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© Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Frank Flemisch
Dipl.-Ing. Christopher Brandl
Dr.-Ing. Dr. rer. medic. Dipl.-Inform. Alexander Mertens
Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft
RWTH Aachen
Bergdriesch 27
52062 Aachen
Tel.: 0241 80 99 440
E-Mail: [email protected]
Lehreinheit 1
Einführung in die Arbeitswissenschaft
Sommersemester 2017
Einführung in die Arbeitswissenschaft
1 - 2 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Informationen zur Veranstaltung
Regelmäßige Termine: Di. 08:30 – 10:00 Uhr (Vorlesung, 12 Termine)
Fr. 14:15 – 15:00 Uhr (Übung, 11 Termine)
Beginn: VL: 18.04.2017
Ü: 28.04.2017
Ort: VL: AachenMünchener Halle (Aula) (1010|131)
Ü: Großer Hörsaal (Audimax) (1420|210)
Veranstalter: Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft der RWTH Aachen
Dozent:
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Frank O. Flemisch
Dipl.-Ing. Christopher Brandl
Dr.-Ing. Dr. rer. medic. Dipl.-Inform. Alexander Mertens
Kontakt: [email protected]
Anzahl der SWS:
1/1 (z.B. B.Sc. Maschinenbau – Studienrichtung Produktionstechnik,
Bachelor Lehramt, Bachelor Technikkommunikation)
2/1 (z.B. B.Sc. Wirtschaftsingenieurwesen, M. Sc. Mobilität und Verkehr,…)
Anzahl der ECTS Credits:
3 (z.B. B.Sc. Maschinenbau – Studienrichtung Produktionstechnik, Bachelor
Lehramt, Bachelor Technikkommunikation)
4 (z.B. B.Sc. Wirtschaftsingenieurwesen, M. Sc. Mobilität und Verkehr,…)
Unterrichtssprache: Deutsch
weitere Infos unter: http://www.iaw.rwth-aachen.de
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Umdruck zur Vorlesung:
Vorlesungsunterlagen stehen im Internet auf der L2P-Plattform zur
Verfügung
www.elearning.rwth-aachen.de
Die Musterlösungen zu den Übungsaufgaben sind im Anschluss an
die Übung im Internet auf der L2P-Plattform verfügbar.
Lehrbuch Arbeitswissenschaft:
Schlick, C.; Bruder, R.; Luczak, H.:
Arbeitswissenschaft
3. Auflage. Springer-Verlag 2010.
ISBN: 978-3-540-78332-9
Aus dem Hochschulnetz einzusehen unter*:
http://www.springerlink.com/content/978-3-540-78332-9
* nicht immer verfügbar
Vorlesungsunterlagen
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Prüfung
Klausurtermin Dienstag 01.08.2017
Anmeldung zur Klausur modulares Anmeldeverfahren in CAMPUS
Prüfungsumfang
z.B. Maschinenbau B.Sc. mit der Studienrichtung
Produktionstechnik, Bachelor Lehramt, Bachelor
Technikkommunikation:
Einheiten 2-8 sind prüfungsrelevant,
Klausurdauer: 90 Minuten.
z.B. B.Sc. Wirtschaftsingeneurwesen, M. Sc.
Mobilität und Verkehr:
Alle Lehreinheiten sind prüfungsrelevant,
Klausurdauer: 120 Minuten.
E-Mail an [email protected]
Ansprechpartner Fragen
zur Klausur
Dipl.-Wirt.-Ing. Julia Czerniak-Wilmes und
Markus Harlacher, M.Sc.
