Ergonomische Bewertung von Sichtbedingungen an einem Pruefarbeitsplatz

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Zielstellung

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Ausgangssituation:

• An einem Montagearbeitsplatz werden diverse Geräte hinsichtlich Qualitätsstandards überprüft.
• Die Beschäftigten arbeiten in Stehhaltung an einem Montageband und haben regelmäßig auf einen Prüfmonitor zu schauen.
• Die Planer haben einen fest montierten Bildschirm in 1500 mm Höhe und unmittelbar hinter dem Montageband seitlich versetzt vorgesehen.

Ziel:

• digitale Ergonomiebewertung der gegebenen Arbeitssituation unter Einbeziehung relevanter Bewertungskenngrößen
• Erarbeitung einer Vorgehensweise
• Ableitung und Begründung ergonomischer Anforderungen
• Diskussion von Gestaltungsalternativen

• In der Übung werden Methodik, Ergebnisse und Schlussfolgerungen vertiefend diskutiert

Nutzergruppe/ Referenzpersonen i. S. worst case:

• Männer, Frauen: 25-60 Jahre (getroffene Annahme)
• Simulation: für kritische Grenzperzentile und Spektrum anthropometrischer Eigenschaften (Geschlecht, Alter, Perzentil, Akzeleration, Akkommodationsvermögen)

Lernziel:

• Kennenlernen von Funktionalitäten des Ergotyping^®-Tools Sichtbewertung und deren Einbeziehung in die Ergonomiebewertung
• methodische Schulung
• Erkennen von Möglichkeiten und Grenzen einer digitalen Arbeitsweise

Vorgehen

Vorüberlegungen

• Zunächst ist eine Risikobewertung i. S. der Identifikation potentieller Gesundheitsrisiken über eine Ergonomiebewertung der geplanten Ausführungsbedingungen vorzunehmen.

Schritt 1

• Bestimmung auftretender Belastungsarten
  • Physische Belastungen durch die Körperhaltungen bei Tätigkeiten am Montageband und bei Sichtkontakt zum Monitor
  • Belastungen des Sehapparates durch die Sehbedingungen und den Sichtkontakt zum Monitor

Schritt 2

• Festlegung von Referenzpersonen, die in die Untersuchung einbezogen werden
  • Körperhaltung: kleine und große Personen unter Beachtung der größten Spannweite
    • F5, 50 Jahre: weniger akzeleriert und M95, 25 Jahre: akzelerierte Körpermaße
  • Sichtbedingungen: jüngere und ältere Nutzer: mit unterschiedlichem Akkommodationsvermögen sowie kleine und große Personen mit verschiedener Sichtgeometrie bei Kontakt zum Sehziel
    • F5 und M95: jeweils ca. 25 Jahre, 40 Jahre, 50 Jahre, >> 50 Jahre (Korrektur der Presbyopie)

Schritt 3

• Ermittlung allgemeiner ergonomischer Anforderungen für die Ergonomiebewertung

Es ist sinnvoll, optimale Zielvorgaben (nach Ampelverfahren grün) festzulegen, mit denen der gegebene Zustand verglichen wird

• • Körperhaltung: Augen-, Kopf- und Körperbewegung im Komfortbereich
  • Sehentfernung in Abhängigkeit der Sehanforderungen durch die Sehaufgabe und unter Beachtung des Akkommodationsvermögens der Nutzer
  • Betrachtungswinkel in Abhängigkeit von der Sehaufgabe zur Minimierung von Parallaxenfehlern
  • Anordnung von Sichtobjekten in optimalen Sehfeldern: Blickfeld, Farbgesichtsfeld
  • Sichtkollisionen
  • konkrete Werte sind durch Ergonomiebewertungsverfahren bzw. durch Ergonomiekenngrößen festgesetzt. Diese sind in der Vorlesung behandelt worden und werden in der Übung nochmals aufgegriffen.

