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Psychische Belastungen als Folge von Digitalisierung in der Industrie 4.0

Arbeit und Gesundheit 4.0
Psychische Belastungen als Folge von Digitalisierung in der Industrie 4.0

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Der Wandel der Arbeit ist zwar nichts vollkommen neues, aktuell gibt es aber vielfältige Herausforderungen. Foto: © zapp2photo – stock.adobe.com
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Welche Fol­gen ergeben sich aus neuar­ti­gen Belas­tun­gen für die Beschäftigten? Und was bedeuten diese für die Gefährdungs­beurteilung psy­chis­ch­er Belas­tung? Dies beleucht­en zwei Stu­di­en des arbeitsmedi­zinis­chen Insti­tutes des Uni­ver­sität­sklinikums Düs­sel­dorf in Kom­bi­na­tion mit Erfahrun­gen aus der betrieblichen Prax­is der thyssenk­rupp Steel Europe AG.

Kaum ein anderes Schlag­wort hat in den ver­gan­genen Jahren im Rah­men der fortschre­i­t­en­den gesellschaftlichen Tech­nisierung und Dig­i­tal­isierung eine der­art (populär)wissenschaftliche Bedeu­tung erfahren wie „Indus­trie 4.0“. Dahin­ter ver­birgt sich der Gedanke ein­er Effizien­zsteigerung im Pro­duk­tion­s­ablauf durch neuste Net­zw­erk- und Soft­waretech­nik bei gle­ichzeit­igem Verzicht auf bis­lang als struk­turell bedeut­sam gel­tende Arbeit­stätigkeit­en, ‑auf­gaben und ‑abläufe. Auf dem Weg dor­thin ergeben sich bedeut­same Fol­gen für den betrieblichen Arbeits- und Gesund­heitss­chutz. Aber – welche sind das eigentlich?

Um aktuelle und kom­mende Her­aus­forderun­gen näher zu beleucht­en, stellt dieser Artikel die Ergeb­nisse zweier Stu­di­en des arbeitsmedi­zinis­chen Insti­tutes des Uni­ver­sität­sklinikums Düs­sel­dorf vor (Anger­er et al. 2018; Diebig et al. 2018). Diese Ergeb­nisse wer­den mit Erfahrun­gen aus der betrieblichen Prax­is der thyssenk­rupp Steel Europe AG ver­an­schaulicht. Spez­i­fisch wird auf neuar­tige Belas­tungssi­t­u­a­tio­nen durch

  • Bild­schirmkon­trolltätigkeit­en,
  • Men­sch-Robot­er-Inter­ak­tio­nen und
  • Überwachung der Arbeitsleistung

einge­gan­gen und es wird beschrieben, welche Fol­gen dies für den Arbeits- und Gesund­heitss­chutz sowie die Gefährdungs­beurteilung psy­chis­ch­er Belas­tung hat.

Arbeitswandel als stetiger Begleiter

Im Han­dels­blatt pod­cast „dis­rupt“ vom 05.07.2019 hat Roland Busch, Vor­standsmit­glied und Chief Tech­nol­o­gy Offi­cer der Siemens AG, seine Vision ein­er dig­i­tal­en, autonomen und weitest­ge­hend men­schen­leeren Indus­trie geschildert. Dem­nach sollen voll automa­tisierte, dig­i­tal ver­net­zte Robot­er und andere Maschi­nen eine hochef­fiziente Pro­duk­tion von Gütern gewährleis­ten, die nur noch teil­weise von Men­schen überwacht wird. Auch wenn es bis dahin sich­er noch ein weit­er Weg ist, wird der Weg an sich längst gegangen.

Solche grundle­gen­den Verän­derun­gen haben weitre­ichende Auswirkun­gen auf die in Zukun­ft nöti­gen Qual­i­fika­tio­nen, Arbeits- und Prozess­abläufe sowie die Arbeits­be­din­gun­gen im All­ge­meinen. Der Begriff aus der wis­senschaftlichen Lit­er­atur, der diese Arbeitsweltverän­derung aus ein­er Vielzahl unter­schiedlich­er Per­spek­tiv­en beschreibt, wird als Wan­del der Arbeit bezeichnet.