(E-Mail jeweils an [email protected])
Aktuelle Infos L2P-Plattform
IAW-Homepage – iaw.rwth-aachen.de
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L2P-Plattform zur Vorlesung
Inhalt: • Folien zu allen Vorlesungseinheiten
• Übungen inkl. Musterlösung im Anschluss an die
Veranstaltung
Erreichbar unter: www.elearning.rwth-aachen.de
Anmeldung : Registrierung für die Vorlesung über CampusOffice
Zugangsdaten: TIM-Kennung
(bei Fragen hilft der RZ-ServiceDesk im SuperC)
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Qualität der Lehre
Lehre als „Dienstleistung“ für die Studierenden und „Kerngeschäft“ für Professoren
und Assistenten
IAW als offenes Haus - Sprechstunden jederzeit einschließlich Dokumenten- und
Bibliothekszugang
Zertifizierung nach DIN ISO 9001:2000 (Prozessorientierung)
Themenspezifische Sprechstunden:
Am Tag nach jeder Vorlesung oder nach Vereinbarung
Lehrmaterial / Lehrhilfen
Eigene Mitschrift zur Vorlesung bzw. eigene Ergänzung der Umdrucke um professorale Kommentare; Übungsaufgaben und Musterlösungen
Lehrbuch mit Erweiterungen und Vertiefungen des Stoffes zum Selbststudium in Bibliothek und Internet verfügbar
Zugang zur Sammlung von Prüfungsaufgaben und Klausuren der kürzeren Vergangenheit
Kommunikative Rückkopplung (durch offenen persönlichen Diskurs oder verdeckt
anonym im Internet):
Ermöglicht Einstellung von positiven bzw. negativen Eindrücken zur Vorlesung
Möglichkeit, Verbesserungsvorschläge abzugeben
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1
Themenübersicht zur heutigen Veranstaltung
Einführung in die Arbeitswissenschaft
Vorstellung des Vorlesungskanons
Trends und Herausforderungen in
der Arbeitswissenschaft 3
2
3
1 - 8 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Themenfelder der Veranstaltung im
Unternehmensmodell
Planung Unternehmensführung Personal
Vertrieb
Kunden-
betreuung,
Distribution
Beschaffung
Einkauf
und
Lager
Service Instandhaltung
Logistik
Qualitätsmanagement Prozessteuerung
Recycling
Informations-
systeme
Rechnungswesen
Controlling
Produktent
-wicklung
Prozessent
-wicklung
Arbeits-
vor-
bereitung
Fertigung
Montage
Marketing
Programmstrategie
Output: Produkte, Dienst- leistungen ...
Absatzmarkt
Quelle: Gabler Wirtschaftslexikon
Input: Vorprodukte, Komponenten, Module, Systeme, Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffe …
Repetierfaktoren
Potentialfaktoren
Input: Personal, Dienstleistungen …
Beschaffungsmarkt
1 - 9 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Themenfelder der Veranstaltung im
Unternehmensmodell
Planung Unternehmensführung Personal
Vertrieb
Kunden-
betreuung,
Distribution
Beschaffung
Einkauf
und
Lager
Service Instandhaltung
Logistik
Qualitätsmanagement Prozessteuerung
Recycling
Informations-
systeme
Rechnungswesen
Controlling
Produktent
-wicklung
Prozessent
-wicklung
Arbeits-
vor-
bereitung
Fertigung
Montage
Marketing
Programmstrategie
LE 9 und 10: Produktergonomie
LE 5: Modellierung und Optimierung manueller Arbeitsprozesse mit MTM
LE 4: Analyse der Zeit-struktur von Arbeits- prozessen
LE 3: Modellierung und Optimierung von Arbeitsprozessen (Workflows)
LE 8: Produktionsergonomie
LE 6: Arbeitsschutz und sicherheitstechn. Arbeitsgestaltung
LE7: Arbeitsökologie
LE 12: Entgelt und Motivation
LE 11: Computer- gestützte Büroarbeit
LE 2: Arbeits-organisation
Input: Vorprodukte, Komponenten, Module, Systeme, Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffe …
Repetierfaktoren
Potentialfaktoren
Input: Personal, Dienstleistungen …
Output: Produkte, Dienst- leistungen ...
Absatzmarkt
Beschaffungsmarkt
1 - 10 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
1
Themenübersicht zur heutigen Veranstaltung
Einführung in die Arbeitswissenschaft
Vorstellung des Vorlesungskanons
Trends und Herausforderungen in der
Arbeitswissenschaft 3
2
1 - 11 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Was ist Arbeit?
Definition
„Arbeit ist, was der Mensch zur Erhaltung seiner Existenz und/oder der
Gesellschaft tut, soweit es von der Gesellschaft akzeptiert und honoriert wird.“
(Rohmert, 1993)
„Unter Arbeit wird ein Tätigsein des Menschen verstanden, bei dem dieser mit
anderen Menschen und (technischen) Hilfsmitteln in Interaktion tritt, wobei unter
wirtschaftlichen Zielsetzungen Güter und Dienstleistungen erstellt werden, die
(zumeist) entweder vermarktet oder von der Allgemeinheit (Steuern, Subventionen)
finanziert werden.“
(Stirn, 1980)
Vorprodukte,
Komponenten, Module,
Systeme, Roh-, Hilfs-
und Betriebsstoffe,
Dienstleistungen, …
Produkte und
Dienstleistungen
Zielsetzungen
1 - 12 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Was ist Arbeitswissenschaft?
