Hochschule Mittweida University of Applied Sciences Fachbereich Wirtschaftswissenschaften Arbeitswissenschaft Prof. Dr. H. Lindner 238 8. Arbeitsplatz,

Hochschule Mittweida

University of Applied Sciences

Fachbereich Wirtschaftswissenschaften

Arbeitswissenschaft

Prof. Dr. H. Lindner238

8. Arbeitsplatz, Arbeitsmittel- und bewegungstechnische Arbeitsge-staltung8.1 Anthropometrische Grundlagen Anthropometrie = Menschenmeßkunde

- menschliche Körpermaße bedeutsam als Bezugspunkte für die Gestaltung von

• Arbeitsplätzen

• Betriebsmitteln

• Bewegungsabläufen

Aristoteles: „Der Mensch ist das Maß aller Dinge“

- menschliche Körpermaße sind different hinsichtlich• Alter

• Geschlecht

• Rasse

• Region

Zunahme der Körpermaße im zeitlichen Verlauf := Akzelleration

Zunahme Körpergröße je Jahrzent um 1mm

Zu Alter : • in Pubertät: Wachstumsschub bis 15 cm/a• Wachstumsende bei Frauen 18. Lebensjahr; Männer 20. Lebensjahr• ab 30. Lebensjahr Rückgang

Zu Geschlecht :

• Mitteleuropa Männer 10 cm größer als Frauen Problematik: Männer und Frauen benutzen i.dR. gleiche Arbeitsmittel PC, Kraftfahrzeuge

Zu Rasse • weltweit starke Schwankungen• Mittelwerte schwanken zwischen 145 und 188 cm• Bedeutung für Export von Gütern

Zu Region: • Nordeuropa : Männer 7-8 cm größer als Südeuropa• Norddeutsche 2 cm größer als Bayern

(Untersuchungen bzgl. Sozialer Differenzierung : Unterschiede soziale Oberschicht und Mittelschicht 4 cm )

Ausführbarkeit von ArbeitssystemenAusführbarkeit von Arbeitssystemen




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Prof. Dr. H. Lindner238a

Aus dem Achskreuz (anthropometrischeVermaßung) rekonstruierte Darstellungeines ägyptischen Grabträgers( 1400 v.Chr.)

Chinesisches Proportionsschema ausder Ming-Zeit ( 1368 - 1644 v. Chr.)




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Körperlichen Voraussetzungendes Jan Ullrich

Freiburger Sportmediziner Prof.Dr. Keul :

• 30 % der Leistung antrainiert, 70 % bringen30 % der Leistung antrainiert, 70 % bringen

Ullrich´s MaßeUllrich´s Maße

Körpermaße• 183 cm, 73 kg• hervorragende Hebelwirkung durch Maße der Extremitäten; Oberschenkel 52 cm, Unter- schenkel 48 cm, Armlänge Schulter-Handgelenk 60 cm

Herz

• Ruhepuls bei 35• Maximimalpuls 198; liegt nach 5 Minuten wieder bei 108• Herzvolumen 1 300 Milliliter

Lunge

• Lungenvolumen 6,8 Liter ( 4 x“ Hobbyradler“)

Leistung

• nach 63 Minuten Leistung von 500 W = 1 PS (entspricht Leistungsfähigkeit eines 15 kg schweren Spitzensportlers)

• tägliche Energiezufuhr 12 000 Kalorien




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Prof. Dr. H. Lindner238b

Evander Holyfield

(Box-Weltmeister 1998/99)

Körpermaße

• Größe 197 cm• Gewicht 105 kg• Reichweite 198 cm• Brustumfang 109 cm (eingeatmet 115 cm)• Bizeps 41 cm• Faust 32 cm

• Schlagkraft 520 kgSchlagkraft 520 kg

480 kgVitali Klitschko :




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Prof. Dr. H. Lindner238c

Herr Silberrücken : bis 320 kg , bis 190 cmFrau Berggorilla : bis 100 kg, bis 140 cm