Schritt 4

• Ermittlung der motorischen und visuellen Anforderungen durch die Arbeitsaufgabe sowie restriktiver Vorgaben (fiktive Arbeitsaufgabe)
  • Am Montageband arbeiten in Reihe mehrere Beschäftigte, das Band kann nicht verstellbar ausgelegt werden.
    Das Gerät wird auf einem Montageband zum Prüfplatz des Beschäftigten bewegt, es erfolgt eine elektrische Prüfung, es sind Stecker zu betätigen. Am Gerät selbst sind keine Arbeitsvorgänge zu verrichten. Die Arbeitsstellenhöhe entspricht demnach etwa dem Montagebandniveau.
    Am Monitor sind Daten abzulesen und mit Solldaten zu vergleichen sowie Grafiken auszuwerten. Dafür sind auf einem Tastenfeld am Rand des Montagebandes Eingaben zu tätigen. Visuelle und motorische Handlungen sind infolge gekoppelt. Es liegen mittlere Sehanforderungen vor. Die Schriftgröße beträgt 8 mm, Bildzeichen sind etwa 10.5 mm groß. Manuelle Kontaktpunkte sind die Tasten der Tastatur und die Steckdose.
• Festlegung des Sehziels auf der Anzeigefläche des Monitors
  • Nutzer ohne und Nutzer mit beginnender Presbyopie ohne Brillenkorrektur: Der Sehstrahl in Ruheblickneigung trifft auf Monitormitte
  • Nutzer mit korrigierter Presbyopie: Nutzung von Gleitsichtbrillen: Der Sehstrahl in Ruheblickneigung trifft auf das obere Drittel der Monitorfläche (der größere Anteil der Bildschirmfläche liegt unter der Ruheblickneigung)

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Voreinstellungen

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Überprüfung des Sichtkontakts ohne Bezug zu motorischen Handlungsstellen

Zunächst soll überprüft werden, ob Augenkontakt zur Bildschirmfläche bei Annahme einer komfortablen Körperhaltung der Referenzpersonen gesichert ist und welche Abweichungen von diesem Sollzustand auftreten. Zur optischen Unterstützung wird ein Sehstrahl an das Mittenauge (Mittelpunkt zwischen rechtem und linkem Auge) der Referenzpersonen angehängt und bei Bewegung von Augen, Kopf und Körper mitgeführt.

• Vorläufig werden hier nur allgemeine Schritte zu bestimmten Grundeinstellungen sowie wesentliche Schritte für die Übung erläutert. ---> in Bearbeitung

1. Ausgangsdatei öffnen
2. kleine Person mit allen Anhängen (Targets, Kamera) verdecken
3. das für die Szene vorbereitete Objekt "Sehzeichen" einblenden

Einrichten von Gelenkwinkelgrenzen für Auge, Kopf und Körper für eine serielle Auge-Kopf-Körper-Bewegung

Sehaufgabe und Arbeitsgrundhaltung beeinflussen die zu nutzenden Winkelbereiche. Eine Orientierung an Komfortwinkelbereichen ist sinnvoll. Die Ruhehaltung des Kopfes weist an Steharbeitsplätzen i. allg. eine geringere Flexion auf als in sitzender Haltung. Eine größere Beweglichkeit für Kopf und Augen ist einzuplanen, wenn größere/ mehrere Informationsfelder in zeitlichen Abständen anvisiert werden. Empfehlungen sind im Visibility-Tool in Data-Boxen gegeben.