Bewertungsebene Realisierung
1. Ausführbarkeit/
Aushaltbarkeit
2. Schädigungslosigkeit/
Erträglichkeit
3. Beeinträchtigungsfreiheit/
Zumutbarkeit
4. Persönlichkeitsentfaltung*
Bewertungshierarchie von Arbeits-gestaltungsmaßnahmen, modifiziert
nach Hacker & Sachse
*Das Recht auf freie Entfaltung der Persönlichkeit ist im Grundgesetz festgeschrieben.
= Kriterien der Bewertungsebene erfüllt
= Kriterien der Bewertungsebene nicht erfüllt
Kerndefinition der Arbeitswissenschaft nach Luczak & Volpert
Die Arbeitswissenschaft beschäftigt sich mit der - jeweils
systematischen - Analyse, Ordnung und Gestaltung der technischen,
organisatorischen und sozialen Bedingungen von Arbeitsprozessen
mit dem Ziel, dass die arbeitenden Menschen in effektiven und
effizienten Arbeitsprozessen
ausführbare, aushaltbare, schädigungslose, beeinträchtigungs-
freie und erträgliche Arbeitsbedingungen vorfinden,
Standards sozialer Angemessenheit nach Arbeitsinhalt,
Arbeitsaufgabe, Arbeitsumgebung, Zumutbarkeit sowie
Entlohnung und Kooperation erfüllt sehen, Handlungsspielräume
entfalten, Fähigkeiten erwerben und in Kooperation mit anderen
ihre Persönlichkeit erhalten und entwickeln können.
Gegenstand der Arbeitswissenschaft
Analyse bestehender Arbeitsbedingungen, systematische
Aufbereitung des gewonnenen Wissens und Ableitung von
Gestaltungsregeln
1 - 13 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Humanisierungs- vs. Rationalisierungsaspekt Subjekt- vs. Objektbezug
Humanisierungsaspekt Rationalisierungsaspekt
als Herstellungs-
prozess effektiv und
effizient gestalten
ARBE IT
als Einsatz menschlicher „Ressourcen“ ergonomisch
gestalten
Arbeit als Gestaltungsobjekt von
Humanisierung und Rationalisierung
V1 Modern Times
1 - 14 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Arbeitssystem – Definition
Begriffsdefinition nach DIN EN ISO 6385:2004 „Grundsätze der Ergonomie für die Gestaltung von Arbeitssystemen“
(Ein Arbeitssystem ist ein) „System, welches das Zusammenwirken eines einzelnen oder mehrerer Arbeitender/Benutzer mit den Arbeitsmitteln umfasst, um die Funktion des Systems innerhalb eines Arbeitsraumes und der Arbeitsumgebung unter den durch die Arbeitsaufgaben vorgegebenen Bedingungen zu erfüllen.“
Die grundsätzliche Funktion eines Arbeitssystems ist die Transformation von Materie (bzw. Material), Information oder Energie von einem Ausgangs- in einen Zielzustand.
