Ziel und Hintergrund

Dieses Webportal zeigt Gestaltungsbeispiele von Maschinen oder deren Bauteile, die gemäß 

  • Maschinenrichtlinie 2006/42/EG sowie
  • DIN EN 13681 „Sicherheit von Maschinen – Leitfaden für die Anwendung von Ergonomie-Normen bei der Gestaltung von Maschinen“ 

ergonomische Kriterien sehr gut erfüllen. Weiterhin werden innovative Wege dargestellt, Gefährdungen durch mangelnde Beachtung ergonomischer Kriterien zu reduzieren.

Anlässe dafür waren insbesondere: 

  1. Der Normenausschuss Ergonomie im Deutschen Institut für Normung (DIN) strebt an, Normen, die Vorgaben für den Bereich „Ergonomie von Maschinen“ beinhalten, anwenderfreundlicher zu gestalten. Durch nachvollziehbare Praxisbeispiele guter ergonomischer Gestaltung von Arbeitsmitteln soll der Prozess der Normung an folgenden Stellen näher an die Praxis geführt werden:

    • Ein Katalog von Gestaltungsbeispielen unterschiedlicher Maschinen kann den Experten der Maschinennormung, insbesondere den Praktikern, die sogenannten Typ C-Normen für einzelne Maschinen erarbeiten, helfen, einen besseren Zugang und ein besseres Verständnis der Inhalte von Ergonomie-Normen zu erlangen. Daneben kann ein solcher Leitfaden auch Konstrukteuren helfen, die in den Normen gemachten Vorgaben leichter in ihren Maschinen umzusetzen.
    • Es existiert mit der DIN EN 13861 bereits ein Leitfaden, der die Anwendung ergonomischer Normen bei der Gestaltung von Maschinen unterstützt. In seinem Anhang werden 20 verschiedene Gefährdungen mit darauf anzuwendenden Typ B-Normen verknüpft. Auch um die Handhabung der DIN EN 13861 zu verbessern wäre es sinnvoll, wenn diese Sicherheitsaspekte mit Beispielen guter Praxis verknüpft würden, die das Verständnis der genannten Typ B-Normen unterstützen.

  2. Der „Leitfaden zur Anwendung der Richtlinie 2006/42/EG“ der Europäischen Kommission erläutert die Anforderungen der Maschinenrichtlinie, auch die aus Abschnitt 1.1.6 „Ergonomie“ des Anhangs I. Konkretisiert werden diese Erläuterungen durch so genannte Sheets zu den fünf ergonomischen Faktoren - Operators variability, Space of movements, Work rate, Concentration und Man-Machinery-Interface. Auch hier könnten Beispiele guter Praxis der besseren Verständlichkeit dienen, beispielsweise durch die Angabe von möglichen Konstruktionsprinzipien. 

Um den Suchbereich  einzugrenzen, wurden bisher nur Maschinen aus den Bereichen „Werkzeugmaschinen“ und „Maschinen des innerbetrieblichen Transports“ im Rahmen einer KAN-Studie untersucht.  Dieses KAN-Praxis-Angebot ermöglicht sowohl einen einfachen Zugriff auf die recherchierten Beispiele als auch eine künftige Erweiterung um weitere Beispiele.

Angewandte Bewertungskriterien

Zuerst wurde in den grundlegenden Ergonomie-Normen nach geeigneten Definitionen dafür gesucht, wodurch sich eine ergonomiegerechte Konstruktion auszeichnet. Insbesondere in der DIN EN 13861 sind relevante Gefährdungen definiert, die es bei der Umsetzung von sicheren Maschinen zu beachten gilt.

Da der Fokus der Studie auf ergonomischen Gesichtspunkten lag, wurden reine sicherheitstechnische Aspekte zunächst ausgeklammert. Es ging vorrangig um Gefährdungen, die zu einer langfristigen Schädigung bei andauernder Exposition, und weniger um solche, die zu einer direkten Verletzung oder einem Unfall führen könnten. Bei der Bewertung von Maschinen oder Teillösungen wurde jedoch immer der allgemeine Sicherheitsaspekt mit bedacht. So wurden Lösungen aussortiert, die zwar ergonomische Probleme behoben, dadurch jedoch zu einer erhöhten Verletzungs- oder Unfallgefahr führten.