1. Menschmodell selektieren
2. ControlD > RK Visibility > Schalter "Max.Limits" OFF setzen > Schalter "Get optim.data" betätigen: dadurch sind jetzt optimale Standardwerte voreingestellt
3. diese Standardwerte können in den einzelnen Feldern geändert werden (Diskussion ergonomischer Anforderungen dazu in der Übung)
4. Bestätigen dieser Werte und Übernahme als neue Grenzwerte über Betätigung des Schalters "Set Angles": die Eingabefelder werden ausgegraut
   
   
   
   
5. Speichern der eingestellten Werte in einer Motion-Limit-Datei: dadurch können diese Daten jederzeit wieder eingelesen und einer Person zugewiesen werden
   • Main-Menü von CharAT öffnen > Button Save > es öffnet sich ein neues Fenster: Dateityp "Motion Limit" wählen und geeigneten Dateinamen vergeben (z. B. "zwischenwerte optimal_M95"); der Filetyp erhält automatisch die Endung: cat-mlim
     
     
     
     
   • Sollen Limitwerte verändert werden, ist der "Max.Limits"-Schalter wieder OFF zu setzen: die Dateneingabefelder werden dadurch frei zugänglich. Aktuell eingestellte Winkel bleiben nur während einer Sitzung temporär erhalten und werden nicht automatisch in der max-Datei gesichert. Sie müssen dazu erst über den Schalter "Set Angles" programmintern in den Grenzwinkelbereich übergeben werden, danach werden sie bei Datensicherung in einer max-Datei berücksichtigt.
   • Sollen gespeicherte Motion-Limit-Werte derselben oder einer anderen Referenzperson zugewiesen werden, sind diese einfach wieder über den entsprechenden Button im Main-Menü zu laden:
     > Menschmodell selektieren > ÄP > Main-Menü > Load > Verzeichnis mit der abgelegten cat-mlim-Datei suchen und öffnen
     danach in der RK Visibility Max.Limits-Schalter ON setzen (falls dieser Schalter nicht zuvor noch ON ist)

Ausrichten des Ocula_M-Steuertargets am Sehziel

1. Das "ocula_M-Target" dient der Ansteuerung des Sehstrahls zu einem Sehziel, indem es in Richtung Fixationsort (Sehziel) bewegt wird. In die Bewegung einbezogene Körperabschnitte nutzen die zuvor eingestellten Komfortwinkel ggf. bis an ihre Grenze.
   Demnach kann der Sehstrahl innerhalb der Komfortbewegung nur dann auf das Sehziel auftreffen, wenn die Sehfläche (Bildschirm) ergonomisch passend platziert ist.
   
   
2. Für die Altersstufen ohne Brillenkorrektur wird mit dem ocula_M_Target die Bildschirmmitte anvisiert, für Referenzpersonen mit Gleitsichtbrille das obere Drittel. Das zur Szene gehörende Objekt "Sehzeichen" enthält einen Text mit dem Wort "Mitte" bzw. "Oberes Drittel", was die Ansteuerung erleichtert. Sinnvoll ist es, die Übereinstimmung von ocula_M_Target und Sehziel über mehrere Ansichten zu kontrollieren.

Erkennbare Abweichungen:

große Referenzpersonen: Sehstrahl liegt vertikal über dem Sehziel --> stärkere Kopf- und u. U. Rumpfbewegung erforderlich

kleine Referenzpersonen: Sehstrahl liegt horizontal rechts neben dem Sehziel --> geringere Kopfbewegung und keine Rumpfbeugung erforderlich; das Sehziel ist innerhalb des Komfortbewegungsbereiches erreichbar

Um den erforderlichen Kopf- und Rumpfbewegungsanteil für große Referenzpersonen abzuschätzen, der über den Komfortbereich hinaus geht, sind die Limitwerte von Kopf und ggf. von Rumpf zu erweitern. Für kleine Referenzpersonen sollte überprüft werden, ob das Sehziel ausschließlich mit den Augen kontaktiert wird und der Kopf in Neutralposition gezwungen wird.

Änderung von Limitwerten für Gelenkwinkel

• Die voreingestellten Komfortwinkel für die Augen sollten nicht verändert werden, da die Erweiterung des Bewegungsbereiches eher über eine stärkere Kopfbewegung und danach über Körpereinsatz zu erwarten ist.

