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Michael Spitzhirn
Fähigkeitsgerechte Gestaltung von Arbeitsplätzen in der Industrie
mittels ema Work Designer
Aktuelle Herausforderungen der Agrartechnik, 17.02.2021
Agenda
I Grundlagen, Methoden & Instrumente fähigkeitsgerechter Arbeitsgestaltung
II Digitale Planung fähigkeitsgerechter Arbeitsplätze: Funktionen & Beispiele
III Ausblick neuer Funktionen zur digitalen Arbeitsgestaltung
Februar 2021 www.imk-automotive.de Folie: 2
ema Produktfamilie
ema Software Suite
ema Software Suite - ganzheitliche digitale Planung auf Fabrik- und Arbeitsplatzebene
Strukturplanung/
Dimensionierung
Plant Designer
Materialflüsse
Durchlaufzeiten
Herstellkosten
Ressourcen
Platzbedarf
…
Ablaufplanung/
Arbeitsplatzdesign
Work Designer
3D-Layoutplanung
Visualisierung
Fertigungszeiten
Ergonomie
Robotik und MRK
…
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Themen im Industrial Engineering
ema Work Designer
Arbeits-
platz-
gestaltung
Zeitanalyse Ergonomie
(MTM-UAS) (EAWS)
Ablauf-
Ablauf-
planung
planung
Produktivität Mensch-
(Wertschöpfung, Roboter-
Laufwege, … Kollaboration
Dokumen-
tation und
Schulung
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Agenda
I Grundlagen, Methoden & Instrumente fähigkeitsgerechter Arbeitsgestaltung
II Digitale Planung fähigkeitsgerechter Arbeitsplätze: Funktionen & Beispiele
III Ausblick neuer Funktionen zur digitalen Arbeitsgestaltung
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Grundlagen
Definition fähigkeitsgerechte Arbeitsgestaltung
Was ist fähigkeitsgerechte Arbeitsgestaltung?
▪ Sicherstellung ergonomisch günstiger Arbeitsbedingungen zum wirtschaftlich Zufriedenheit
sinnvollen leistungsadäquaten (fähigkeitsgerechten) Einsatz für individuelle Ist der Mensch insgesamt mit der Arbeit in
Mitarbeiter oder einen Großteil der Mitarbeiter allen Facetten zufrieden?
Also für: Jüngere, Ältere, Leistungsgewandelte
Zumutbarkeit
▪ Überwindung von Einsatzbarrieren durch Maßnahmen der Arbeitsgestaltung Ist die Tätigkeit dem Menschen aufgrund
seiner Fähig- und Fertigkeiten sowie
▪ Korrektive Anpassung bereits bestehender Arbeitsplätze durch geeignete individuellen Ressourcen zumutbar?
ergonomische Maßnahmen
▪ Prospektive Berücksichtigung älterer und leistungsgewandelter Mitarbeiter Erträglichkeit
in den frühen Phasen der Produktionsplanung Ist die Tätigkeit ein Arbeitsleben lang ohne
Beeinträchtigung der Gesundheit
auszuführen?
Ausführbarkeit
Ist der Mensch in der Lage die Arbeit
Unterstützung durch ema Work Designer auszuführen?
Quelle: eigene Darstellung nach Kirchner, 1972; Rohmert 1983
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Grundlagen
Herausforderung
Wieso wird fähigkeitsgerechte Arbeitsgestaltung immer wichtiger?