Ausgehend von der Liste der zu berücksichtigen Gefährdungen aus DIN EN 13861 wurde zunächst folgende Liste erstellt:

  • Gefährdungen durch Vernachlässigung ergonomischer Grundsätze (ungesunde Körperhaltungen oder besondere Anstrengungen, ungenügende Berücksichtigung der Anatomie von Hand/Arm oder Bein/Fuß, unangepasste örtliche Beleuchtung, Mentale Überbelastung oder Unterforderung, Ungenügende Sichtbarkeit aus der Arbeitsposition, ungeeigneter Sitz, ungeeignete Positionierung von Stellteilen, Ungeeignete Konstruktion des Betätigungs- und/oder Funktionsmodus der Steuergeräte)
  • thermische Gefährdungen (heiße oder kalte Arbeitsumgebungen)
  • Gefährdungen durch Lärm (Gehörverlust, physiologische Störungen, Störung der Sprachkommunikation, Lärm)
  • Gefährdungen durch Vibration (Hand-Arm-Vibrationen, Ganzkörpervibrationen)
  • Gefährdungen durch Strahlung

Im Anhang I der Richtlinie 2006/42/EG sind Grundlegende Sicherheits- und Gesundheitsschutzanforderungen für Konstruktion und Bau von Maschinen aufgeführt, darunter auch ergonomische Anforderungen. Diese sind wie folgt definiert: 

  • Möglichkeit der Anpassung an die Unterschiede in den Körpermaßen, der Körperkraft und der Ausdauer des Bedienungspersonals
  • ausreichender Bewegungsfreiraum für die Körperteile des Bedienungspersonals
  • Vermeidung eines von der Maschine vorgegebenen Arbeitsrhythmus
  • Vermeidung von Überwachungstätigkeiten, die dauernde Aufmerksamkeit erfordern
  • Anpassung der Schnittstelle Mensch-Maschine an die voraussehbaren Eigenschaften des Bedienungspersonals 

Aus diesen beiden Hauptquellen wurden Bewertungskriterien der Maschinengestaltung abgeleitet und mit Experten am IAD sowie in der Projektbegleitenden Arbeitsgruppe (PBA) der KAN diskutiert und überarbeitet. Es ergab sich das folgende Schema: 

Anthropometrische Kriterien

  • Zwangshaltungen
  • Anpassungsfähigkeit
  • Bewegungsfreiraum
  • Sichtgeometrie

Physiologische Kriterien

  • Aufbringung von Kräften
  • Handhabung von Lasten

Umgebungskriterien

  • physikalische Umgebung (Lärm, Vibrationen, Klima)
  • chemisch (Stoffe, Flüssigkeiten, Gase)
  • sozial (Kontakt mit anderen Personen, Kommunikation)

Informatorische Kriterien

  • Gestaltung von Anzeigen
  • Gestaltung von Stellteilen
  • Softwareergonomie

Einfluss auf den Arbeitsablauf

  • Unterstützung der Arbeitsabläufe durch die Gestaltung
  • Informationen zur korrekten Verwendung von Maschinen

Recherche - Vorgehen und Quellen

Mit einer Vorstudie wurde ermittelt, wie Beispiele guter Praxis für ergonomische Gestaltung von Maschinen am besten recherchiert werden können. Es hat sich gezeigt, dass aufgrund der typischen Publikationen und anderer Informationen am Markt eine Recherche anhand von Maschinentypen und technischen Lösungen effektiver ist als eine Orientierung an ergonomischen Problemstellungen.

Daher wurde für dieses Webportal eine Hersteller- und Anbieterrecherche sowie eine Marktanalyse für Werkzeugmaschinen sowie Maschinen des innerbetrieblichen Transports durchgeführt. Sie konzentrierte sich im ersten Schritt auf Internetrecherchen und die Auswertung von Werbeanzeigen marktführender Firmen. Im nächsten Schritt wurden Nieschenanbieter recherchiert, die sich speziell auf einen oder mehrere ergonomische Aspekte konzentrieren. Diese konnten teilweise über Internetrecherche, teilweise aus Publikationen und Informationsschriften der Unfallversicherungsträger ermittelt werden.

Nach der Identifikation relevanter Hersteller wurde deren Produktportfolio analysiert. Interessante Beispiele von Maschinen wurden dokumentiert. Waren ergonomische Verbesserungen direkt erkennbar oder vom Hersteller gut beschrieben, konnten die Beispiele direkt dokumentiert und aufbereitet werden. Für nicht direkt ersichtliche Verbesserungen oder Lösungen wurde eine Merkliste geschrieben, um die Maschinen später genauer zu untersuchen.

Für die genauere Untersuchung von Maschinen wurden im Laufe der Recherche folgende Messen besucht: 

  • LogiMat 2013, Stuttgart: Die LogiMat ist eine der international führenden Messen für Logistik und Materialtransport. Sie findet jährlich in Stuttgart statt und listet über 1000 Hersteller aus allen Bereichen der Logistik.
  • Hannover Messe 2013, Hannover: Die Hannover Messe ist die führende Industriemesse in Deutschland. Neben Innovationen aus allen Bereichen der Industrie werden auch neue Produkte und Unternehmen vorgestellt. Da es am Standort Deutschland viele führende Hersteller für Werkzeugmaschinen gibt, wurde diese Messe gewählt, obwohl sie keine spezialisierte Messe ist.
  • EMO 2013, Stuttgart: Die EMO ist die Weltleitmesse für Metallbearbeitung. Auf ihr sind alle großen international agierenden Hersteller von Werkzeug- und Fertigungsmaschinen vertreten.

