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© Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen Ergonomie und Mensch-Maschine-Systeme (Arbeitswissenschaft II) Dr.-Ing. Dr. rer. medic. Dipl.-Inform. Alexander Mertens Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft RWTH Aachen University Bergdriesch 27 52062 Aachen Tel.: 0241 80 99 494 E-Mail: [email protected] Lehreinheit 1 Technologisch-technische Gestaltung I Sommersemester 2017

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© Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

Ergonomie und Mensch-Maschine-Systeme

(Arbeitswissenschaft II)

Dr.-Ing. Dr. rer. medic. Dipl.-Inform. Alexander Mertens

Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft

RWTH Aachen University

Bergdriesch 27

52062 Aachen

Tel.: 0241 80 99 494

E-Mail: [email protected]

Lehreinheit 1

Technologisch-technische Gestaltung I

Sommersemester 2017

1 - 2 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

Informationen zur Veranstaltung

Regelmäßige Termine: Mi. 10:15 – 11:45 Uhr (Vorlesung), 11:45 – 12:30 (Übung)

Beginn: 19.4.2017 (11 Termine) + Bewerbertraining

Ort: 1385|218 (H11), C.A.R.L.

Veranstalter: Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft der RWTH Aachen

Dozent: Dr.-Ing. Dr. rer. medic. Dipl.-Inform. Alexander Mertens

Kontakt: Christina Bröhl, [email protected]

Anzahl der SWS: V2 / Ü1 mit Bewerbertraining V2 / Ü2

Unterrichtssprache: Deutsch

weitere Infos unter: http://www.iaw.rwth-aachen.de

1 - 3 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

Umdruck zur Vorlesung:

Vorlesungsunterlagen stehen im Internet auf der L2P-Plattform zur

Verfügung (Folien und Folien mit Notizen / Alte Klausuren)

www.elearning.rwth-aachen.de

Die Musterlösungen 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.

Vorlesungsunterlagen

1 - 4 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

Zeitplan

Termin Thema Betreuer Telefon

1 19.04.2017 Technologisch-technische Gestaltung I Rasche, P. 80-99 477

2 26.04.2017 Technologisch-technische Gestaltung II Rasche, P. 80-99 477

3 03.05.2017 Modellierung und Optimierung von Prozessen in Mensch-

Maschine-Systemen Theis, S. 80-99 469

4 17.05.2017 Zeitstrukturanalysen manueller Arbeitsprozesse Faber, M. 80-99 466

5 24.05.2017 Menschliche Informationsverarbeitung I Bröhl, C. 80-99 434

6 31.05.2017 Menschliche Informationsverarbeitung II Wille, M. 80-99 479

7 14.06.2017 Cognitive Engineering I Kwee-Meier, S. 80-99 473

8 28.06.2017 Cognitive Engineering II Petruck, H. 80-99 453

9 05.07.2017 Digitale Menschmodelle Dr. Alexander Extern

10 12.07.2017 Mensch-Rechner-Interaktion I Czerniak, J. 80-99 481

11 19.07.2017 Mensch-Rechner-Interaktion II Brunner, O. 80-99 474

12 26.07.2017 Virtual Reality / Augmented Reality Petruck, H. 80-99 453

Prüfung [email protected]

1 - 5 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

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

Input: Vorprodukte,

Komponenten, Module,

Systeme, Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffe …

Repetierfaktoren

Potentialfaktoren

Input: Dienstleistungen,

Personal …

Output: Produkte,

Dienst- leistungen ...

Absatzmarkt

Betrachtungsbereiche der Veranstaltung AW II

VE 1 & 2: Technologisch-technische Gestaltung von

Arbeitssystemen

VE 11: Virtual Reality, Augmented Reality

VE 4 & 5: Menschliche Informationsverarbeitung

VE 6 & 7: Cognitive Engineering

VE 9 & 10: Mensch-Rechner-Interaktion

Bewerbertraining

VE 3: Modellierung und Optimierung von Prozessen

VE 8: Digitale Menschmodelle

1 - 6 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

die Vielzahl von Gestaltungsparametern bei manuellen Montagetätigkeiten kennen lernen

Definition des Arbeitssystems verstehen

Strategien zur Gestaltung von Arbeitssystemen kennen lernen und auf andere Beispiele

übertragen können

Bewertungen von Arbeitssystemen durchführen können

die Zusammenhänge zwischen technologischer, technischer, organisatorischer,

ergonomischer Gestaltung und Arbeitsergebnis verstehen

Lernziele

1 - 7 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

Was ist Arbeit, was ist Ergonomie?