Beispiel Altersverteilung leistungsgewandelter Mitarbeiter Automotive
Beispiel Belegschaftsstruktur Automotive OEM 1, 2010
OEM 2, 2015 (n=1.233)
35% 600
Leistungsgewandelte [Anzahl]
545
30%
23,5%
25% Gesamt-
belegschaft 400
20% 16,9%
244 250
15% 11,0% 194
8,5% 200
10%
Leistungs-
gewandelte
5%
0% 0
20-29 30-39 40-49 50+ 20 - 35 36 - 44 45 - 54 55+
Altersgruppe [Jahre] Altersgruppe [Jahre]
Quelle: eigene Darstellung, nach Keskin & Stork, 2010 Quelle: eigene Darstellung nach Scheller et al., 2015
▪ Altersdurchschnitt und Anteil Leistungsgewandelter steigt an
▪ Einschränkungen sind vielfältig und treten häufig in Kombinationen auf (Reinhart & Egberts 2012)
Herausforderung: oftmals Einsatz als Hilfskraft und/oder Verlust an Produktivität (Menges, 1998; Alvania et al., 2009)
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Grundlagen
Herausforderung der Integration leistungsgewandelter und älterer Mitarbeiter
Welche Möglichkeiten der Integration älterer und leistungsgewandelter Mitarbeiter existieren?
▪ Früher
Gestaltung von „Schonarbeitsplätzen“ mit reduzierten Anforderungen
an Produktivität und Komplexität (Brauer & Korge 2009)
▪ Heute
▪ Strategien auf Personaleinsatz-/Arbeitsorganisationsebene
• Separation (z.B. Work2Work, Volkswagen AG)
• Insourcing-Outsourcing
• Integration (z.B. FILM – Ford AG) Quelle: eigene Darstellung in Anlehnung an (Wieland, 1995; Adenauer, 2004)
(Adenauer, 2004; Göldner et. al., 2006; Rudow et al., 2007)
▪ Methoden des Profilvergleichs („Matching“)
• Kenntnisse zu Mitarbeiterfähigkeiten und Arbeitplatzanforderungen erforderlich
• Einstufungssystematik notwendig
▪ Arbeitsplatzgestaltung und Fertigungsplanung
• produktions-/liniennahe Vormontagebereiche
• Vollintegration der Mitarbeiter in normalen Linienbetrieb
Beispiel
Durch Integration von LGW-Mitarbeitern: Kosteneinsparung von ca. 18 Mio. Euro
durch Vermeidung von zusätzlichen Neueinstellungen bei FORD AG (Knülle, 2006)
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Grundlagen
Fähigkeitsgerechte Arbeitsgestaltung und ema Work Designer
Wie kann der ema Work Designer die Planung fähigkeitsgerechter Arbeitsplätze aktuell unterstützen?
Aktuelle Indikatoren für fähigkeitsgerechten Einsatz im ema Work Designer
Ausführbarkeit
▪ Arbeitsprozesse können durch den Großteil der Mitarbeiter ausgeführt werden
▪ Menschmodelle: 5./50./95. Körperhöhenperzentil männlich/weiblich
▪ Überprüfen Greifräume (in emaWD nach DIN EN ISO 14738)
Erträglichkeit
▪ Niedrige „grüne“ Punktbewertung im EAWS
Arbeitsplatzanforderungsprofil
Bereich Taktzeit [s] Analyst
60,00
Arbeitsplatz Datum
Takt Reserverad 08.09.2020
Abgleich Belastungen („Matching“)
Zeitanteil pro Takt / Arbeitstag (8h)
Kategorie Zeile Anforderung gelegentlich häufig überwiegend ständig
nie
bis 10% >10-50% >50-90% >90-100%
1a Stehen / Gehen im Wechsel o o o o x
▪ Arbeitsplatzanforderungsprofil
Grundkörperstellung
1b Stehen (Bewegungsraum < 1,5m²) x o o o o
2 dauerhaftes Arbeiten im Sitzen (Dauer ≥ 25%) x o o o o
3 Wechselnde Körperstellung Stehen / Gehen / Sitzen x o o o o
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Agenda