Herr Orang : bis 170 kg , bis 170 cmFrau Orange : bis 100 kg, bis 140 cm

Herr Bonobo : bis 60 kg , bis 120 cmFrau Bonobo : bis 40 kg, bis 110 cm

Primaten (Herrentiere)




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Prof. Dr. H. Lindner238d

Messung Absprungkraft (Olympiastützpunkt Leipzig)

Analyse Bewegungsablauf

Kraulschwimmen




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8.1.1Das Perzentil

•Das gesamte Flächenintegral unter der Glockenkurve = Normalverteilung = 1000 %

x

x Durchschnitt einer Stichprobe

-s-2s-3s +s +2s +3s

s Standardabweichung einer Stich- probe

c Faktoren mit denen sich Flächen- stücke der Glockenkurve berech- nen lassen

Standardabweichung einer Grund-gesamtheit

Durchschnitt einer Grundgesamt-heit

• Die Grenzen von Teilflächen berechnet man unter der Annahme

x = und S = nach x +- c s

c s

F(c)

-c-2c-3c +c +2c +3c

• das Flächenintegral zwischen den Wendepunkten beträgt 68,26 % ; d.h die Grenzen umschließen mehr als zwei Drittel des Flächenintegrals (c=1) x + - 1 s

• bei c =2 werden 95,44 der Fläche =Meßwerte erfaßt

• bei c = 3 werden 99,73 der Fläche = Meßwerte erfaßt

-c +c -2c +2c -3c +3c

68,36%99,44 % 99,73%




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Das Perzentil ist ein Lageparameter auf der x- Achse, der einbekanntes oder gesuchtes Flächenintegral abgrenzt, d.h.

Die Angabe von Perzentilen bei einem Maß sagt aus,Die Angabe von Perzentilen bei einem Maß sagt aus,um wieviel Prozent der untersuchten Bervölkerungs-um wieviel Prozent der untersuchten Bervölkerungs-gruppen einen bestimmten Meßwert überschreitengruppen einen bestimmten Meßwert überschreitenbzw. unterschreitenbzw. unterschreiten

In der Praxis angewandte Perzentile

5. Perzentil Repräsentiert das Körpermaß klein;nur 5% aller Bevölkerungswerte liegen unter diesemGenzwert

50. Perzentil Repräsentiert das Körpermaß mittelgroß50 % aller Bevölkerungswerte liegen darüber bzw.darunter

95. Perzentil Repräsentiert das Körpermaß großnur 5% aller Bevölkerungswerte liegen darüber

Damit werden 90 % der Bevölkerung erfaßt ( Produktanforderung)Damit werden 90 % der Bevölkerung erfaßt ( Produktanforderung)

10 % der Bevölkerung ist auf Sonderfertigung angewiesen

( Serienfertigung für Extremmaßemeist nicht wirtschaftlich)




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Maßtabellen




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Ausgewählte Anwendungsbeispiele

•Gestaltung BildschirmarbeitsplätzeGestaltung Bildschirmarbeitsplätze




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•KonfektionsgrößenKonfektionsgrößen




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Geometrische Gestaltung von Arbeitsgeräten

Tour de France 2000 : 6 verschiedene Fahrräder




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• Simulation von MontageprozessenSimulation von Montageprozessen




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• AutomobilbauAutomobilbau Nahezu alle Produzenten werben mit ergonomischen Konzepten




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8.2 Gestaltung wichtiger Arbeitsplatzgruppen

8.2.1 Stehende Arbeitshaltung

• Höhe der Arbeitsflächen• Körperhaltung (Sitzen,stehend, alternierend)• Blick-Gesichtsfeld• Wirkraum des Menschen

• Unterarm auflegen• Arbeitshöhe 5 - 10 cm über Tischhöhe

• Arbeitshöhe 10 - 15 cm unter Ellbogen

•Muskulatur Oberkörper in Arbeit einbeziehen;•15 - 40 cm unter Ellbogen

Zu hohe Arbeitsebene : Kompensationsversuch Hochziehen der Schulter ( Verkrampfung, arbeitsplatzbedingte Fehlhaltung)

Zu niedrige Arbeitsebene : ungesunde „Buckelhaltung, Dauerschäden Wirbelsäule




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Steharbeitsplätze für Kontroll- und Steuerfunktionen