Beispiele:
Montagelinie einschließlich Facharbeitern und Wartungspersonal
3D-Laserschweißzelle mit Maschinenführer
Fabrikplanungsbüro mit dort arbeitenden Planern und CAD-/CAP-Systemen
1 - 15 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Arbeitssystem – Struktur
Input Output
definiertes Ziel
Störgrößen εt, und t
• Information I2 • Energie E2
• Material M2
• Information I2´ • Energie E2´ • Material M2´
• Information I1
• Energie E1 • Material M1
• Information I1´ • Energie E1´ • Material M1´
Umwelt erreichtes Ziel
Wirksystem
Führungs- und Planungssystem
Ergebnisse der Aufgaben
Arbeits- aufgaben
Arbeitsmittel
Arbeitsobjekte
Führungs- und
Planungsinformationssystem
Räumliche System-abgrenzung
Arbeitsperson Arbeitsperson
ut yt
Zustand xt
xt+1
Delta- Operator
xt
Arbeitsperson Arbeitsperson
Räumliche System-abgrenzung
1 - 16 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Grundmengen:
Arbeitssystem: AS = {AP, A, AM, AO, AR}
Arbeitspersonen: AP = {P1, P2 …, Pi}
- Führungs- und
Planungssystem P (P) AP
- Wirksystem P (W) AP
Arbeitsaufgaben: A = {A1, A2 …}
Arbeitsmittel: AM = {AM1, AM2 … }
Arbeitsobjekte: AO = {AO1, AO2 … }
Arbeitsräume: AR = {AR1, AR2,…, AR|AP|}
Arbeitsformen:
Einzelarbeit: |AP| = 1
Kooperative Arbeit: |AP| > 1
Verteilte Arbeit: AR1 AR2 … =
Raumverband: AR1 AR2 … ≠
Klassische Arbeitsteilung: P (P) P (W) =
(Taylorismus)
Selbststeuerung: P (P) = P (W)
(Selbstregulation)
Arbeitssystem – Grundmengen und Arbeitsformen
definiertes Ziel
Störgrößen εt, und t
erreichtes Ziel
Wirksystem
Führungs- und Planungssystem
Ergebnisse der Aufgaben
Arbeits- aufgaben
Arbeitsmittel
Arbeitsobjekte
Führungs- und
Planungsinformationssystem
Arbeitsperson Arbeitsperson
Zustand xt
xt+1
Delta- Operator
xt
Arbeitsperson Arbeitsperson
1 - 17 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Typische Zielgrößen:
• Produktivität, Durchsatz und Auslastung
• Auftrags-, Durchlauf- und Belegungszeit
• Qualität: Oberflächengüte, Passungen, Toleranzen
• Material-, Werkzeug- und Energiekosten
• Zuverlässigkeit und Arbeitssicherheit
• Belastung und Beanspruchung
Direkt wertschöpfendes Arbeitssystem:
(z.B. Produktionszelle):
Wert(Output) > Wert(Input)
Indirekt wertschöpfendes Arbeitssystem:
(z.B. Materialtransportsystem):
Wert(Output) = Wert(Input)
Effektives Arbeitssystem:
ρmin ≤ ρ ≤ ρmax
Effizientes Arbeitssystem:
ρmin ≤ ρ ≤ ρmax Wert(Input) → min
Zuverlässiges Arbeitssystem:
Vmin ≤ P(ρmin ≤ ρ ≤ ρmax)
ρ: Zielerreichungsgrad
Vmin: Minimal geforderte Zuverlässigkeit der
Zielerreichung
Arbeitssystem – Bewertung
definiertes Ziel
Störgrößen εt, und t
erreichtes Ziel
Wirksystem
Führungs- und Planungssystem
Ergebnisse der Aufgaben
Arbeits- aufgaben
Arbeitsmittel
Arbeitsobjekte
Führungs- und
Planungsinformationssystem
Arbeitsperson Arbeitsperson
Zustand xt
xt+1
Delta- Operator
xt
Arbeitsperson Arbeitsperson
1 - 18 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Grundgesetze
AP ≠ , sonst 100% Automation und kein
Arbeitssystem!
Arbeitsprozess erzeugt Information im Sinne
eines höheren Ordnungszustands und setzt dabei
Energie um: E1 > 0 E2 > 0
Begrenzte Zuverlässigkeit:
P(ρmin ≤ ρ ≤ ρmax) < 1
Massenerhaltung:
Mtot = MAS + M - M´
Energieerhaltung:
Etot = UAS + Ekin + Epot + E1 + E2 - E1´ - E2´
Arbeitssystemklassifizierung
Arbeitssysteme in der Sachgüterproduktion (Produktionssystem): xt+1 = f(xt, ut) + ℰt und yt = g(xt, ut) + t
Arbeitssysteme in Dienstleistungsunternehmen (Servicesystem): xt+1 = h(xt, ut) + ℰt und yt = k(xt, ut) + t
Mechanisiertes Arbeitssystem: Wenn E2 technisch erzeugte Energieformen enthält
Automatisiertes Arbeitssystem: Wenn mechanisiert und I1 oder I2 technisch erzeugte Information enthalten
Arbeitssystem – Grundgesetze und Klassifizierung definiertes
Ziel
Störgrößen εt, und t
erreichtesZiel
Wirksystem
Führungs- und Planungssystem
Ergebnisseder Aufgaben
Arbeits-aufgaben
Arbeitsmittel
Arbeitsobjekte
Führungs- und
Planungsinformationssystem
Arbeitsperson Arbeitsperson
Zustand xt
xt+1
Delta-Operator
xt
Arbeitsperson Arbeitsperson
1 - 19 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Arbeitssystem am Beispiel der Türmontage erreichtes Ziel Fertig montierter Modulträger
Input
Information I1
Technische
Zeichnungen,
Taktzeit
Material M1
Tür-Mock-Up
Energie E1
Arbeitsenergie
Information I2
Einsatzpläne
Material M2
Fensterheber,
Schlösser,
Anbauteile, Laut-
sprecher, usw.