I Grundlagen, Methoden & Instrumente fähigkeitsgerechter Arbeitsgestaltung
II Digitale Planung fähigkeitsgerechter Arbeitsplätze: Funktionen & Beispiele
III Ausblick neuer Funktionen zur digitalen Arbeitsgestaltung
Februar 2021 www.imk-automotive.de Folie: 11Digitale Planung fähigkeitsgerechter Arbeitsplätze
Beispiel Rohbau
Beispiel ergonomische Arbeitsgestaltung: Einlegen manuell und mit Handhabungsgerät
▪ Prüfung der Ausführbarkeit für Standardwerker und „kleinste“ Frau
▪ Identifizierung von Ergonomieschwerpunkten
▪ Ableitung von Ergonomiemaßnahmen zur Belastungsreduzierung und Sicherstellung der Erträglichkeit
Februar 2021 www.imk-automotive.de Folie: 12Digitale Planung fähigkeitsgerechter Arbeitsplätze
Beispiel Komponenten-/Kleinteilfertigung
Beispiel Komponentenfertigung
▪ Beispiele zur Maßnahmengestaltung für Sicherstellung eines fähigkeitsgerechten Einsatzes von Mitarbeitern
Februar 2021 www.imk-automotive.de Folie: 13Digitale Planung fähigkeitsgerechter Arbeitsplätze
Beispiel Arbeitsplatzanforderungsprofile
Beispiel zur Generierung von Arbeitsplatzanforderungsprofilen
Arbeitsplatzanforderungsprofil
Bereich Taktzeit [s] Analyst
60,00
Arbeitsplatz Datum
Takt Reserverad 07.09.2020
Zeitanteil pro Takt / Arbeitstag (8h)
Kategorie Zeile Anforderung gelegentlich häufig überwiegend ständig
nie
bis 10% >10-50% >50-90% >90-100%
1a Stehen / Gehen im Wechsel o o o o x
Grundkörperstellung
1b Stehen (Bewegungsraum < 1,5m²) x o o o o
2 dauerhaftes Arbeiten im Sitzen (Dauer ≥ 25%) x o o o o
3 Wechselnde Körperstellung Stehen / Gehen / Sitzen x o o o o
4 Beweglichkeit Kopf / Halswirbelsäule o o x o o
5 Arbeiten über Kopf o x o o o
Obere Extemitäten
6 Arbeiten über Schulterniveau o x o o o
7 Körperferne Armhaltung > 60% o x o o o
8 Beweglichkeit Unterarm / Handgelenk o o x o o
Körperhaltung / Beweglichkeit
9 Fingerfertigkeit / Feinmotorik o x o o o
10a Beugen 20° - 60° o o x o o
Rumpf
10b Bücken > 60° o x o o o
10c Seitliche Neigung / Verdrehung > 20° o o x o o
11 Knien / Hocken x o o o o
Untere Extremitäten
12 Steigen x o o o o
13 Liegen x o o o o
Februar 2021 www.imk-automotive.de Folie: 14Digitale Planung fähigkeitsgerechter Arbeitsplätze
Beispiel Komponentenvormontage
Partizipatives Arbeitsplatz-Design für Mitarbeiter mit Einschränkungen in der Komponentenfertigung Daimler Truck AG
Anwenderbericht online unter: https://imk-automotive.de/referenz-daimler-truck-ag.html
Februar 2021 www.imk-automotive.de Folie: 15Digitale Planung fähigkeitsgerechter Arbeitsplätze
Beispiel Vormontage Sanitäranlagen
Mensch-Roboter-Kollaboration: Planung & Umsetzung
Planungsentwürfe und Workshopideen Finale Umsetzung
V1 v3b
erster Entwurf alternativer Roboter
▪ ein Ladungsträger, mittiger Roboter ▪ Roboter KR 20-3 an Decke montiert
ema-Simulation (November 2016)
V2f v2i
Taktzeit: -47%
Ergonomie: -33%
verbessertes Layout finales Layout
▪ Lichtvorhänge, Ladungsträger Typ A ▪ KR 120 plus Sicherheitsausrüstung Normalbetrieb (August 2017)
Februar 2021 www.imk-automotive.de Folie: 17Digitale Planung fähigkeitsgerechter Arbeitsplätze
Anwendungsbeispiele MRK-Anwendung
Vergleich verschiedener MRK-Level und notwendiger arbeitsgestalterischer Maßnahmen
