarbeit zur kontinuierlichen Verbesserung: Qualitätszirkel ................................................................ 712 10.8.1 Ziele der Einführung ............................................................................................................................................................. 713 10.8.2 Merkmale von Qualitätszirkeln.......................................................................................................................................... 713 10.8.3 Maßnahmen zur Unterstützung ........................................................................................................................................ 713 10.8.4 Diskussion ................................................................................................................................................................................ 714 10.9 Einführung von Gruppenarbeit ...................................................................................................................................... 715 10.9.1 Vorgehensmodell................................................................................................................................................................... 715 10.9.2 Mitbestimmungsrechte ....................................................................................................................................................... 719

Literatur .................................................................................................................................................................................... 721

Serviceteil............................................................................................................................................................................. 729

Stichwortverzeichnis ............................................................................................................................................................ 731

Inhaltsverzeichnis