1. Veränderung der Limitwerte für den Kopf (Vorgehen dazu: s. o.)
2. Anhaltspunkte zu sinnvollen Winkelwerten (optimal, zulässig, max.) gewinnt man über Klick auf die "Data"-Felder in der RK Visibility (s. Bild oben)
   • Nach diesem Schritt ist zu überprüfen, ob über erneute Steuerung des ocula_M_Targets eine Übereinstimmung des Sehstrahls mit dem Sehziel hergestellt werden kann. Ansonsten ist eine weitere Iteration erforderlich und der Torsowinkel zu vergrößern.

   Tatsächlich genutzte Winkelwerte:

   große Referenzperson: Rumpfbeugung ist nicht notwendig, um zum Sehziel zu schauen; jedoch eine größere Kopfflexion

   die Kopftorsion erfolgt im Komfortbereich

   kleine Referenzperson: Augen und Kopf werden zusammen innerhalb des Komfortbereiches mit deutlichen Winkelanteilen bewegt

   für kleine Referenzpersonen ist der Monitor optimal angeordnet
    
   
   

3. Die endgültigen Limitwerte sind in einer cat-mlim-Datei zu speichern.
   • Schalter "Set Angles" betätigen (damit werden die Werte zunächst als Grenzwinkel übernommen)
   • Speichern als "LimitEnd_M95.cat-mlim" (damit werden die Grenzwinkel gespeichert)
4. Sicherung des Bearbeitungsstandes in der max-Datei
   • Speichern als Sichtkontakt_M95.max

Überprüfung des Handkontakts an den motorischen Handlungsstellen

In der gegebenen Arbeitssituation werden Bedienhandlungen am Prüfgerät ausgeführt und es erfolgt eine Mensch-Rechner-Interaktion. Diese Arbeitsverrichtungen werden sequentiell ausgeführt. Daher ist der Kontakt der Hände an der geräteseitigen Handlungsstelle (Handmitte an Steckerleiste) sowie der Kontakt der Finger mit der Tastatur bei gleichzeitigem visuellen Kontakt zum Monitor zu betrachten.

Kontakt der Hände mit der Handlungsstelle

• Um die Hände zu den Kontaktpunkten zu führen, sind die entsprechenden Steuertargets zu benutzen (ulna_R-Target, ulna_L-Target).

1. Im ersten Schritt können demnach die Targets zusammen in Richtung Zielort bewegt und danach in einer geeigneten Szeneansicht (Ansicht von rechts) die Hände einzeln zu den Kontaktpunkten geführt werden.
2. Kann kein Kontakt hergestellt werden, ist im nächsten Schritt die inverse Biomechanik zu aktivieren. Dadurch wird auch der Oberkörper bis zum Hüftpunkt mitbewegt.
   • ControlD > RK Body > Schalter Inverse Biomechanik ON
      
     
   • ACHTUNG: diese Bewegung ist nur möglich, wenn die oben eingestellten Limitwerte für den Rumpf > 0° betragen und ausreichend groß sind.
     D. h., wenn die Hände nicht endgültig zum Kontaktpunkt geführt werden können, ist zunächst über den Steuerbone der Wirbelsäule (Bone 89) eine zusätzliche Rumpfbewegung vorzunehmen.
   • In diesem Falle wählen: RK Bone Animation > Index 89 Select > im Animation Chanel y-Rotationswert eingeben
     Reicht der Bewegungsraum nicht aus, sind nun die Torsolimitwerte im Visibility zu erweitern und erneut zu speichern: Set Angles
     Die LimitEnd-Werte sind zu überschreiben: Aktualisierung über Speichern als "LimitEnd_M95.cat-mlim"
     
      
     
   • Unter Umständen ist es auch sinnvoll, das Becken des Menschmodells auszurichten, indem der Steuertaget SRP_Target horizontal verschoben wird.
   • Die Bewegung des Oberkörpers hat Einfluss auf die Ausrichtung des Sehstrahls. Dieser bewegt sich nun durch den erweiterten Bewegungsbereich in Richtung (Auge)-Steuertarget, falls die Positionen nicht identisch sind.
     Daher ist nochmals eine Nachkorrektur der Sehstrahllage erforderlich. Dazu ist das ocula_M_Target nochmals zu verschieben, bis der Sehstrahl erneut in Bildschirmmitte zu liegen kommt (Kontrolle über mehrere Ansichten).
     
