Ergonomie in der Intralogistik

Dieser Beitrag zum Thema „Nutzung von passiven Exoskeletten bei Kommissionier-, Umpack- und Palettierarbeitsplätzen – Erste Pilotierungsergebnisse und -erfahrungen“ erfolgte im Rahmen des Verbundvorhabens ADINA. Hierbei war hinsichtlich der durchgeführten Piloteinsätze die zugrunde liegende Forschungsfrage, ob mittels der Nutzung eines passiven Exoskelettes Mitarbeitende in der Kommissionierung, speziell bei der manuellen Lastenhandhabung in den Arbeitsprozessen der „Palettierung“, der „Kommissionierung“ und dem „Umpacken“ ergonomisch unterstützt und/oder körperlich entlastet werden können. Um diese Forschungsfrage wissenschaftlich untersuchen zu können, und um belegbare sowie vergleichbare Ergebnisse zu erzielen, wurde bezüglich der durchzuführenden Piloteinsätze ein mehrstufiges, systematisches und einheitliches Vorgehen für Industrieunternehmen erarbeitet. Im Anschluss an das elfstufige Vorgehen bezüglich der Pilotanwendungen erfolgte die prozessspezifische Endbewertung pro Industrieunternehmen und intralogistischen Anwendungsfall sowie eine arbeitsprozessübergreifende Gesamtendbewertung des Piloteinsatzes. Der Beitrag schließt mit einem Fazit bezüglich dem Einsatzpotenzial eines passiven Exoskelettes in ausgewählten intralogistischen Arbeitsprozessen und bei ausgewählten Piloteinsätzen ab.

Am Fraunhofer IML werden sowohl aktive als auch passive Exoskelette unterschiedlicher Hersteller auf ihre Eignung für Logistiktätigkeiten überprüft. Die (elektro-)mechanischen Hilfsmittel werden zur ergonomischen Unterstützung von Beschäftigten im industriellen Bereich entwickelt. Durch die am Körper getragenen Stützstrukturen soll die physische Gesamtbelastung bei der Ausübung von bestimmten Haltungen und Bewegungen reduziert und langfristig körperlichen Beeinträchtigungen und/oder Erkrankungen vorgebeugt werden. Unter dem Einsatz von Methoden der Kognitiven Ergonomie wurden bereits Probandenstudien, sowohl im Feld als auch im Labor, durchgeführt. Im folgenden Beitrag werden bisherige Erkenntnisse zu einem passiven Exoskelett des Herstellers LAEVO zusammengefasst, die im Zuge der Kooperation der Forschungsprojekte ADINA und INNOVATIONSLABOR gewonnen wurden. Ebenso wird eine geplante Studie zur Überprüfung eines aktiven Exoskeletts des Herstellers German Bionic vorgestellt.

Im Rahmen des aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und des Landes NRW geförderten Projektes ADINA (Automatisierungstechnik und Ergonomieunterstützung für innovative Kommissionier- und Umschlagkonzepte der Logistik in NRW) werden die Anforderungen an den Einsatz von Automatisierungstechnik und Ergonomieunterstützungslösungen in den relevanten Lager- und Umschlagsbereichen der Logistik untersucht. Dieser Aufsatz beschreibt ein Verfahren sowie die Ergebnisse der Evaluation einer tragbaren Ergonomieunterstützungslösung im Echtzeiteinsatz. Untersucht wurden die Einsatzpotenziale und die Nutzerakzeptanz eines passiven und elastischen Exoskelettes in intralogistischen Prozessen der Kommissionierung und des Lagerwesens. Solche Prozesse sind bis dato geprägt von manuellen und körperlich belastenden Lastenhandhabungen. Im Rahmen eines zweiwöchigen Echtzeittests konnten Logistikmitarbeiterinnen und -mitarbeiter eine Ergonomieunterstützungslösung testen und im Anschluss hinsichtlich der subjektiv wahrgenommenen Entlastung und des Tragekomforts bewerten.