Energie E2
Arbeitsenergie,
Energie zum
Betreiben der
Arbeitsmittel
Output
Information I1´ Montagepläne,
Anweisungen
Material M1´ Demo-Modell für
Monteur
Energie E1´ Wärme
Information I2´ Teilfertig-
meldungen,
QM-System-
Meldungen
Material M2´ montierter
Modulträger
Energie E2´ Wärme
definiertes Ziel Modulträger montieren
Führungs- und Planungssystem
Montageplanungssystem
Planung der Montagelinie
Arbeitsablaufplanung durch SvZ
Bereitstell- und Logistikplanung
Ergebnisse
der Montage Arbeitspläne
Umwelt
Takt 1 Takt 2
Störgrößen εt, und t
Takt n
Wirksystem
Arbeitsperson 1
Arbeitsmittel 1 Schrauber,
Vorrichtung
Arbeitsobjekte 1 Modulträger,
Fensterheber
Arbeitsperson 2
Arbeitsmittel 2 Schrauber,
Vorrichtung
Arbeitsobjekte 2 Modulträger,
Schlossmodul
AP n
AM n
AO n
ut yt
Räumliche Systemgrenze
Prozessplaner Logistikplaner
Zustand xt
Räumliche Systemgrenze
V2 Türmontage
1 - 20 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Constructor Theory:
Die Constructor Theory ist bestrebt, alle grundlegenden Theorien der Wissenschaft durch eine Zweiteilung
hinsichtlich der Möglichkeit einer physikalischen Transformation zu beschreiben:
ausführbar versus nicht-ausführbar
Elemente des Transformationsprozesses:
Verknüpfung von Aufgaben:
(1) Seriell
(2) Parallel
Arbeitssystem aus Sicht des
Transformationsprozesses (I)
Aufgabe Ai
Ziel bzw. Teilziel
Information Ii´
Ausgangszustand Material Mi´
Energie Ei´
Information Ii Eingangszustand Material Mi
Energie Ei
Arbeitsperson ν
Führungs- und Planungssystem ν
Arbeitsmittel ν
Arbeitsobjekt
A1 A2 I1, M1, E1
I2, M2, E2
I3, M3, E3
A1
A2
I1, M1, E1 I2, M2, E2
Quelle: In Anlehnung an Deutsch 2013; modelliert nach IDEF0
v: Boole‘sche Oder-Gliederung
1 - 21 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Arbeitssystem aus Sicht des
Transformationsprozesses (II)
Reguläres Aufgabennetz:
In einem regulären Aufgabennetz ist der Output der Aufgabe am Anfang jeder Verbindung der Input der
Aufgabe an ihrem Ende.