A WerkbankB SchreibplatzC optimaler Bereich für Stellteile und AnzeigenD Bereich wichtige Stellteile und AnzeigenE Bereich für wesentliche Anzeigen und unwesentliche StellteileF Hilfsfeld weniger wichtige Anzeigen




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Maß Körperhaltung Minimum Optimal

HockenAB

HöheBreite

12070

-92

Kniebeuge

C Breite 90 102

DEF

Knien

BreiteHöheHandhöhe ü. Boden

11045

120-70




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Problematik der Verwendung Maßtabellen, Schablonen, Dummies

Trotz DIN-Vorschriften

Es gibt keinen PerzentilmenschenEs gibt keinen Perzentilmenschen

Keine stereotypeVerwendungvon Maßtabellen,Meßschablonen undDummies

Jede Variable muß in Abhängigkeit zu anderen Variabelnbetrachtet werden !!




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8.3 Sitzende Arbeitshaltung

Tätigkeitsmerkmale Arbeitssystem Bildschirmarbeitsplatz




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Häufigkeiten körperlicher Beschwerden bei sitzender Tätigkeit( nach GRANDJEAN und BURANDT)

Arbeitswissenschaftliche Schlußfolgerungen + Empfehlungen

• Jeder Arbeitssitz soll höhenverstellbar sein ( Jeder Arbeitssitz soll höhenverstellbar sein ( 38 - 54 cm38 - 54 cm))




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• Arbeitssitz gegen Standfestigkeit, Kippen und Abgleiten sichern Arbeitssitz gegen Standfestigkeit, Kippen und Abgleiten sichern

5 Abstützpunkte, Rollwiderstand 15 - 20 N

• Rückenlehne muß möglichst große Stützfläche für Lendenwirbel aufweisenRückenlehne muß möglichst große Stützfläche für Lendenwirbel aufweisen

Arbeitsstuhl nach DIN 4551

• Stuhlgestaltung abhängig vom Sitzverhalten Stuhlgestaltung abhängig vom Sitzverhalten Möglichst dynamisches Sitzen

= häufiger Lastwechsel Rumpf- und Gesäß




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Arbeitsplätze für vordere und hintere Sitzhaltung

• feste oder schwenkbare Arbeitssitze mit hoher Rückenlehne) (Bandscheibenentlastung,Muskulatur)

• Rückenlehne : 48 - 50 cm lotrecht über ein- gesessener Sitzfläche

• Rückenlehnenbreite : 32 - 40 cm

• Rückenlehne mit Lendenbausch 10 - 15 cm über tiefsten Punkt der Sitzfläche

• Sitzflächenneigung 4 - 60 nach oben




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• Arbeitssitz mit ausreichender Bewegungsfreiheit bietenArbeitssitz mit ausreichender Bewegungsfreiheit bieten

• Verwendung von FußstützenVerwendung von Fußstützen

• Richtige Distanzierung Stuhl - ArbeitsplatzRichtige Distanzierung Stuhl - Arbeitsplatz

wichtigste Beziehung = Abstand Sitzhöhe - Arbeitshöhe = 26 - 30 cm(Beachtung Perzentile Mann und Frau)




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1986 : norwegische Designer + Ärzte + Physiotherapeuten entwickeln neues„Sitzinstrument = „Mittelding“ zwischen Sitzen und Stehen

Maximale Entlastung der Wirbelsäule bei geringsterMuskelanspannung




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8.3 Gestaltung von Arbeitsmitteln

Arbeitsmittel („Werkzeuge“) = integraler Bestandteil des Arbeitssystems

Arbeitsmittel im engeren Sinn: • Werkzeuge• Bedienelemente• Signale• Anzeigen

Anthropometrische Arbeitsmittelgestaltung kann nicht Anthropometrische Arbeitsmittelgestaltung kann nicht losgelöst von Gestaltungsmaßnahmen des spezifischenlosgelöst von Gestaltungsmaßnahmen des spezifischen

Arbeitsplatzes betrachtet werden !Arbeitsplatzes betrachtet werden !

