Ergonomie für Konstrukteure

In den Anfangszeiten der Industrialisierung mussten sich die Menschen den Arbeitsplätzen anpassen. Die Maschinen waren das Maß der Dinge. Die Bedürfnisse des Maschinenbedieners waren zweitrangig. Inzwischen hat längst ein Umdenken begonnen. Heute spielen Ergonomie, Bedienbarkeit und eine dem menschlichen Körper angepasste Konstruktion von Maschinen, Anlagen und deren Steuerung eine viel größere Rolle. Ergonomie ist ein zentrales Kriterium bei der Planung und Entwicklung von Maschinen und Anlagen.

Ergonomie ist eine Wissenschaft, die sich mit den Bedingungen der menschlichen Arbeit befasst. Ihr Ziel ist, Arbeitabläufe, Körperhaltungen und Bewegungen so zu gestalten, dass der Mensch an seinem Arbeitsplatz so wenig wie möglich ermüdet oder gesundheitlich belastet wird. Für den Hersteller und Konstrukteur von Maschinen ist diese Benutzerfreundlichkeit keine freiwillige Leistung, sondern längst in Regelwerken und unzähligen Normen festgeschrieben.

Ergonomische Gestaltungsanforderungen nach EG-Maschinenrichtlinie

Die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG fordert in ihrem Anhang im Abschnitt 1.1.6: „Bei bestimmungsgemäßer Verwendung müssen Belästigung, Ermüdung sowie körperliche und psychische Fehlbeanspruchung des Bedienungspersonals auf das mögliche Mindestmaß reduziert sein.“ Damit definiert die MRL ganz eindeutige Vorgaben und Ziele für den Maschinenhersteller. Dieser soll die folgenden fünf ergonomischen Prinzipien berücksichtigen:

1. Der Bediener einer Maschine soll die Möglichkeit haben, diese an seine individuellen Körpermaße, Körperkräfte und Ausdauer anpassen zu können.;
2. Die Maschine soll einen ausreichenden Bewegungsfreiraum für die Körperteile des Bedieners aufweisen.
3. Es soll vermieden werden, dass die Maschine einen Arbeitsrhythmus vorgibt.
4. Überwachungstätigkeiten, die dauernde Aufmerksamkeit erfordern, sind möglichst zu vermeiden.
5. Die Schnittstelle Mensch-Maschine soll an die voraussehbaren Eigenschaften des Bedienungspersonals angepasst werden (optisch, akustisch usw.)

Diese Aufzählung ist keineswegs als vollständig zu betrachten. Sie macht jedoch auf wichtige Ergonomie-Prinzipien aufmerksam. Gewissermaßen als einen sechsten Punkt könnte man die eingangs genannte Forderung hinzufügen, dass jede Maschine so konstruiert sein muss, dass sie die Belästigung, die Ermüdung sowie die körperliche und die psychische Fehlbeanspruchung des Bedieners so gering wie möglich hält. Wird diese Forderung nicht beachtet, steigt die Gefährdung für Muskel-Skelett-Erkrankungen beim Bedienpersonal sowie das Risiko für Arbeitsunfälle. Beides ist neben dem persönlichen Leid der betroffenen Beschäftigten mit hohen Kosten (Ausfalltage!) für den Arbeitgeber und Maschinenbetreiber verbunden.

Darüber hinaus steckt die Forderung nach Ergonomie ebenfalls in den grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsschutzanforderungen an Maschinen. Denn auch Faktoren wie Beleuchtung, Vibrationen, Lärm, Emissionen oder Stolperrisiken usw. fallen in einem weiteren Sinne unter ergonomische Aspekte.

Ergonomie für Konstrukteure: Grundsätze

Fazit: Ergonomische Gesichtspunkte sind bei der Konstruktion von Maschinen kein „nice to have“. Ergonomische Grundsätze müssen von Beginn an implizit Bestandteil der Planung und Entwicklung sein.

Beispiele für das Vorbeugen ergonomischer Gefährdungen in der Entwicklung von Maschinen:

• Bedienung: Wenn Bedien- und Betätigungselemente ergonomisch ungünstig angeordnet sind, kann dies zu schneller Ermüdung des Bedienpersonals führen.
• Körperhaltung: Eine zu niedrige Arbeitshöhe kann gesundheitliche Problemen wie Rückenbeschwerden verursachen.
• Anzeigen: Ergonomisch günstig angeordnete Displays, Skalen und andere Anzeigeelemente beugen Zwangshaltungen vor.
• Sichtbarkeit. Anzeigeelemente sollten stets gut erkennbar sein, d.h. ausreichend beleuchtet, aber ohne Flackern, Blendungen, störende Reflexionen oder Schatten.
• Anstrengung: Alle Bedienelemente, Stellteile, Hebel etc. sollten so konstruiert, positioniert und ausgerichtet sein, dass sie ohne übermäßige und auf Dauer gesundheitsbelastendes Aufwenden von Körperkräften betätigt werden können.