Infolge der industriellen Automatisierung führen Maschinen immer mehr Fertigungsprozesse mit hoher Geschwindigkeit, Konsistenz und Genauigkeit durch. Dies hat Kosten gesenkt, die Qualität verbessert und Ausschussmengen reduziert. Die Industrie 4.0 hat ein neues Zeitalter der Digitalisierung und Automatisierung eingeleitet, das durch den Maschineneinsatz in Bezug auf Produktion, Kosten und Zeit profitiert. Die Rolle des Menschen in der Produktion 4.0 hat sich geändert, aber der Mensch wird weiterhin eine Schlüsselrolle insbesondere bei manuellen, Flexibilität erfordernden Tätigkeiten sowie zur Überwachung automatisierter Prozesse einnehmen. In diesem Beitrag wird ein Laboruntersuchungsverfahren beschrieben, mit welchem das biomechanische Risiko einer manuellen Lastenhandhabung in einer Testumgebung bewertet wird. Die Daten aus der Laborstudie können verwendet werden, um das Risiko für Muskel-Skelett-Erkrankungen zu bewerten und eine präventive, ergonomische Lösung zu entwerfen. Die Wirksamkeit der Lösung kann vor der Implementierung beurteilt werden. Zu diesem Zweck werden die Ergebnisse der Studie und deren Implikationen erörtert.

Ausgehend vom demografischen Wandel und dem Fachkräftemangel fehlt es in der Intralogistik immer mehr an geeignetem Personal, da beispielsweise Kommissionierungs- und Umschlagprozesse mit umfangreichen Bück- und Hebevorgängen verbunden sind – und damit alles andere als ergonomisch. Die Frage, wie diese Arbeit durch Automatisierung erleichtert und gleichzeitig attraktiver gestaltet werden kann, stand seit Beginn im Zentrum eines Forschungsprojektes: ADINA. Untersucht wurden technische Lösungen zur Ergonomieunterstützung sowie deren Zusammenspiel mit weiterer Automatisierungstechnik in der Intralogistik. Ein wesentlicher Schwerpunkt lag in der Untersuchung von Exoskeletten, um dem Forschungsstand in diesem Bereich weiteren Vorschub zu leisten. Im Verlauf des ADINA-Projekts wurden verschiedene technische Lösungen zur Ergonomieunterstützung bei den Praxispartnern untersucht und mit Ergebnissen aus einer Laborstudie abgeglichen. In diesem zusammenfassenden Beitrag sollen daher vor allem die Projektergebnisse akzentuiert werden, aus denen sich Empfehlungen für einen Leitfaden ableiten lassen. Dieser Beitrag richtet sich vor allem an Praktikerinnen und Praktiker, die es in Erwägung ziehen, eine solche Technologie einzusetzen. Er soll Erfahrungen weitergeben, um Fehler bei der Einführung zu vermeiden. Der Beitrag folgt einem typischen Einführungsprozess und beschreibt Handlungsempfehlungen für jeden Schritt.

„Wir bleiben zu Hause!“ Das Motto und die damit einhergehenden Kontaktbeschränkungen im Zuge der Coronavirus-Pandemie 2020 verdeutlichen, welch hohen Stellenwert der Faktor „Mensch“ in Industrie, Handel und in der Dienstleistungsgesellschaft einnimmt. Ohne die Mitarbeitenden in Produktion und Logistik stünde die industrielle Herstellung vieler Güter still. Selbst im E-Commerce werden die Aufträge unter den gegebenen Bedingungen und teils hohen Nachfragespitzen verzögert abgearbeitet. Denn es sind die Menschen, die die Waren in den Distributionszentren zusammenstellen. Trotz aller Fortschritte bei der Realisierung von Industrie 4.0 sowie Logistik 4.0, der Automatisierung und digitalen Transformation: Die Mitarbeitenden sind die maßgeblichen Garanten für die Wettbewerbsfähigkeit und den Erfolg der Unternehmen.