8.3.1 Gestaltung von Handarbeitsmitteln ( auch fußbetätigte)

Arbeitsseite : Werkstoff- bzw. Werkstück zugewandtHandseite : Körper des Menschen zugewandt

Bsp.: Schaufel

Arbeitsseite = Schaufelblatt; Ausprägung durch Art und Schüttgewicht

Handseite = Schaufelstiel ; Anpassung an Menschen

Taylor um Jahrhundertwende:

• günstigste Schaufellast 9 kp• bei Schüttgewichten zwischen 400- 3700 kp/m3 spe- zielle Einstechkanten und Aufwölbungen• Reduktion von 800 auf 20 Schaufeltypen für alle Schüttgüter




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Im Vergleich zur systematischen Entwicklung der Arbeitsseite (Standzeiterhöhung,Erhöhung Arbeitsgeschwindigkeit) wurde Handseite vernachlässigt

Erst in 70èr Jahren wurde Handarbeitsseite arbeitsgerecht gestaltet

Gestaltungsschritte zur systematischen ergonomischen Gestaltung derHandarbeitsseite (Nach REFA)

Gestaltungsschritte stellen sicher, daß keine einseitige Beanspruchung großerMuskelgruppen eintritt Erhöhung Dauerleistungsgrenze




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Gestaltungsschritte in Abhängigkeit spezifischer Arbeitsaufgaben (nach REFA)

( Zahlen verweisen auf Gestaltungsschritte im vorab gezeigten Schema)




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Prüfliste zur Gestaltung handbetätigter Arbeitsmittel

• Erzwingen Anordnung oder Gestaltung der Arbeitsmittel ungünstige Körper- stellungen in Hinblick auf vermeidbare Belastungen ?

• Entsprechen Körperstellungen den Anforderungen der Arbeitsaufgabe hinsichtlich der aufzubringenden Kräfte und der erforderlichen Genauigkeit ?

• Stimmen Funktionsachsen ( Bewegung,Kräfte, Drehmoment ) mit den ana- tomisch bevorzugten Lagen (Kraftübertragungsrichtung - Handlängsachse) überein ?




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• Kann beim Zugriff am Arbeitsmittel das Handgelenk in Normallage bleiben ?

• Entsprichjt die Greifart ( im Hinblick der beteiligten Fingerglieder) dem geforderten Arbeitswiderstand ?

Große Kraft Große Bewegung




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MIG 29




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• Ist für die Bearbeitung großer Arbeitswiderstände Formschluß, für das Erreichen großer Drehwinkel Reibschluß vorgesehen ?

• Entspricht die Form der Handseite der Greifart ?

günstiger ungünstiger günstiger ungünstiger




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• Wurde Griffmaterial im Hinblick auf elektrische - und Wärmeleitfähigkeit, Gewicht, Reibungskoeffizient der menschlichen Hand und der Reinigungsmöglichkeit geprüft ?

• Hat man bei der Festlegung der Abmessungen die Handgröße des Menschen und den geforderten Arbeitswiderstand berücksichtigt ?




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Gestaltungskriterien bei zu Fuß betätigten Stellteilen

Wichtigste Tretarten an Stellteilen nach DIN 33401

Prüfliste zur Gestaltung fußbetätigter Stellteile

• Werden Fußpedale beim Stehen vermeiden und ist ihre Anzahl beim Sitzen auf zwei beschränkt ?

• Erlaubt der Oberschenkelfreiraum eine Betätigung des Pedals ohne Bewegungs- grenzen durch die „Tischplatte „ ?




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• Ist es möglich, während des Stellvorganges Vorfuß oder Ferse auf den Boden abzustützen ?

• Ist der Gegendruck des Pedals in Abhängigkeit vom Arbeitswiderstand und der Körperhaltung richtig gewählt ?

• Entspricht die gewählte Pedalart den Anforderungen im Hinblick auf Stellkraft , Stellweg und Stellgeschwindigkeit ?

• Wird durch entsprechende Maßnahmen (Materialauswahl, Oberflächengestaltung) ein Abgleiten des Fußes vom Pedal vermieden ?

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