Ergonomische Anforderungen an Stellteile

Auch an einer weiteren Stelle wird das Berücksichtigen ergonomischer Prinzipien in der Maschinenrichtlinie explizit gefordert, nämlich bei der Gestaltung von Stellteilen. Mit den ergonomischen Anforderungen für diese Elemente an der Schnittstelle Mensch-Maschine befassen sich die 4 Teile der Norm DIN EN 894. Ein Stellteil sollte

• gut sichtbar sein
• leicht erreichbar sein ohne Zwangshaltung
• sicher erreichbar sein ohne sich Gefährdungen aussetzen zu müssen, etwa einer heißen Oberfläche
• effizient zu bedienen sein ohne übermäßige körperliche Belastung
• sinnvoll positioniert sein, z.B. sollte sich ein Schalter für eine Funktion links an der Maschine auch links am Bedienteil befinden
• vorausschauend angeordnet sein, z.B. dass Stellteile, die häufig in einer bestimmten Abfolge zu bedienen sind, auch in dieser Abfolge angebracht sind.

Bei der Positionierung eines Stellteils ist überdies zu berücksichtigen, ob der Bediener beim Betätigen einen bestimmten Bereich der Maschine oder eine Anzeige einsehen muss.

Ergonomie am Arbeitsplatz

Das Foto zeigt mehrere ergonomische Aspekte:

• Das Stellteil ist ohne Verrenkung einfach erreichbar.
• Die Bewegung des Stellteils entspricht einer natürlichen Körperbewegung, das Bewegen ist ohne größere Anstrengung oder eine unbequeme Zwangshaltung möglich.
• Das Stellteil passt sich durch den Knopf der Form der menschlichen Hand an.
• Das Stellteil zeigt dem Bediener durch die Signalfarbe Gelb, wo der Zugriff zu erfolgen hat.

Darüber hinaus erscheint die Höhe des Werktischs angemessen und der Arbeitsplatz ist gut ausgeleuchtet. All dies gehört zu den ergonomischen Grundbedingungen für ein gesundheitsgerechtes (und unfallfreies!) Arbeiten.

Ergonomie-relevante Normen

Dutzende von Normen und Richtlinien befassen sich mit ergonomischen Anforderungen. Hier einige der wichtigsten Dokumente:

• DIN EN 614-1 „Sicherheit von Maschinen – Ergonomische Gestaltungsleitsätze – Teil 1: Begriffe und Leitsätze“
• DIN EN 614-2 „Sicherheit von Maschinen – Ergonomische Gestaltungsgrundsätze – Teil 2: Wechselwirkungen zwischen Gestaltung von Maschinen und den Arbeitsaufgaben
• DIN EN 894 „Ergonomische Anforderungen an die Gestaltung von Anzeigen und Stellteilen“ (mit den Teilen 1 bis 4)
• EN 979 „Definition der Grundlagen menschlicher Körpermaße für die Gestaltung technischer Erzeugnisse“
• EN 1005 „Empfohlene Kraftgrenzen für Maschinenbetätigung“
• DIN EN ISO 13732-1 „Ergonomie der thermischen Umgebung – Bewertungsverfahren für menschliche Reaktionen bei Kontakt mit Oberflächen – Teil 1: Heiße Oberflächen“

Ergonomie-relevant in einem weiter gefassten Sinne sind darüber hinaus eine Vielzahl weiterer Einzelnormen, z. B.

• zu mechanischen Schwingungen und Erschütterungen, ihrer Messung und ihren Auswirkungen auf den Menschen
• zu Licht, den lichttechnischen Eigenschaften von Werkstoffen. außerdem zu Farben und ihrer Wiedergabe
• zu Lärm, Geräuschmessung, Lärmschutz und Schalldämmung
• zu Temperaturabstrahlung, Wärmeleitung und Lüftung
• zu staub- oder gasförmigen Emissionen
• zur Gestaltung von Maschinen im Zusammenhang mit Arbeitsplätzen
• zur Gestaltung von Bedienelementen und Stellteilen von Maschinen wie Schaltern, Griffen, Kurbeln, Handrädern, Tastaturen usw.
• zur Gestaltung von Anzeigen von Maschinen und deren Farben, Schriften und Bildzeichen, Displays
  u. v. a.

Mehr Informationen zu diesen Normen und zum Thema „Ergonomie in der Konstruktion“ finden Sie im Werk „Maschinenrichtlinie“.

Alle relevanten Fakten zur Maschinenrichtlinie finden Sie hier.