Konzept zur alters- und belastungsorientierten Entwicklung und Bewertung von Arbeitssystemen in der industriellen Fertigung

Produktbeschreibung

Die vorliegende Arbeit wendet sich an Ingenieurinnen und Ingenieure aus dem Bereichen Konstruktion, Produktionsplanung und Simulation. Sie befasst sich mit einem Simulationsmodell für die alters- und belastungsorientierte Entwicklung und Bewertung von Arbeitssystemen in der industriellen Fertigung. Hierbei werden individuelle körperliche Fähigkeiten und altersassoziierte körperliche Veränderungen von Erwerbstätigen berücksichtigt. Das Simulatiosmodell ermöglicht eine ganzheitliche Betrachtung von Belastungsverläufen bei hauptsächlich körperlicher Arbeit sowie die Prognose von Beanspruchungsverläufen. Das Simulationsmodell wurde im
Rahmen einer Feldstudie in zwei KMU validiert.

Inhaltverzeichnis

Zusammenfassung ……………………….. VIII
Abstract …………………………………. IX
1 Einleitung …………………………….. 1
1.1 Zielstellung ………………… 3
1.2 Vorgehen ………………………. 4
2 Wirtschaftliche, technologische und soziale Herausforderungen
für kleine und mittlere Unternehmen ……………………. 6
2.1 Demographischer Wandel: Gesundheit, Wohlbefinden und
Leistungsfähigkeit alternder Belegschaften …………………… 8
2.2 Arbeitnehmer im Wandel der Digitalisierung …………………. 12
3 Entwicklung und Bewertung von Arbeitssystemen in der
industriellen Fertigung ……………………….. 16
3.1 Personalabbildung in der Simulation im Bereich von Produktion und
Logistik (Makroperspektive) ……………………………….. 19
3.2 Ergonomische und digitale Abbildung von Menschen
(Mikroperspektive) …………………………………………………… 28
3.3 Regelwerk und Methoden für die Gestaltung und Bewertung von
Arbeitssystemen …………………….. 34
3.3.1 Regelwerk …………………………. 35
3.3.2 Methoden ……………………….. 39
3.4 Handlungsbedarf …………………………. 48
4 Alters- und belastungsorientiertes Simulationsmodell für die
Entwicklung neuer und die Bewertung bestehender
Arbeitssysteme …………………………. 52
4.1 Modellelemente des Simulationssystems ……………………. 55
4.1.1 Attribute zur individuellen Beschreibung von Erwerbstätigen ……………… 56
4.1.2 Parametrierung der Basiskomponente Arbeitsplatz …………………………… 67
4.2 Beschreibung individueller und altersassoziierter physischer
Veränderungen …………………………….. 82
4.2.1 Geschlecht ………………………………. 85
4.2.2 Sauerstoffaufnahme …………………… 98
4.2.3 Visuelle Veränderungen ………………… 105
4.2.4 Auditive Veränderungen ………………………. 113
4.3 Berechnungsansatz zur Bestimmung einer ganzheitlichen
Arbeitsbelastung ……………………………. 119
4.3.1 Ganzheitliche Arbeitsbelastung ……………….. 120
4.3.2 Beanspruchung…………………………. 123
4.3.3 Regeneration ……………………… 127
4.4 Ansatz zur Berücksichtigung außerberuflicher Aktivitäten ……………. 130
4.4.1 Arbeitszeit und Schichtarbeit …………………. 132
4.4.2 Freizeit und Ruhephasen ……………………………. 138
4.5 SWOT-Analyse des Simulationsmodells ………………….. 140
5 Prototypische Umsetzung des Simulationsmodells als
Software-Applikation …………………… 145
5.1 Systemidee WorkDesigner …………………… 145
5.2 Ablaufstruktur…………………………… 147
5.3 Erwerbstätige als zentrales Simulationselement ……….. 153
5.4 Implementierung des Simulators in SWIFT ……………… 155
5.4.1 Zufällige Generierung von Arbeitstagen – WorkProcessingSheet ……… 155
5.4.2 Diskrete Simulation von Tätigkeiten bzw. außerberuflichen Aktivitäten –
doSimulation ……………………………. 161
5.5 Reflektion des Software-Realisierungsprozesses ………………… 162
6 Validierung des Simulationstools durch eine Feldstudie in der
industriellen Fertigung von kleinen und mittelgroßen
Unternehmen …………………… 165
6.1 Zielsetzung und Methodik der Simulationsstudie ……………. 165
6.2 Generierung der Datenbasis …………………. 168
6.2.1 Probanden …………………………. 170
6.2.2 Arbeitsplätze ……………………………. 172
6.2.3 Tätigkeitsprofile ……………………….. 174
6.3 Simulationsexperimente und Analysen …………………. 176
6.3.1 Beanspruchung und Auswirkung auf die Testpersonen für ein Jahr
betrachtet…………………………….. 176
6.3.2 Beanspruchung und Auswirkung auf das Arbeitsergebnis für ein Jahr
betrachtet……………………………. 178
6.3.3 Mikroperspektivische Betrachtung von Beanspruchungs-verläufen über
eine Woche ……………………………….. 183
6.3.4 Biorhythmus, Schlafphasen, Resilienz und Stress……………….. 187
6.4 Fazit der Feldstudie …………………………. 189
7 Zusammenfassung und Ausblick ……………………. 191
Literatur ……………………………….. 197

Keywords: Arbeitssystemgestaltung, Körperliche Fähigkeiten, Alterungsprozesse, Zusammengesetzte Belastungen, Beanspruchungssimulation, working system arragment, physical abilities, aging process, combined strain, stress simulation