Ergonomie in der Maschinenkonstruktion

Neben dem selbstverständlichen Anspruch an ein einwandfreies und zuverlässiges Funktionieren müssen Maschinen nicht nur Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen genügen. Sie müssen auch so konstruiert sein, dass sie möglichst leicht, d.h. ermüdungs- und belastungsfrei, bedienbar sind. Die Qualität der Ergonomie seiner Maschine zu prüfen und zu bewerten, ist eine Herausforderung für jeden Maschinenhersteller. Dutzende von europäischen Normen machen dazu Vorgaben.

Als Ergonomie bezeichnet man die Wissenschaft von der menschlichen Arbeit und wie Arbeitsumgebung, Arbeitsmittel und Arbeitsplatz möglichst menschengerecht gestaltet werden. Eine Maschine kann sowohl Arbeitsmittel sein, zur Arbeitsumgebung gehören als auch den Arbeitsplatz selbst darstellen, etwa bei Maschinen mit einem dauerhaften Sitz für den Maschinenbediener.

Maschinenergonomie als Basis von Unfallprävention

Mängel in der Maschinenergonomie können das Bedienen einer Maschine erschweren. Das kann die eine Maschine bedienenden Mitarbeiter körperlich oder psychisch belasten. Zudem erhöhen ergonomische Mängel auch bei ansonsten fehlerfreien Maschinen die Wahrscheinlichkeit für Unfälle und Störungen. Durch optimierte Maschinenergonomie tragen Hersteller dazu bei, Unfallzahlen zu senken und arbeitsbedingte Gesundheitsbelastungen der Maschinenbediener zu vermindern. Allein die Folgekosten für Unternehmen durch Ausfalltage infolge von Rückenproblemen und Muskel-Skelett-Erkrankungen ihrer Mitarbeiter gehen in die Milliarden. Was die Maschinenrichtlinie zum Thema Ergonomie sagt, können Sie im Fachbeitrag Ergonomie für Konstrukteure nachlesen.

Maschinenergonomie als Garant für Effizienz und Produktivität

Darüber hinaus trägt eine verbesserte Maschinenergonomie auch zum wirtschaftlichen Einsatz einer Maschine bei. Denn ergonomische Gestaltung umfasst auch die Optimierung von Prozessen und Arbeitsabläufen. Wo Menschen und Maschinen reibungs- und störungsfrei zusammenarbeiten, weil ergonomische Regeln in der Konstruktion von Maschinen und Anlagen beachtet wurden, steigt die Produktivität. Für den Maschinenbediener geht das Arbeiten leichter von der Hand, was auch die Motivation, Leistungsbereitschaft und Arbeitsplatzzufriedenheit steigert. Ergonomie-Mängel führen dagegen leicht zu Fehlern, Stress und einem Verlust an Effizienz.

Optimal ist es deshalb, wenn schon bei der Planung und Entwicklung Konstrukteure und Maschinenfachleute mit Ergonomie-Experten zusammenarbeiten. Laut Angaben des Instituts für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung wird der Kostenanteil der Ergonomie in der Konstruktion umso geringer, je früher ergonomische Aspekte in der Konstruktion berücksichtigt werden. Denn jedes spätere Ändern oder Anpassen einer bereits gefertigten oder gar in Betrieb befindlichen Maschine erzeugt Kosten, die häufig vermeidbar gewesen wären.

Lesen Sie zu diesem Thema auch den Fachbeitrag „Digitale Ergonomie 2025: Die Technik dem Menschen anpassen“.

5 Faktoren zur Maschinenergonomie

Die Europäische Kommission hat einen „Leitfaden zur Anwendung der Richtlinie 2006/42/EG“ veröffentlicht. In diesem Dokument, welches meist verkürzt „Leitfaden Maschinenrichtlinie“ genannt wird, sind die Ergonomie-bezogenen Anforderungen der Maschinenrichtlinie anhand der folgenden 5 Ergonomie-Faktoren dargestellt:

  1. Bedienervariabilität: Die eine Maschinen bedienenden Personen sind unterschiedlich groß, schwer, mit unterschiedlichen Greifräumen usw.
  2. Bewegungsfreiraum: Die Maschinenbediener müssen ihre Körperteile ohne Einengen oder Zwangshaltungen bewegen können.
  3. Arbeitsrhythmus: Ein von der Maschine fest vorgegebener Arbeitsrhythmus ist zu vermeiden.
  4. Aufmerksamkeit: Die Sicherheitsfunktionen einer Maschine sind so zu gestalten, dass ein dauerhaftes Starren auf Anzeigen oder Vorgänge vermeidbar wird.
  5. Mensch-Maschine-Schnittstelle: Die Gestaltung einer Maschine sollte sich nach Möglichkeit an den sie bedienenden Menschen ausrichten, nicht umgekehrt.