Transformationsprozesse in der Logistik haben zu einer Flexibilisierung der Arbeitsabläufe, aber auch zu einer Verdichtung und Beschleunigung von Tätigkeiten geführt. Die zunehmende Digitalisierung und Automatisierung von Arbeitsplätzen hat Auswirkungen auf das physische und psychische Belastungsniveau von Mitarbeitenden und Führungskräften, was in einer Zunahme von Erkrankungen mit besonders langen Ausfallzeiten resultierte. Neben der ökonomischen Dimension ist die soziale Dimension des Managements gesundheitlicher Beschwerden aktiver Mitarbeitender, verstärkt durch den vorherrschenden Fachkräftemangel in der Logistik, in den Vordergrund gerückt. Vielfach wird deshalb eine Veränderung der Unternehmenskultur mit dem Ziel einer gesundheitlich nachhaltigen Beschäftigung von gewerblichen Mitarbeitenden durch das Betriebliche Gesundheitsmanagement (BGM) und die Führungsebene angestrebt. Auch der Deutsche Nachhaltigkeitskodex (DNK) greift diese gesellschaftliche Herausforderung auf, um Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz sowie Mitbestimmung in den Unternehmen zu fördern (DNK-Kriterium 15). Die daraus resultierende Fragestellung, wie die strategische Führung und das Human Ressource Management (HRM) die Gesundheit von gewerblichen Mitarbeitenden in der Logistik unterstützen kann, soll anhand von drei konkreten Fallstudien im Rahmen des Projektes ADINA „Automatisierungstechnik und Ergonomieunterstützung für innovative Kommissionier- und Umschlagkonzepte der Logistik in NRW“ beantwortet werden. Als Ergebnis werden relevante Ansätze zur Verbesserung der gesundheitlichen Situation identifiziert. Diese liegen insbesondere in den Bereichen der Verhältnisprävention und Verhaltensprävention sowie gesundheitsförderlicher Führung. Mitarbeitende in der Logistik müssen insbesondere unterstützt werden, Eigeninitiative für die Umsetzung geeigneter Maßnahmen aufzubringen, um eine langfristige Verbesserung der aktuellen Arbeitssituation zu erreichen.

Die Anforderungen der Kunden an die Intralogistik ihrer Lieferanten steigen permanent, eine effiziente und flexible Intralogistik wird daher immer mehr zum Wettbewerbsfaktor. Mit klaren Arbeitsvorgaben alleine sind die heutigen Ansprüche in einer weitgehend manuell betriebenen Intralogistik nicht mehr zu erfüllen. Es gilt die drei Kenngrößen Kosten, Qualität und Lieferservice gleichermaßen positiv zu beeinflussen. Hierzu ist es unerlässlich, über Automatisierung in Kombination mit einer sehr guten Stammdatenqualität den Einflussfaktor Mensch zu reduzieren. Vergessen wird jedoch allzu oft, dass ergonomisch gut gestaltete Arbeitsplätze ebenso positiven Einfluss auf die drei zuvor genannten Kenngrößen haben. Dieses Buchkapitel beschreibt daher die Modernisierung und kontinuierliche Verbesserung der Intralogistik eines Logistikzentrums der Firma EJOT GmbH & Co. KG unter dem Gesichtspunkt der Ergonomie. Dabei werden die positiven wie negativen Auswirkungen der Automatisierung durch Vorher-Nachher-Analysen einzelner Arbeitsplätze dargestellt. In einem darauf aufbauenden kontinuierlichen Verbesserungsprozess werden durch Analysen und Detaillösungen Verbesserungen bestehender Schwachpunkte beschrieben. Zum Einsatz kommen dabei einerseits moderne Bewegungsanalysen mit Videotechnik und zum anderen die geregelte Kommunikation mit allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern durch ein effizientes zweistufiges Shopfloor Management. Im Ergebnis wurden moderne und ergonomisch optimierte Arbeitsplätze geschaffen, die bei gleichzeitiger Verdichtung der verbliebenen Arbeitsinhalte für die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter vielfältig zu einer Verbesserung der Arbeitsbedingungen geführt haben.