Definitionen

„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)

Die Ergonomie (von altgriech. ἔργον ergon, „Arbeit“, „Werk“ und νόμος nomos, „Regel“,

„Gesetz“) ist die Wissenschaft von der Analyse, Bewertung und Gestaltung menschlicher

(ggfs. auch mechanisierter und automatisierter) Arbeit. Ziel ist es, den Arbeitsprozess sowie die

Funktion und Form der zu handhabenden Arbeitsobjekte (Werkstück , Halbzeug) und

Arbeitsmittel (Werkzeug) menschengerecht zu gestalten und für eine Aufgabe so auszulegen,

dass das Arbeitsergebnis im Hinblick auf Qualität, Zeit und Kosten optimal wird und die

arbeitenden Menschen möglichst wenig ermüden oder gar geschädigt werden, auch wenn sie

die Tätigkeit über Jahre hinweg ausüben.

Aspekte: • Anthropometrische Gestaltung (Reichweiten, Sichtbereiche)

• Energetisch-effektorische Gestaltung (Krafterzeugung, Wirkungsgrad)

• Informatorische Gestaltung (Anzeigen, Stellteile)

• Gestaltung von Software (Dialoggestaltung, Visualisierung, Gestik)

• Farb- und Formgestaltung (Industrial Design)

1 - 8 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

Strategien der Gestaltung

Der Grundgedanke ergonomischer Gestaltungsbemühungen ist die

Optimierung und gegenseitige Anpassung von Humanität und

Produktivität in Arbeitssystemen.

V1-1

Kriterien:

•Absentismus

•Arbeitsbedingte

Krankentage

•Fluktuation

•Arbeitszufriedenheit

Kriterien:

•Arbeitsproduktivität

•Durchlaufzeit

•Termintreue

•Ausschuss

•Durchsatz

1 - 9 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

Beispiel Automobilfertigung: Problemstellung

Fertigung von Kfz-Türen in der Fabrik

Rationelle Fertigung am Beispiel individuell ausgestatteter Kfz-Türen

V1-2

1 - 10 © 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 - 11 © 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 - 12 © 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 - 13 © 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:

P(ρmin ≤ ρ ≤ ρmax) ≥ Vmin

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 - 14 © 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

1 - 15 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

Stufen der Automatisierung

Quelle: Sheridan 2002

(1) Computer bietet keine (direkte) Unterstützung, Operateur erledigt alles

(2) Computer schlägt Alternativen zur Aufgabendurchführung vor

(3) Computer wählt eine Lösungsoption aus und…

(4) … führt diese nach Bestätigung des Operateurs aus

(5) … räumt dem Operateur bestimmte Zeit zum Einlegen eines Vetos ein.

(6) … führt diese aus und informiert falls nötig den Operateur

(7) … führt diese aus und informiert auf Anfrage den Operateur

(8) Computer wählt die Lösungsoption und führt diese aus, Operateur wird ignoriert

1 - 16 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

Personalkosten vs. Kosten für Automatisierung

(nach Suh 1981)

Pe

rso

na

lkoste

n u

nd

Ko

ste

n d

er

A

uto

matisie

rung z

ur

Fre

isetz

ung

ein

er A

rbe

itskra

ft

Anteil freigesetzter Arbeitskräfte 0 100%

Ersparnis durch

Freisetzung von

Arbeitskräften

1 - 17 © 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

Montagepläne

Material M2

Fensterheber,

Schlösser,

Anbauteile, Laut-

sprecher, usw.

Energie E2

Arbeitsenergie,

Energie zum

Betreiben der

Arbeitsmittel

Output

Information I1´ Montagepläne,

Anweisungen

Material M2´ Demo-Modell für

Monteur

Energie E2´ 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 Aufgaben Arbeitsplan