Tipp: Auf http://maschinenergonomie.kan-praxis.de/, einem Webportal der vom Verein zur Förderung der Arbeitssicherheit in Europa e.V. (VFA) getragenen Kommission Arbeitsschutz und Normung (KAN) finden Sie Beispiele guter Praxis der Maschinenergonomie.

Auch das ist Ergonomie: Die Erkennbarkeit von Anzeigeelementen
Ergonomie Maschinenkonstruktion

Bildquelle: Thinkstock

 

Aspekte der Maschinenergonomie

Die Ergonomie einer Maschinenkonstruktion zu bewerten, ist keine triviale Aufgabe. Hier sind viele unterschiedliche Aspekte zu berücksichtigen, z.B.:

  • die bedienerfreundliche Gestaltung von handbedienten Stellteilen wie Griffen, Hebeln, Stellrädern: Größe, Form, Stellgenauigkeit, Stellgeschwindigkeit u.a.
  • die Positionierung und Anordnung von Bedienelementen in Bezug zum menschlichen Körper (Greifraum, Erreichbarkeit)
  • die Gestaltung von Eingabeelementen wie Knöpfe, Tasten und Tastaturen
  • die notwendige Körperhaltung zum Bedienen (oder Warten) einer Maschine, z.B. stehen, sitzen, hocken, über Kopf arbeiten usw.
  • die zum Überwachen einer Maschine notwendige Position und Körperhaltung
  • der benötigte Kraftaufwand beim Betätigen von Stellteilen, Hebeln, Schaltern usw.
  • die Leichtgängigkeit von Bedienelementen zum Feinjustieren und genauem Einstellen
  • die Beleuchtung einer Maschine, Sichtbarkeit wesentlicher Elemente und Vorgänge, Schattenwurf, Blendungen, Reflexionen usw.
  • die Erkennbarkeit des Zustandes von Knöpfen und Schaltern (An/Aus)
  • die Erkennbarkeit und freie Sicht auf Monitore, Displays, Touchscreens und andere Anzeigeelementen auch unter Betriebsbedingungen (Rauch, Staub, Vibrationen usw.)

Besondere Sorgfalt ist angebracht, wenn die Forderung nach Leichtgängigkeit von Bedienelementen mit Sicherheitsanforderungen kollidiert. Denn ein Stellteil, dessen Betätigung eine Gefährdung hervorruft wie etwa das Öffnen einer Klappe, aus der heißer Dampf austreten kann, darf nicht zu leichtgängig sein oder muss vor einem unbeabsichtigten Stellen/Auslösen geschützt werden.

Normen zur Maschinenergonomie

Von großer Bedeutung für ergonomische Konzepte in der Konstruktion und Entwicklung von Maschinen sind die entsprechenden europäischen Normen. Dazu gehören z.B.

  • EN 13861: Diese Norm stellt einen Leitfaden zur Anwendung ergonomischer Normen bei der Gestaltung von Maschinen dar. Zentrales Anliegen ist und bleibt die Maschinensicherheit. Der Anhang der Norm nennt 20 verschiedene Gefährdungstypen samt den jeweils darauf bezogenen Typ-B-Normen.
  • DIN EN 1005 „Sicherheit von Maschinen – Menschliche körperliche Leistung“ mit den Teilen Teil1 „Begriffe“ und 2 „Manuelle Handhabung von Gegenständen in Verbindung mit Maschinen und Maschinenteilen“
  • DIN EN 614 „Sicherheit von Maschinen – Ergonomische Gestaltungsgrundsätze“ mit den Teilen 1 „Begriffe und allgemeine Leitsätze“ sowie 2 „Wechselwirkungen zwischen der Gestaltung von Maschinen und den Arbeitsaufgaben“
  • DIN EN 894 „Sicherheit von Maschinen – Ergonomische Anforderungen an die Gestaltung von Anzeigen und Stellteilen“
  • DIN EN ISO 6385 „Grundsätze der Ergonomie für die Gestaltung von Arbeitssystemen“

Hinweis: Eine ausführliche Auflistung der aktuellen Ergonomie-Normen finden Sie im Kapitel „Ergonomie und Instandhaltung“ des Werks „CE-Kennzeichnung nach Maschinenrichtlinie“. Diese Liste führt auch diejenigen Normen auf, die bis heute nicht vollständig ersetzt wurden.

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