1 Koexistenz 2.1 Synchronisation 2.2 Synchronisation
3.1 Kooperation 3.2 Kooperation 4 Kollaboration
Februar 2021 www.imk-automotive.de Folie: 18Digitale Planung fähigkeitsgerechter Arbeitsplätze
Vergleich MRK-Level
Ergonomische und zeitliche Auswertung der MRK-Level
MRK-Level Koex. Sync. 1 Sync.2 Koop.1 Koop.2 Koll. Ausführungszeiten Mensch und Roboter
Taktzeit Mensch [s] 28 52 49 30 33 46
60
Ausführungszeit in Sekunden
Ausführungszeit Mensch [s] 26,3 49,9 46,5 26,3 30,6 43,70 50
Ausführungszeit Roboter [s] 34,1 33,8 45,2 28,6 22,3 43,70 40
Taktausgleichszeit 1,7 2,1 2,5 3,7 2,4 2,30 30
20
Auslastung 94% 96% 95% 88% 93% 95%
10
Takte / Produkte 943 508 539 880 800 574
0
Wartezeiten auf Roboter [s] 0 14,3 9,9 12,2 9,5 18,5 Koexistenz Synchr. 1 Synchr. 2 Kooperation Kooperation Kollaboration
1 2
MRK-Level
Ergonomie EAWS 59 16 13 12 13 11 Ausführungszeit Mensch [s] Ausführungszeit Roboter [s]
Sektion 1: Haltungen 15,5 15,5 13,0 12,0 12,5 11,0
Sektion 2: Kräfte 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Ergonomiebewertung nach EAWS
Sektion 3: Lasten 43,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 60
Ergonomie-Punkte
50
40
Platzbedarf Roboter [m²] 2,4 2,3 5,0 4,0 3,8 2,4
30
20
10
0
Koexistenz Synchr. 1 Synchr. 2 Kooperation Kooperation Kollaboration
1 2
MRK-Level
Ergonomie EAWS
Februar 2021 www.imk-automotive.de Folie: 19Agenda
I Grundlagen, Methoden & Instrumente fähigkeitsgerechter Arbeitsgestaltung
II Digitale Planung fähigkeitsgerechter Arbeitsplätze: Funktionen & Beispiele
III Ausblick neuer Funktionen zur digitalen Arbeitsgestaltung
Februar 2021 www.imk-automotive.de Folie: 20Ausblick neuer Funktionen zur digitalen Arbeitsgestaltung
Profilvergleich
Ausblick: Mitarbeiterfähigkeitsprofile und weiterführendes Matching
▪ Import sowie Auswahl von Mitarbeiterfähigkeitsprofilen im emaWD
▪ Matching des Arbeitsplatzanforderungsprofils und Mitarbeiterfähigkeitsprofils mit Einsatzanalyse
Februar 2021 www.imk-automotive.de Folie: 21Ausblick neuer Funktionen zur digitalen Arbeitsgestaltung
Menschmodell und Ergonomiebewertungsverfahren
Ausblick: neues Menschmodell und weitere Ergonomieverfahren
▪ Neues Menschmodell (ema 2.0)
▪ Realitätsgetreuere Visualisierung
▪ Aktualisierte deutsche Perzentile nach
DIN 33402-2: 2020
▪ Weitere Populationen: China, Japan, Mexiko,
Nord-Amerika, …
▪ Weitere Ergonomieverfahren mit automatischer Bewertungsgenerierung (u. a. NIOSH)
Februar 2021 www.imk-automotive.de Folie: 22Weitere Funktionen mittels ema
ema in VR-Anwendungen
Selbsterfahrung mittels VR
ema Szenario in Visionary Render
Februar 2021 www.imk-automotive.de Folie: 23Anwendungsszenarien
Gesunde und produktive Arbeitsplätze mittels ema
Februar 2021 www.imk-automotive.de Folie: 24Anwendungsszenarien
Einsatz von ema im Gartenbau
Februar 2021 www.imk-automotive.de Folie: 25Vielen Dank für Ihr Interesse.
imk automotive GmbH Kontakt
Michael Spitzhirn
Fachreferent Virtuelle Ergonomiemethoden
Koordinator Forschung & ema Education
Mobil: +49 (0)151 289 00 775
michael.spitzhirn@imk-automotive.de
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