Reguläres Aufgabennetz für ein Arbeitssystem:
A1 A2 I1, E1
I2, E2
I3, E3
A3 A4 I4, M4, E4
I5, M5, E5 I6, M6, E6
A6 I7, M7, E7
A5
Ziel Ziel
Arbeitsperson Λ
Arbeitsmittel Λ
Arbeitsobjekt
Arbeitsperson Λ
Arbeitsmittel Λ
Arbeitsobjekt
Arbeitsperson Λ
Arbeitsmittel Λ
Arbeitsobjekt
Führungs- und
Planungssystem
Wirksystem
Arbeitsperson Λ
Arbeitsmittel Λ
Arbeitsobjekt
Arbeitsperson Λ
Führungs- und
Planungssystem
Arbeitsperson Λ
Führungs- und
Planungssystem
Quelle: In Anlehnung an Deutsch 2013; modelliert nach IDEF0
Teilziel Teilziel Teilziel
Ziel
Λ : Boole‘sche Und-Gliederung
1 - 22 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Menschliche Grenzen der Ausführbarkeit
Statische Aktionskräfte finden sich für diverse Kraftrichtungen und
Köperhaltungen z.B. in DIN 33411-3, DIN 33411-5 und dem Kraftatlas
Wahrnehmungsleistung für
Augen: Punkte: 0.5 - 1 arc min
Linien: 1 - 2 arc min
Buchstaben: 5 arc min
Ohren: Absolute Hörschwelle: 20 μPa (Sinuston bei 1000 Hz)
Haut: Absolutschwelle der Hautauslenkung für Finger: 10 µm Absolutschwelle der Kraft für Finger: 0.8 mN
Motorische Reaktionszeit auf
Optische Reize: 220 ms
Akustische Reize: 160 ms
Haptische Reize: < 100 ms
Sources: Schlick et al. 2010; Kern 2009; BGIA 2009
1700
male
Körperliche Leistung
Dauerleistungsgrenze: 100 W
Kurzzeitige (Höchst-)Leistung: 1500 W
Wellenlängenbereich von 400 bis 720 nm
1 - 23 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Arbeitssystem aus Sicht des Transformations-
prozesses am Beispiel der Türmontage
Montageplan
erstellen
Information I1
Technische
Zeichnungen,
Taktzeit
Energie E1
Arbeits-
energie
Material M1
Tür-Mock-Up
Information I2
Montageplan,
Anweisungen
Energie E2
Wärme
Fensterheber
montieren
Schlossmodul
montieren
Information I3
Montageplan
Material M3
Fensterheber,
Schrauben,
Anbauteil
Energie E3
Arbeitsenergie,
Energie zum
Betreiben der
Arbeitsmittel
Ziel Montierter
Modulträger
Arbeitsperson 1 Λ
Schrauber, Vorrichtung
Modulträger
Führungs- und
Planungssystem
Wirksystem
Arbeitsperson 2 Λ
Schrauber, Vorrichtung
Modulträger
Prozessplaner Λ
Montageplanungssystem
Teilziel Zeit-,
Mengen-,
Qualitäts-
vorgabe
erfüllen
Information I4
Teilfertigmeldung
Montageplan
Material M4
Montierter Fensterheber
Schlossmodul,
Schrauben
Energie E4
Wärme
Arbeitsenergie, Energie
zum Betreiben der
Arbeitsmittel
Information I5
Teilfertigmeldung,
Montageplan
Material M5
Montierter
Modulträger mit
Fensterheber und
Schlossmodul
Energie E5
Wärme
Teilziel Zeit-,
Mengen-,
Qualitäts-
vorgabe
erfüllen
Takt 1 Takt 2
Material M2
Demo-Modell
für Monteur
Λ : Boole‘sche
Und-Gliederung
1 - 24 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Belastungs-Beanspruchungs-Konzept –
Analogie zur technischen Mechanik (nach Rohmert)
Summe der
Reaktionen des
arbeitenden
Menschen auf die
Belastungen
(physisch,
physiologisch,
mental, emotional
erlebensmäßig)
die aus
Belastungshöhe,
Geometrie und
Werkstoff-
eigenschaften
resultierenden
inneren
Spannungen
Bean
sp
ruch
un
g
äußere Merkmale
der Arbeitssituation,
wie Arbeitsaufgabe,
Umgebungs-
bedingungen,
Ausführungs-
bedingungen
Gesamtheit der
äußeren
Einwirkungen:
Kräfte auf ein
Bauteil Bela
stu
ng
Arbeits-
wissenschaft Mechanik
Quelle: Laurig, ergonassist
gering hoch
Beanspruchung
1 - 25 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Beispiel für unterschiedliche Belastungsarten
Belastungstyp Beispiele für Kriterien
zur Ermittlung der Höhe
der Belastung
Beispiele für
Belastungsfaktoren
(qualitativ)
Belastungsgrößen
(quantitativ)
Energetische
Belastung Schwere einer Arbeit
Körperstellungen/
Haltungen
Physikalische Größen,
z.B. Gewicht, Kraft oder
Weg
Informatorische
Belastung
Schwierigkeit einer Arbeit
sowie Genauigkeit und
Geschwindigkeit der
Informationsverarbeitung
Art und Veränderung von
Signalen
Informationsgehalt von
Anzeigen
Belastung aus der
physikalischen oder
chemischen
Umgebung
Intensität eines
Umgebungseinflusses
Subjektive Feststellungen,
z.B. zur Lautstärke
oder Helligkeit
Physikalische Größen,
z.B. Schalldruck oder
Beleuchtungsstärke
Belastung aus der
sozialen Umgebung Unterstellungs-
verhältnisse
Feststellungen zum
Betriebsklima
Darstellung von
Soziogrammen Arb
eit
su
mg
eb
un
g
Arb
eit
sfo
rme
n/-
art
en
Au
fga
be
nb
ezo
ge
n
Sit
uati
on
sg
eb
un
den
1 - 26 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Quelle: in Anlehnung Karrasch u. Müller 1951,
aus Lehmann 1983
Beispiel für eine energetische Belastung –
Schwere von physikalischer Arbeit
Quelle: in Anlehnung an Lehmann 1983
Arbeitspulsfrequenz =
Anstieg der Pulsfrequenz
gegenüber dem
Ruhewert
Der Anstieg der
Pulsfrequenz hängt ab von:
• Geschlecht
• Alter
• Trainingszustand
• persönliche (In)Disposition
Die Messung der
Pulsfrequenz oder des
Sauerstoffverbrauchs
erlaubt einen Rückschluss
auf den Energieumsatz
und damit auf die
energetische Belastung.