Neben der auf Hersteller abzielenden Marktrecherche wurden außerdem noch Anwenderrecherchen durchgeführt. Hier wurden zunächst Industriepartner des Projektnehmers IAD angeschrieben und gebeten, Informationen über potentielle Beispiele guter Praxis aus ihrer Erfahrung bereit zu stellen. Zudem wurden sie nach bekannten ergonomischen Problemen im Umgang mit Maschinen der benannten Gruppen gefragt. Darauf aufbauend sollte gezielt nach Lösungen für diese Problemfelder gesucht werden.

Zusätzlich zu den Anwendern aus Industrieunternehmen wurden auch weitere Maschinenexperten zu Rate gezogen. Dies waren in erster Linie Experten aus Verbänden wie dem VDMA oder aus Unfallversicherungen wie der BGHM, die um die Risiken und Probleme mit den Maschinen wissen. Zudem wurden Wissenschaftler des Instituts für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) an der TU Darmstadt befragt. Hier standen aktuelle Entwicklungen im Werkzeugmaschinenmarkt im Fokus der Befragung.

Strukturierung

Das KAN-Praxis-Angebot verfügt über zwei Hauptmenüs:

Die erste Rubrik wurde nach Belastungsarten (körperliche Belastungen, mentale Belastungen, Umgebungsbedingte Belastungen) unterteilt. Hier wird auf Detaillösungen an Maschinen verwiesen.

  • Entwickler, die bei der Konstruktion auf ein bestimmtes Problem gestoßen sind, können nach einer guten Lösung dafür suchen.
  • Es wurde versucht, die Kategorisierung so nah wie möglich an der Liste von Gefährdungen nach DIN EN 13861 zu halten, und eine Sprache zu finden, die auch für einen Konstrukteur, der wenig Wissen im Bereich der Ergonomie besitzt, verständlich ist.
  • Für die einzelnen Unterkategorien können Übersichtsseiten geöffnet werden, in denen alle Detaillösungen für dieses Problemfeld aufgeführt werden.
  • Auf der rechten Seite sind wiederum Detaillösungen der gleichen Belastungskategorien angeführt, um dem Nutzer die Möglichkeit der weiteren Information zu bieten.

Unter der zweiten Rubrik Maschinen sind die Maschinengruppen mit den beiden Hauptkategorien Werkzeugmaschinen und Maschinen des innerbetrieblichen Transports und den jeweiligen Unterkategorien angelegt. Hier können Maschinenentwickler und Beschaffungsverantwortliche direkt über die Art der Maschine recherchieren.

  • Die Übersichtsseite Maschinen stellt die aufgeführten Maschinenklassen mit einer Beschreibung der aufgeführten Maschinentypen vor. Die Übersichtsseite einer Maschinenkategorie (z.B. Werkzeugmaschinen) listet die Maschinentypen (z.B. Fräsmaschinen, Drehmaschinen, Bearbeitungszentren, usw.) mit jeweils bis zu zwei zufällig ausgewählten Beispielen von jedem Typ auf.
  • Beispiele können direkt ausgewählt oder durch Klick auf den Maschinentyp kann eine vollständige Liste von Beispielen eines Typs aufgerufen werden. Für einen schnellen Überblick werden auf allen Übersichtsseiten von den Maschinen jeweils ein prägendes Foto sowie ein Teil der Maschinenbeschreibung dargestellt.
  • Jede an einer Maschine identifizierte Detaillösung ist mit einer Bezeichnung, einer Beschreibung der zugrunde liegenden ergonomischen Problemstellung, der Einordnung in die jeweilige Belastungskategorie(n), einer Beschreibung der konstruktiven Lösung sowie einer Abstraktion der Lösung auf das zugrunde liegende Funktionsprinzip versehen. Letztere soll dem Konstrukteur helfen, innovative Lösungen auch bei anderen Maschinentypen oder Problemstellungen zu suchen und auf seinen Anwendungsfall zu übertragen.
  • Unter „Weitere Infos“ ist ein Link auf ErgoNoRA und eine Liste von Begriffen für die Suche nach den jeweils relevanten Normen zu finden.
  • Um die intuitive Suche nach Lösungen zu vereinfachen, wurde im Randbereich ein Feld vorgesehen, in dem weitere Einträge von der gleichen Maschinenart aufgezeigt werden. So kann der Konstrukteur sich die Lösungen anderer Maschinen anschauen und Vergleiche durchführen.

Die „Erweiterte Suche“ ermöglicht nicht nur die Eingabe von beliebigen Schlagwörtern wie im einfachen Suchfeld, sondern erlaubt es, diese Suche zielgerichtet einzugrenzen. In der Seitenleiste bietet eine sogenannte „Quick-Finder“-Funktion den direkten Zugriff auf bestimmte Maschinentypen oder Belastungsarten.

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