Dabei ist der Wan­del der Arbeit an sich kein neues Phänomen, son­dern ein zwangsweise stetiger Verän­derung­sprozess, der an die jew­eils aktuellen gesellschaftlichen und tech­nol­o­gis­chen Entwick­lun­gen geknüpft war und ist. Mit diesem Wan­del der Arbeit gin­gen und gehen Auswirkun­gen von Arbeit­stätigkeit­en und ‑abläufen auf den Men­schen ein­her, die Gegen­stand arbeitsmedi­zinis­ch­er und arbeit­spsy­chol­o­gis­ch­er Analy­sen und Unter­suchun­gen sind.

Der Wan­del zur Indus­trie 4.0 stellt neue Anforderun­gen an die Beschäftigten, die Fer­tigkeit­en im Umgang mit neuen Sys­te­men und Tech­nolo­gien erwer­ben und gle­ichzeit­ig flex­i­bler auf Pro­duk­tion­swech­sel und Organ­i­sa­tion­san­pas­sun­gen reagieren müssen. Durch die stark soft­ware­be­zo­gene Ver­net­zung ent­lang der gesamten Wertschöp­fungs­kette entste­ht ein enormer, sich selb­st steuern­der Date­naus­tausch zwis­chen allen Ele­menten, der die Anpas­sungs­fähigkeit des Pro­duk­tion­ssys­tems stark verbessert.

Im Zen­trum dieser Entwick­lung ste­hen soge­nan­nte cyber­physis­che Sys­teme (CPS), die ihre Umwelt sen­sorisch erfassen und mit ihr kom­mu­nizieren kön­nen. Beschäftigte, die im Rah­men dieser indus­triellen Fer­ti­gung tätig sind, arbeit­en vornehm­lich an der Men­sch-Mas­chine Schnittstelle und überwachen und steuern das CPS am Bild­schirm. Robot­er oder Soft­ware kön­nen hier­bei als intel­li­gente Assis­ten­zsys­teme nicht nur die Pro­duk­tion, son­dern auch Beschäftigte bei ihrer Tätigkeit unter­stützen. In diesem Falle spricht man von ein­er beson­deren Form der Men­sch-Mas­chine-Schnittstelle, der Roboter-Mensch-Interaktion.

Darüber hin­aus wer­den im Rah­men dieser Tätigkeit Dat­en erzeugt und aus­gew­ertet, die wiederum als Infor­ma­tion in das Kom­mu­nika­tion­ssys­tem einge­speist wer­den. Diese Dat­en enthal­ten fol­glich auch Infor­ma­tio­nen über die Arbeit­sleis­tung der Beschäftigten, die wiederum von anderen Stellen aus kon­trol­liert oder inter­pretiert wer­den kön­nen. Die genan­nten Schw­er­punk­te Bild­schirmkon­trolltätigkeit­en, Men­sch-Robot­er-Inter­ak­tio­nen und Überwachung der Arbeit­sleis­tung soll­ten im Arbeits- und Gesund­heitss­chutz der Zukun­ft stärk­er berück­sichtigt wer­den (Diebig et al. 2017). Warum? Das wer­den wir im Fol­gen­den näher betrachten.