Leichte Arbeit (75 W)
Verhalten der Pulsfrequenz während
leichter, nicht ermüdender und schwerer,
ermüdender, dynamischer Arbeit mit
konstanter Leistung
Abhängigkeit der Pulsfrequenz von
Sauerstoffaufnahme bzw. Leistung für
Ergometerarbeit bei 20-jährigen
Schwere Arbeit (150 W)
1 - 27 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Beispiel für eine Belastung aus
der physikalischen Arbeitsumgebung
50
60
70
80
90
100
100 200 300 400 500 600
Zuverlässigkeit anhand des
Rückgang der Fehler in %
Beleuchtungsstärke in Lux als Intensitätsvariable der Beleuchtung
Stanzen
Bohren
Abisolieren
Zuschneiden
Sägen
Quelle: Wirkung der Beleuchtungsstärke auf die menschliche Zuverlässigkeit bei
industriellenTätigkeiten (aus GALL u. VÖLKER 1996)
Wirkung der Beleuchtungsstärke auf die menschliche Zuverlässigkeit
Höhere Beleuchtungsstärke
Bessere Sehbedingungen
Geringere informatorische Belastung und
Beanspruchung
Höhere menschliche Zuverlässigkeit und bessere Leistung
1 - 28 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
1
Themenübersicht zur heutigen Veranstaltung
Einführung in die Arbeitswissenschaft
Vorstellung des Vorlesungskanons
Trends und Herausforderungen in der
Arbeitswissenschaft
2
3
1 - 29 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Demographischer Wandel
(Quelle: Statistisches Bundesamt, 2003)
Ursache für die
Bevölkerungsalterung ist eine zu
geringe Bevölkerungsdynamik:
Fertilität:
Durchschnittliche Geburtenrate sinkt
sowie Durchschnittsalter der Frauen
bei der Geburt des ersten Kindes steigt
kontinuierlich
Mortalität:
Durchschnittliche Lebenserwartung
steigt
Migration:
Relative Anzahl der Ein- und
Auswanderer und deren Alterstruktur
Altersstruktur der Erwerbsbevölkerung bis 2050
1 - 30 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Schematischer Altersgang von Funktionssystemen
0
100 Persönlichkeit und soziale Systeme
0
100 Biologische Systeme
0
100 Wahrnehmungs- systeme
0
100
Kognitive Systeme
0
100
Weisheit und Selbsterkenntnis
20 40 60 80
Adoles- zenz
Junge Erwach- sene
Mittleres Erwach- senen- alter
Späteres Erwach- senen- alter
Tod Geburt
Quellen: Munnichs 1989, Buck und Reif 1997, Zukunftsreport Demographischer Wandel 2000,Frieling et al. 2004
Erfahrungs- und Überblickswissen
Verbesserte Fähigkeiten in
kommunikativen, organisatorischen
und sozialen Bereichen
Qualitätsbewusstsein
Disziplin, Zuverlässigkeit
Entscheidungs- und Führungsfähigkeit
...
Spezifische Fähigkeiten Älterer
Entwicklung menschlicher Leistung
Demographischer Wandel
Deutliche Alterung der Belegschaften
Steigender Anteil der über 50-Jährigen
1 - 31 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Schon nach 8 Wochen Ausdauertraining
verbessert sich z.B. die maximale
Sauerstoffaufnahmefähigkeit im Durchschnitt
um 11%.