Im Zuge der Digitalisierung entstehen durch den Einsatz neuer digitaler Technologien interaktive Arbeitssysteme, in welchen die Zusammenarbeit zwischen Menschen und cyberphysischen Systemen als Social Network organisiert werden kann. Um dabei einem menschzentrierten Gestaltungansatz gerecht zu werden, wurden zwei grundlegende Modelle entwickelt. Das Interaktionsmodell dient der Beschreibung und Klassifizierung von Akteuren, deren Eigenschaften sowie ihrem Zusammenwirken. Das Individualisierungsmodell berücksichtigt die unterschiedlichen Bedürfnisse und Fähigkeiten menschlicher Akteure der Interaktion und beschreibt die Auswirkungen auf adaptierbare technische Komponenten des Arbeitssystems. Es werden das Assistenzsystem MIA (My Individual Assembly) sowie ein Hilfsmittel zur Unterstützung bei der Größenauswahl eines Exoskeletts vorgestellt. Die Systeme basieren auf den Modellen und wurden im Rahmen des Forschungsprojekts „Innovationslabor Hybride Dienstleistungen in der Logistik“ prototypisch umgesetzt.

Bei dem Unternehmen GEBHARDT Fördertechnik GmbH wurde eine Augmented Reality (AR)-gestützte Datenbrille an Ware-zur-Person-Kommissionierarbeitsplätzen angebunden. Die Gestaltung des AR-Displays sowie der Interaktion zwischen den Nutzenden und der Technik erfolgte basierend auf einer am Fraunhofer IML entwickelten „Handlungsanweisung für den ergonomischen Einsatz einer Datenbrille“, die international anerkannte Normen und Richtlinien zur Ergonomie berücksichtigt. In einer Evaluationsstudie wurde die AR-Brille hinsichtlich kognitiver und physikalischer Ergonomie bewertet und mit den beim Projektpartner aktuell eingesetzten stationären Kommissionierterminals im Echtzeitbetrieb verglichen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die AR-Technologie die Mitarbeitenden im Testbetrieb auf eine benutzerfreundliche Art und Weise bei ihrer Arbeitstätigkeit unterstützte und darüber hinaus auch optimal, effektiv und effizient durch den Kommissionierprozess leitete.

Im Jahr 2017 kamen 3180 Menschen bei Verkehrsunfällen ums Leben. Insbesondere Verkehrsteilnehmende wie Fußgängerinnen und Fußgänger sowie Radfahrende sind betroffen. Bei genauerer Betrachtung zeigt sich, dass etwa 60 % der tödlichen Unfälle bei Lkw über zwölf Tonnen beim Spurwechsel oder durch Auffahren geschehen. Auf dem zweiten Platz stehen Abbiegeunfälle mit etwa 15 %. Aktuellen Studien zufolge wären viele Unfälle durch den Einsatz von Assistenzsystemen vermeidbar. Aktive Sicherheitssysteme spielen daher eine wichtige Rolle bei der Steigerung der Sicherheit im Güterverkehr. Darüber hinaus können Assistenzsysteme einen wichtigen Beitrag zur Fachkräftegewinnung und -sicherung leisten und grundsätzlich das Berufsbild der Berufskraftfahrenden positiv beeinflussen. Aktuelle Studien belegen jedoch auch, dass eine Technisierung von Arbeitsplätzen häufig auf Ablehnung trifft, auch wenn hierdurch ergonomische oder sicherheitsrelevante Vorteile erzielt werden können. Eine ablehnende Haltung gegenüber digitalen Transformationsprozessen kann unter anderem auf das Belastungsniveau der Mitarbeitenden zurückgeführt werden. Ziel der vorliegenden Studie ist es deshalb, den Einsatz von Assistenzsystemen am Arbeitsplatz der Berufskraftfahrenden in Bezug auf die Attraktivität und Akzeptanz der Tätigkeit aus verschiedenen Perspektiven zu analysieren, um dessen Potenzial zur Fachkräftesicherung einordnen zu können. Anhand eines qualitativ-explorativen Forschungsdesigns wurden Einflussfaktoren für die Implementierung von Assistenzsystemen identifiziert, unter anderem die technische Funktionsweise und Zuverlässigkeit der Systeme sowie Handlungsempfehlungen für die Erhöhung der Akzeptanz bei Berufskraftfahrenden abgeleitet.