Umwelt

Takt 1 Takt 2

Störgrößen εt, und t

Takt n

Wirksystem

Arbeitsperson 1

Arbeitsmittel 1 (1) Vorrichtung

Arbeitsobjekte 1 Modulträger

Arbeitsperson 2

Arbeitsmittel 2 (1) Behälter

Arbeitsobjekte 2 Modulträger

AP n

AM n

AO n

ut yt

Räumliche Systemgrenze

Prozessplaner Logistikplaner

Zustand xt

Räumliche Systemgrenze

V1-3

1 - 18 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

Arbeitssystem – Mensch-Maschine-Interaktion

Quelle: Schlick et al. 2010

1 - 19 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

Schmerzwahrnehmung

alle freien Nervenenden

Schmerz

Informationsaufnahme – Sensorische Modalitäten

Visuell

Auge

Farbe/Helligkeit

Auditiv

Innenohr

Tonhöhe/Lautstärke

Haptisch - Taktil

Haut (Vater-Pacinische

Lamelle und Meißnersche

Tastkörper)

Druck/Berührung/Vibration

Vestibulär

Vestibulärapparat im Mittelohrbereich

Linear- und Winkel- beschleunigung

Haptisch - Kinästhetisch

Muskelspindel

Stellung und Geschwindigkeit der Körperteile zueinander sowie Kräfte

Gustatorisch

Zungenoberfläche

Geschmack

Olfaktorisch

Schleimhautstück im oberen Nasenraum

Geruchseindrücke

Thermisch

Haut (Endkolben/Endorgane)

Temperatur

1 - 20 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

Technozentrischer vs. anthropozentrischer Ansatz I

Technozentrischer Ansatz

= Ansatz zur Technikgestaltung

zielt darauf ab, den Einsatz von

Technik zu gestalten

(Primat der Technik)

Strukturierung von Aufbau- und

Ablauforganisation und Einsatz der

Mitarbeiter sind nachgeordnet

Anthropozentrischer Ansatz

= Ansatz zur Arbeitsgestaltung

Priorität liegt hier bei der Entwicklung

und Nutzung von Humanressourcen

neue Technologien dienen der

Unterstützung der menschlichen

Fähigkeiten und Kompetenzen

1 - 21 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

Technozentrischer vs. anthropozentrischer Ansatz II

Technozentrischer Ansatz

Operateure übernehmen nicht

automatisierte/automatisierbare

Resttätigkeiten

Kontrolle durch algorithmische

Rechnervorgaben

Informationen über Systemzustände nur

zum Teil zugänglich

Planung und Steuerung der Arbeit durch

Spezialisten (z.B. Programmierer)

Unternutzung / Verlust

vorhandener Qualifikationen

Kosten durch Inflexibilität

und mangelnde Adaptivität

Anthropozentrischer Ansatz

Operateure übernehmen

ganzheitliche Aufgaben (von der

Planung bis zur Kontrolle)

Handlungs- und Gestaltungs-

spielräume bei der Aufgaben-

ausführung innerhalb bestimmter

Zielvorgaben

Informationen über Systemzustände

jederzeit abrufbar

Erhaltung und Aufbau von

Qualifikationen

Hohe Agilität und Auslastung

des Systems

1 - 22 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

Der MABA-MABA-Ansatz

Men are better at ...

Machines are better at ...

siehe. Fitts

1 - 23 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

Leistungsbilder von Mensch und

technischem System

Betrachtungsobjekt Mensch Technisches Sachmittel

I. Teilfunktionen

3. Einwirkung

a) Art (Modalität) mechanisch durch Gliedmaßen und informatorisch durch Handlungen und Sprache

beliebige Technologien

b) Variabilität vielseitig, flexibel spezielle Konstruktion, modell- gestützte Auslegung

1. Informationsaufnahme a) Art (Modalität) entsprechend Sinnesorganen entsprechend physikalischer

Messbarkeit 2. Informationsverarbeitung

a) Befehlsverarbeitung Subsymbolisch, simultan, mit Fehlerkorrekturmöglichkeit

Symbolisch, exakt, ohne Fehler- korrektur, allenfalls spezifisch

II. Leistungsverhalten

1. Geschwindigkeit

groß im Rahmen einer (statistischen) Zielfunktion sehr eingeschränkt

2. Zuverlässigkeit

3. Lernfähigkeit

a) Bereich innerhalb physiologischer Grenzen innerhalb technologischer Grenzen

a) Bereich geringe Zuverlässigkeit Unterschiedlich, zum Teil sehr

hohe Zuverlässigkeit

b) Strategienbildung Wahlmöglichkeit und Optimierung festes Programm

1 - 24 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

Informationsaufnahme – multimodale Wahrnehmung –

multisensorische Integration (I)