Ebenfalls verbesserte sich die
Erholungsfähigkeit der Muskulatur
(Suominen et al., 1977)
Durch entsprechendes Training lässt
sich folglich die altersbedingte
Abnahme der Ausdauerfähigkeit im
Alter erheblich verzögern (Weineck,
1988)
Quelle: Bruder (2007)
Trainierbarkeit im Alter
VO
2 m
ax [
ml∙kg
-1∙m
in-1
]
Alter [Jahre]
VO2 max [ml∙min-1]
Ohne
Training
Mit
Training
1 - 32 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
Produktionsarbeit im demographischen Wandel
0
20
40
60
80
100
120
bis 24 25-29 30-34 35-49 40-44 45-49 50-54 55-60 >60
Täti
gke
itse
insc
hrä
nku
ng
pro
10
0 M
itar
be
ite
r
Alter
Anzahl der Tätigkeitseinschränkungen pro 100 Mitarbeiternach Gruppen und Altersklassen
Muskel/Skelett
Schicht
Haut
Akteneinsicht
Sonstige
• 45% der 60-65-Jährigen haben gesundheitliche
Einschränkungen
• 10% dieser Einschränkungen können sofort kompen-
siert werden, bei weiteren 20% kann den Mitarbeitern
ein passender Arbeitsplatz angeboten werden
• Bei etwa 15% sind die Einschränkungen produktions-
kritisch, d. h., die Mitarbeiter können nicht mehr oder
nicht mehr voll leistungsfähig in der Montage
eingesetzt werden.
Werkärztliche Beurteilung im
Volkswagenwerk Kassel
Beurteilung des Mitarbeitereinsatzes
in der Produktion bei Audi
• Gruppe „Muskel/Skelett“ fasst Einschränkungen „kein
Heben und Tragen schwerer Lasten“, „kein häufiges
Bücken“, „kein ständiges Stehen“ und „Sitzgelegenheit
notwendig“ zusammen
• Gruppe „Schicht“ fasst Einschränkungen „keine
Nachtschicht“ und „keine Wechselschicht“
zusammen
• 115 Tätigkeitseinschränkungen in der Gruppe der
55- bis 60-Jährigen bedeuten, dass 100 Mitarbeiter
dieser Gruppe insgesamt 115 Einschränkungen haben.
Quelle: Nöring et al. 2007
gesundheitliche Einschränkungen
(aber ohne Einsatzproblem)
produktionsrelevant
produktionskritisch
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• Analyse der betrieblichen
Personal- und Altersstruktur
• Initiierung von
generationenübergreifender
Zusammenarbeit / Tandems
• Erweiterte Rekrutierungs-
und Personalentwicklungs-
strategien (z.B. neue
Zielgruppe: Frauen, ältere
Arbeitslose)
• „Alternsgerechte“,
ergonomische
Arbeitsmittelgestaltung
• Lernen anhand der
Arbeitsaufgabe
• Menschzentrierte
Automatisierung
Kurzfristige Maßnahmen
• Förderung der lebensbegleitenden
Kompetenzentwicklung
• Altersgemischte Teams zum
Wissens- und Erfahrungstransfer
• Längerfristige einseitige Belastung
der Mitarbeiter verhindern
• Etablierung ausgewogener
betrieblicher und bereichspezifischer
Personal- und Altersstrukturen
• Proaktive Gestaltung der
Arbeitssysteme nach Leistungs- und
Gesundheitsprofilen
• Altersdifferenzierte Mensch-
Maschine- und Mensch-Roboter-
Interaktion
Langfristige Maßnahmen
Maßnahmen
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Lernerfolgsfragen
Wie ist Arbeit definiert?
Was ist Gegenstand der Arbeitswissenschaft?
Wie sehen die Zielsetzungen der Arbeitswissenschaft aus?
Welche Ebenen der Bewertung von Arbeitsgestaltungsmaßnahmen sind bekannt?
Wie kann ein Arbeitssystem beschrieben werden?
Was beschreibt das Belastungs-Beanspruchungs-Konzept?
Nennen Sie eine der Herausforderungen, vor denen die Arbeitswissenschaft derzeit steht. Welche Ansätze zur Lösung gibt es?
1 - 35 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen
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