     
3. Speichern der Endkörperhaltung als "Ist_Haltung_M95.max"
   
   
   

Ist-Zustand für die Referenzperson "kleine Frau"

• In analoger Weise kann nun die Körperhaltung für die kleine Frau eingestellt werden.

1. Vorher große Referenzperson verdecken, kleine Person einblenden
2. Zwischenergebnisse und Endergebnisse speichern:
   • "zwischenwerte optimal_F5.cat-mlim"
   • ""LimitEnd_F5.cat-mlim"
   • "Ist-Haltung_F5.max"

• Einblenden beider Personen und Speichern als "Ist_Zustand.max"

Erfassung von Daten für die Ergonomiebewertung - Körperhaltung

• Zur Bewertung der Körperhaltung wird das OWAS-Verfahren genutzt. An dieser Stelle wird das momentan noch nicht vertieft. Es reicht, wenn das Bewertungsfilter aktiviert und die angezeigte Ampelfarbe grob interpretiert werden kann.

1. Einschalten des Bewertungsfilters für die Körperhaltung
   • ControlD > RK Body > Bereich Body Graphics > den Button "Status" ON schalten
   • MonitorD > RK Dokumentation > Schalter "Display OWAS Status" aktivieren
   • es erscheint ein Würfel mit Anzeige des gewählten Verfahrens und der Ampelfarbe
   • im MonitorD > RK Dokumentation kann unter "View" die Bewertung angesehen werden, wenn zuvor der OWAS-Report aktiviert, alles anderen deaktiviert werden

 

ACHTUNG: nach dem Speichern der gesamten Szene als max-Datei wird die Filtereinstellung des Anzeigewürfels nicht mit gespeichert.
   Das Filter ist, wenn es wiederholt benutzt werden soll, nach Öffnen der Datei über den Schalter "Display OWAS Status" erneut zu aktivieren.

Erfassung von Daten für die Ergonomiebewertung - Sicht

• Die Ergonomiekenngrößen werden im Monitor-Dialog in der RK Visibility ausgegeben.
  Zusätzlich kann auch hier ein Report eingesehen (und gespeichert) werden, indem das Filter im MonitorD > RK Dokumentation > Button "Visibility Analysis" aktiviert wird.
• Folgende Ausgabefelder sind zu verwenden:
  

Weitere Informationen: s. Übungsanleitung...

Erfassung von Daten für die Bewertung der Sehzeichen

• Um die Dimensionierung von Sehzeichen für aktuelle Sehabstände zu beurteilen, werden Parameter in Abhängigkeit von der Art des Sehzeichens (digital: alphanumerisch, Bildzeichen; analog) ausgegeben und grafisch dargestellt. Dabei sind z. T. optimale und zulässige Werte vorhanden. Für die grafische Beurteilung ist ein Display, welches am Auge-Steuertarget angehängt ist, einzublenden. Die Bemessungswerte werden im MonitorD > RK Visibility im Bereich "Display Measuements" (s. Bild oben) sowie in der Dokumentation im Visibility-Report ausgegeben.

1. ControlD > RK Visibility > im Bereich Eye Attachments: Button "Display Graphics" ON schalten
2. das Display wird sichtbar, sobald eine geeignete Szeneansicht gewählt wird.
   • Ansicht links wählen und Bild des Monitors größer zoomen, hier kann die Schrift- und Bildzeichengröße im Vergleich zum berechneten Wert optisch verglichen werden.
     

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