Größevisuell

Größehaptisch

Σ Größe

Wahrnehmen der gleichen

Objekteigenschaft mit verschiedenen

Sinnen

Die Sinneseindrücke sind also

redundant

Systematische Reduktion der Varianz

bezüglich der interessierenden

Eigenschaft, um die Zuverlässigkeit der

multisensorischen Abschätzung zu

erhöhen

Minimiert die Vorhersagefehler

bezüglich der redundanten

Informationen durch Wichtung der

Wahrnehmungssignale

Das weniger verrauschte Signal erhält

ein höheres Gewicht

Wahrnehmung ähnelt der Maximum

Likelihood Schätzung der Objektgröße

Quelle: Ernst & Bülthoff 2004

Wahrscheinlichkeitsdichtenfunktionen

haptisch visuell

kombiniert

Größenabschätzung

𝑓𝑝(𝑥)

𝑥

1 - 25 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

personelle

Funktionen

Prinzip der integrierten Gestaltung von

Arbeitssystemen (I)

Vorgehensweise zur Ermittlung systemergonomischer

Gestaltungs- und Bewertungsdaten (nach Döring 1996)

System-

auftrag

System-

funktionen

maschinelle

Funktionen

Arbeits-

prozesse

technische

Prozesse

Auftrags-

analyse

Funktions-

analyse

Funktions-

strukturierung Prozess-

analyse

• Funktionsintegration Mensch-Maschine

• Aufbauorganisation des Arbeitssystems

• Ablauforganisation des Arbeitssystems

• Arbeitsplatzgestaltung • Arbeitsbereichs-

gestaltung • Arbeitsumwelt-

gestaltung • Personalauswahl und

-ausbildung

1 - 26 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

Prinzip der integrierten Gestaltung von

Arbeitssystemen (II)

Funktionsintegration Mensch-Maschine

Aufbauorganisation des Arbeitssystems

Ablauforganisation des Arbeitssystems

Arbeitsplatz- gestaltung

Arbeitsbereichs- gestaltung

Arbeitsumwelt- gestaltung

Personalauswahl und -ausbildung

Die Gestaltungsfelder

werden nicht sukzessiv

durchlaufen, sondern

alle gleichzeitig berück-

sichtigt.

Vorteil:

kompensatorische

Maßnahmen können

entfallen

Nachteil:

der Planungsprozess

wird komplexer und

weniger überschaubar

Systemergonomische

Gestaltungsbereiche

(nach Döring 1996)

Systemfunktion

Operateur 1

Operateur 2

Maschine 1

Maschinelle Funkt. Personelle Funkt.

Operateur 1

Operateur 2 Maschine 2

Maschine 1

Untersystem Untersystem

Untersystem

Operateur 1 Maschine 1

Klima Beleuchtung Lärm

Vibration Toxische Substanzen Strahlung

1 - 27 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

Allgemein anwendbare Funktionen

Allgemein

anwendbare

Funktionen

Element

Energie Stoff Signale / Daten

Wandeln z.B. elektrische in

mechanische Energie

wandeln

z.B. Luft verflüssigen

z.B. mechanisches in elektrisches Signal wandeln

Ändern z.B. Drehmoment

vergrößern

z.B. Blech walzen z.B. Ausschlag

vergrößern

Verknüpfen z.B. Energien

verschiedener Qualität

zusammenbringen

z.B. Stoffe mischen

oder trennen

z.B. Soll-Ist-

Vergleich

durchführen

Leiten z. B. Kraft übertragen z.B. Kohle fördern z.B. Daten

übertragen

Speichern z.B. kinetische Energie

speichern

z. B. Stoffe lagern z. B. Daten

bereithalten

(Pahl et al. 2013) Vertiefung aus systemergonomischer Sicht:

Vorlesung Prof. Flemisch: Systemergonomie

1 - 28 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

Elementare Operationen

Energie Stoff Daten

Wandeln Wandeln Umcodieren

Informationen in Daten / Daten in Informationen

umsetzen

Speichern

Vergrößern/ Verkleinern Vergrößern/ Verkleinern Vervielfältigen

Richtung ändern

Leiten Leiten Leiten

Isolieren Isolieren Isolieren

Sammeln Sammeln Verknüpfen

Teilen Teilen

Mischen Mischen

Trennen Trennen

Fügen

Lösen

(Koller 1998) Vertiefung aus systemergonomischer Sicht:

Vorlesung Prof. Flemisch: Systemergonomie, LE5

1 - 29 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

Ergonomie der Mensch-System-Interaktion

Planen des menschzentrierten

Gestaltungsprozesses

Verstehen und Festlegen

des Nutzungskontexts

Festlegen der

Nutzungsanforderungen

Erarbeiten von

Gestaltungslösungen zur

Erfüllung der

Nutzungsanforderungen

Evaluieren von Gestaltungslösungen

anhand der Anforderungen

Gestaltungslösung

erfüllt die

Nutzungsanforderungen

Iteration, soweit

Evaluierungsergebnisse

Bedarf hierfür aufzeigen

(DIN EN ISO 9241-210) Vertiefung aus systemergonomischer Sicht:

Vorlesung Prof. Flemisch: Systemergonomie, LE5

1 - 30 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

Bewertung von Arbeitssystemen

Bei der Bewertung von Arbeitssystemen ist es erforderlich, für jede seiner Einzel-

funktionen die optimale Gestaltungsvariante zu ermitteln.

Dazu gibt es zwei besonders geeignete Möglichkeiten:

Funktionale Zuordnung Ökonomische Zuordnung

• Ermittlung der Qualität, der

Kosten und des Zeitbedarfs

bei der Erfüllung einer

Einzelfunktion vom Menschen

oder vom technischen System

• Entscheidungsmatrix für die

Zuordnung der Funktion im

System anhand der

identifizierten Variablen

• z.B. betriebswirtschaftliche Kosten-

und Investitionsrechnung.

(Zuordnung aufgrund monetär

quantifizierbarer Größen)

• Speziell:

Kostenvergleichsrechnung

1 - 31 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

Funktionale Zuordnung:

Qualität der Funktionserfüllung

Die Funktion ist nur von technischen Systemen gut zu

erfüllen

Die Funktion kann weder von einem technischen

System noch von einem Menschen erfüllt werden.

Die Funktion ist nur vom Menschen gut erfüllbar.

Vermutlich bessere Funktionserfüllung durch einen

Menschen

Vermutlich bessere Funktionserfüllung von

technischen Systemen

Die erwarteten Leistungsbilder von Mensch und

technischen Sachmitteln sind gleich. f

e

d

c

b

a

Vollständige Neugestaltung des Systems

Nur in Ausnahmefällen ist davon abzuweichen

(z.B. inakzeptable Arbeitsinhalte)

Nur in Ausnahmefällen ist davon abzuweichen

(z.B. Notwendigkeit zur Anreicherung von

Arbeitsinhalten)

Entscheidung aufgrund anderer Kriterien

(Akzeptanz o.ä.)

a b

c

d

e f

sehr gut

sehr gut schlecht

Ausführung durch Menschen

masch

inelle A

usfü

hru

ng

1 - 32 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

Wie ist die Struktur des Arbeitssystems?

Was beschreibt der technozentrische Ansatz?

Was beschreibt der anthropozentrische Ansatz?

Welche unterschiedlichen Strategien zur

Arbeitsgestaltung gibt es?

Welche Gestaltungsphasen existieren bei der

sequentiellen Arbeitssystemgestaltung?

Wie können Arbeitssysteme bewertet werden?

Lernerfolgsfragen

1 - 33 © Lehrstuhl und Institut für Arbeitswissenschaft, RWTH Aachen

Fitts, P. (1951) : Human engineering for an effective air navigation and traffic control system, Washington,

DC, USA

Hacker, W.; Sachse, P. (2014): Allgemeine Arbeitspsychologie: Psychische Regulation von Tätigkeiten (3.

vollständig überarbeitete Auflage), Göttingen.

Pahl, G., Beitz, W. Feldhusen, J., Grote, K.-H. (2013) Konstruktionslehre – Grundlagen erfolgreicher

Produktentwicklung – Methoden und Anwendung.8. Auflage Berlin, Heidelberg: Springer.

Rohmert, W. (1993): Das Belastungs-Beanspruchungs-Konzept. In: Zeitschrift für Arbeitswissenschaft, 38

(4). S. 193-200.

Schlick C. M., Bruder, R., Luczak, H. (2010): „Arbeitswissenschaft“, Springer

Sheridan, T. (2002): Humans and Automation: System Design and Research Issues, Santa Monica, CA,

USA

Stirn, H. (1980): Arbeitswissenschaft. Leske-Verlag, Opladen.

Literaturverzeichnis