Beispiel: Bildschirmkontrolltätigkeiten

Die Kon­trolle von automa­tisierten, intel­li­gen­ten Sys­te­men, die eigen­ständig die Funk­tion­sweise unter­schiedlich­ster Maschi­nen steuern und koor­dinieren, stellt eine her­aus­fordernde Tätigkeit für den Anwen­der dar. Diese Arbeit ist zumeist dadurch gekennze­ich­net, dass ein aktives Ein­greifen meis­tens nur im Aus­nah­me­fall gefordert ist. Die beson­dere Her­aus­forderung bei der Durch­führung von Kon­trolltätigkeit­en beste­ht daher darin, über einen lan­gen Zeitraum die Aufmerk­samkeit aufrechtzuer­hal­ten. Das Überwachen eines Mon­i­tors, um Ver­fahrens­abläufe zu kon­trol­lieren und zu steuern, kann ein Gefühl der Monot­o­nie erzeu­gen, was mit geringer Zufrieden­heit mit der eige­nen Arbeit­stätigkeit und erhöhtem Stress bei der Arbeit in Verbindung ste­ht. Eben­so geht die andauernde Aufrechter­hal­tung der Aufmerk­samkeit mit geistiger Ermü­dung ein­her, was sich bis hin zu einem Gefühl der Langeweile entwick­eln kann. Dies führt wiederum zu geringer Arbeit­szufrieden­heit sowie erhöhtem Stressempfinden.

Labore in der Forschung und Entwick­lung gehören zu den Arbeits­bere­ichen, die im All­ge­meinen nicht unmit­tel­bar mit der Stahlin­dus­trie ver­bun­den wer­den, jedoch zen­trale Bestandteile der Wertschöp­fungs­kette sind und per­ma­nent ver­net­zte Infor­ma­tion­ssys­teme erfordern. Die Steuerung umfan­gre­ich­er Labor­dat­en, wie zum Beispiel Auf­tragsin­for­ma­tio­nen, Mess­dat­en oder Abrech­nun­gen, erfordern im Smart Lab der Indus­trie 4.0 umfan­gre­iche Infor­ma­tions- und Man­age­mentsys­teme (Flock et al. 2019).

Zur Steigerung der Wertschöp­fung muss die gesamte Prozess­kette vom Kun­denkon­takt über die Ana­lytik bis zur Date­nauswer­tung trans­par­ent gestal­tet und dig­i­tal­isiert wer­den. Dabei umfasst die kun­de­nori­en­tierte Dig­i­tal­isierung – dazu zählen auch interne Kun­den – die Auf­tragserteilung hin zur Proben­l­o­gis­tik und Ana­lytik, und schlussendlich die Auswer­tung und Berichter­stat­tung. Dabei müssen sich mod­erne Labore auch immer stärk­er auf Ein­speisun­gen von ad hoc Infor­ma­tio­nen ein­stellen, die die größere Nähe zum Kun­den mit­tels mobil­er Daten­tools, wie zum Beispiel Web­por­tal­en oder Apps zur Kom­mu­nika­tion mit Mitar­beit­ern im Feldein­satz ermöglichen. Dazu kommt die Ein­bindung von Unternehmensstruk­turen durch beispiel­sweise Enter­prise Resource Plan­ing, Man­u­fac­tur­ing Exe­cu­tion Sys­tem und Prozessleit­sys­te­men (Flock et al. 2019). Die Pflege, Überwachung und Nutzung dieser Daten­ströme wird in einem ver­mut­lich noch höheren Maße Bild­schirmkon­trolltätigkeit­en erfordern als bis­lang angenommen.

Beispiel: Mensch-Roboter-Interaktionen

Die Arbeit­steilung zwis­chen Men­schen und Robot­ern kann von ein­er weit­ge­hend räum­lichen und zeitlich getren­nten Zusam­me­nar­beit bis hin zu ein­er simul­ta­nen, flex­i­blen Koor­di­na­tion, um gemein­same Arbeit­sziele zu erre­ichen, aus­gestal­tet sein. Beson­ders ergonomis­che Gestal­tungsaspek­te wie Bedi­en­barkeit und Nutzerzufrieden­heit bes­tim­men dabei, ob der Men­sch die Zusam­me­nar­beit pos­i­tiv bew­ertet. Hierzu gehören auch die Geschwindigkeit der Bewe­gun­gen des Robot­ers sowie deren Vorher­sag­barkeit. Auch das Ausse­hen der Robot­er bes­timmt, ob Men­schen die Inter­ak­tion mit Robot­ern pos­i­tiv bew­erten. So zeigt sich, dass men­schenähn­liche Robot­er bei Beschäftigten eine stärkere Stress­reak­tion aus­lösen als abstrak­te kas­ten­för­mige Maschinen.

