Prospektive Planung und rechnerunterstützte ergonomische Auslegung eines Baumaschinenfahrerplatzes

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1. Zielstellung

Die Tutorials bieten die Übungsunterlagen einer Lehrveranstaltung des Instituts für Technische Logistik und Arbeitssysteme, Professur für Arbeitswissenschaft der TU Dresden

Lernziel:

  • Bearbeitung ergonomischer Aufgaben entsprechend den Phasen des Gestaltungsprozesses für den betrachteten Arbeitsplatz
  • Definition entsprechender Aufgabenstellungen
  • Lösung der Aufgaben mithilfe des Menschmodells CharAT Ergonomics

Zielstellung:

  • Festlegung der Verstellbereiche eines Sitzes und Zuordnung von hand- und fußbetätigten Bedienelementen für eine Zielpopulation am Beispiel eines Baumaschinen-Fahrersitzplatzes
Ziel ist es, sämtliche durch den Nutzer kontaktierte Ausrüstungselemente mit Verstellmöglichkeiten zu versehen. Möglichst alle Nutzer der Nutzergruppe sollen in eine gleiche Komforthaltung in Bezug zum Interieur gebracht werden. Das heißt, dass das Interieur in seiner Position an diese Komforthaltung angepasst werden muss.
Dabei wird keine konkrete Baumaschine, sondern allgemeiner ein übliches Interieur betrachtet.
Package-Entwurf:
Voruntersuchungen zur Anordnung wichtigster Ausrüstungsgegenstände/alternativer Ausrüstungsgegenstände im Innenraum der Kabine
vorläufig keine Kabinenbegrenzung gegeben

Auslegung des Fahrersitzplatzes unter anthropometrischen Aspekten nach den Gesichtspunkten (s. auch DIN EN ISO 15537:2005):

  1. Festlegung kritischer Dimensionen des auszulegenden Produktes
  2. Festlegung kritischer Aufgaben für die künftige Nutzung des Produktes
  3. Festlegung kritischer Körpermaßdaten
  4. Festlegung möglicher Kombinationen kritischer Körpermaßdaten


2. Definitionsphase

3. Konzeptionsphase







III. ENTWURF DER MENSCH-MASCHINE-SCHNITTSTELLE; BEWERTUNG ERSTER ENTWÜRFE

Gegeben:

grobe 3D-Bauteile
Sitz mit den normativen Sitzindexpunkten SIP/P5 SIP/P50 SIP/P95
Funktionsblock links mit Joystick
Funktionsblock rechts mit Joystick
Fußstellteil links (grobe Annäherung als quaderförmige Platte)
Fußstellteil rechts (grobe Annäherung als quaderförmige Platte)
Lenkrad, alternativ Steuerhebel


Schritt 1: Bestimmung von Höhe und Horizontallage des Sitzes

Die Pedale werden als ortsfest und als Referenzpunkt angesehen. Die Betätigung erfolgt mit dem Vorderfuß. Damit erfolgt die Einfügung eines Menschmodells über den Kontaktpunkt Fußballen bei Kontakt der Ferse zum Kabinenboden. Der Referenzpunkt wird zunächst als sog. dummy-Objekt (Hilfsobjekt) verkörpert.

Festlegung von Körperhaltungen

bequem aufrecht sitzend,

d. h. mit Beckenkippung (Sitzhaltung mit leichtem Rundrücken); Hände neben dem Körper wie auf einer Armauflage; für die Betätigung von häufig betätigten Handstellteilen, für normale Rundumsicht in der Kabine und auf gut einsehbare Objekte außerhalb der Kabine:

Hüftgelenkwinkel: 90°
Kniewinkel: 100°
Fußgelenkwinkel: 90°
Oberschenkelabduktion : ca. 10°
Oberarmflexion: bis 35°
Oberarmabduktion: unter 45°

bequeme hintere Sitzhaltung,

mit Beckenkippung; Hände neben dem Körper wie auf einer Armauflage; für Lenk- und Fahrbewegungen, für entspanntes Sitzen und Steuern mit Joystick:

Rumpfneigung -10°
Hüftgelenkwinkel: 95° bis 100°
Kniewinkel: 115°
Fußgelenkwinkel: 90°
Oberschenkelabduktion : ca. 10°
Oberarmflexion: bis 35°
Oberarmabduktion: unter 45°

bequeme vordere Sitzhaltung,

mit Beckenkippung; Oberarme locker herabhängend, Hände auf den Oberschenkeln; für Sichtkontrolle vorn aus der Kabine heraus, für Betätigung von Steuerhebeln:

Rumpfneigung +10°
Hüftgelenkwinkel: 80°
Kniewinkel: 80°
Fußgelenkwinkel: 85°
Oberschenkelabduktion : ca. 10°
Oberarmflexion: unter 10°
Oberarmabduktion: unter 10°


  • Referenzpersonen: Erstellung von Strukturmodellen
    • Strukturmodelle beinhalten Informationen zu allen individuellen anthropometrischen Daten einer Referenzperson, zur kinematischen Struktur (Anzahl Knochen, ihre Baumstruktur), spezielle Konfigurationen wie Hüftpunktlage u. a.
    • Dem Strukturmodell zugeordnet werden können Körperkontaktpunkte(sog.Targetpunkte), die mit Kontaktstellen am auszulegenden Produkt in Beziehung treten
    • In einer Datenbank können alle Referenzpersonen verwaltet werden, die auch für spätere Anwendungen verfügbar sind.
    • Referenzpersonen sind die Vertreter der Nutzerpopulation, die für die Festlegung kritischer Dimensionen, anthropometrischer Maße benötigt werden, für die eine Anpassung des Produkts erfolgen soll.
    • Konfiguration von Referenzpersonen:
Hier ist abzuwägen, ob alle Referenzpersonen komplett vorkonfiguriert und in einer Datenbank abgelegt oder ob diese schrittweise während der Bearbeitung der Aufgabe erzeugt und gespeichert werden.
Unterscheiden sich die Referenzpersonen in der kinematischen Struktur, sollten diese verschiedenen Strukturmodelle vorab erstellt werden. Haben alle Referenzpersonen identische Strukturmodelle, kann diese kinematische Struktur einmalig erzeugt werden.
Die weitere Differenzierung der Referenzpersonen nach ihren anthropometrischen Eigenschaften geschieht dann während der Aufgabenbearbeitung, so wie man die Referenzpersonen benötigt. Modifikationen anthropometrischer Eigenschaften erfolgen sehr effektiv aus Veränderungen einer Vorgängerfigur.
  • Körperhaltungen: Ablage in Körperhaltungsdatenbanken
    • Körperhaltungsmodelle enthalten nur Körperwinkelinformationen unabhängig vom Strukturmodell.
    • Für eine ergonomische Untersuchung werden bestimmte definierte Körperhaltungen benötigt. Diese werden einmalig definiert und in einer Datenbank abgelegt. Beliebige Strukturmodelle können dann diese Körperhaltung einnehmen.

Datei:Zuordng Körperhaltg Struktur.gif



..hier geht es bald weiter...


Quellenverzeichnis:

H. Zieschang; H. Müller-Gethmann; M. Schmauder; D. Reinert; W. Schmidt: Anforderungen an Multifunktionsstellteile. Tiefbau Heft 3 - 114. Jahrgang 3/2002

DIN EN ISO 6682:2009-06 Erdbaumaschinen - Stellteile - Bequemlichkeitsbereiche und Reichweitenbereiche. Deutsche Fassung EN ISO 6682:2008, Beuth-Verlag

DIN 33408, Beiblatt 1:1987-01: Körperumrißschablonen für Sitzplätze; Anwendungsbeispiele, Beuth-Verlag

DIN EN ISO 5353-1999-03: Erdbaumaschinen sowie Traktoren und Maschinen für Land- und Forstwirtschaft - Sitzindexpunkt (ISO 5353:1995); Deutsche Fassung EN ISO 5353:1998, Beuth-Verlag

DIN EN ISO 3411:2007-11:Erdbaumaschinen - Körpermaße von Maschinenführern und Mindestfreiraum (ISO 3411:2007); Deutsche Fassung EN ISO 3411:2007, Beuth-Verlag

Zieschang, H.; Müller-Gethmann, M.: Ergonomische Anforderungen an Multifunktionsstellteile bei Erdbaumaschinen. BGAG-Report 2/2004. Hrsg.: HVBG - BGAG Sankt Augustin

DIN EN 474-1:2010-02: Erdbaumaschinen - Sicherheit - Teil 1: Allgemeine Anforderungen, Beuth-Verlag

ISO 11112:1995-12: Erdbaumaschinen - Sicherheit - Teil 1: Allgemeine Anforderungen

DIN EN 894-4:2010-11: Sicherheit von Maschinen - Ergonomische Anforderungen an die Gestaltung von Anzeigen und Stellteilen - Teil 4: Lage und Anordnung von Anzeigen und Stellteilen, Beuth-Verlag

DIN EN ISO 15537:2005-03: Grundsätze für die Auswahl und den Einsatz von Prüfpersonen zur Prüfung anthropometrischer Aspekte von Industrieerzeugnissen und deren Gestaltung. Beuth Verlag

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