Auch im Rah­men der Dig­i­tal­isierung von Pro­duk­tion­ssys­te­men mit Unter­stützung von Robot­ern gibt es eine Vielzahl unter­schiedlich­er Möglichkeit­en in der Stahlin­dus­trie. Durch Big Data wer­den cyber-physis­che Sys­teme genutzt, in denen die pro­duzierten Erzeug­nisse mit Hil­fe von Daten­codes ent­lang der Wertschöp­fungs­kette mit den Pro­duk­tion­san­la­gen im Aus­tausch ste­hen. Der Ein­satz von Robot­ern beschränkt sich hier­bei auf Hil­f­s­maschi­nen, die in die Anla­gen inte­gri­ert sind und mit denen der Mitar­beit­er nicht in direk­tem Kon­takt ste­ht, son­dern lediglich Infor­ma­tio­nen über den Prozess zurück­gemeldet bekommt. So übernehmen auch zum Teil Spritzro­bot­er die Pflege der Ofen­wände, die teilau­tonom ohne direk­te Steuerung auch kom­plexere Feuer­festpflegetätigkeit­en übernehmen kön­nen. Dabei beste­ht jedoch stets eine räum­liche Tren­nung zwis­chen Men­sch und Robot­er, bei der sich die Kol­lab­o­ra­tion auf einen vor­wiegend steuern­den Anteil des Men­schen beschränkt.

Anders sieht es in Bere­ichen von Mon­tagetätigkeit­en aus, bei denen die Zusam­me­nar­beit sowohl räum­lich als auch zeitlich nicht getren­nt ist. Dabei wird deut­lich, dass sich Vor- und Nachteile von Men­sch und Mas­chine, wie zum Beispiel die größere Flex­i­bil­ität und Entschei­dungs­fähigkeit des Men­schen und die höhere Genauigkeit und Tragfähigkeit der Mas­chine, sin­nvoll aus­gle­ichen kön­nen. Erforder­lich dafür ist jedoch ein hohes Maß an Ver­trauen des Men­schen in den Robot­er sowie eine Vielzahl an Absicherungssys­te­men. Risikobe­w­er­tun­gen müssen außer­dem für jede einzelne Anwen­dung bzw. jeden Schritt dif­feren­ziert und detail­liert durchge­führt werden.

Überwachung der Arbeitsleistung

In der Indus­triepro­duk­tion kön­nen Betriebe heute die Arbeit­sleis­tung der Mitar­beit­er fort­laufend überwachen, da vielfältige Leis­tungsindika­toren, wie zum Beispiel die Anzahl gefer­tigter Pro­duk­te oder die Zeit pro gefer­tigtes Pro­dukt, erfasst wer­den. Überwachung der eige­nen Arbeit­sleis­tung kann mit unter­schiedlichen Beanspruchun­gen, wie zum Beispiel erhöhtem Stresser­leben, erhöhtem Blut­druck oder auch ver­mehrten Anze­ichen von Burnout, zusam­men­hän­gen. Dies hängt jedoch stark damit zusam­men, wie ein Überwachungssys­tem in den Betrieb einge­führt und einge­set­zt wird. Die eigentliche Krux hier­bei liegt in der Tat­sache, dass durch die per­ma­nente Ver­net­zung fast aller Sys­teme miteinan­der die Mehrzahl der Arbeit­stätigkeit­en von diesem Aspekt betrof­fen ist oder sein kann.

Beispiel Verkehrsströme

So ist zum Beispiel bei der thyssenk­rupp Steel Europe AG ein europaweit einzi­gar­tiges Pro­jekt zur Dig­i­tal­isierung von Verkehrsströ­men im Bere­ich der Werk­se­in­fahrten von LKWs real­isiert wor­den. So kon­nte durch dig­i­tale Prozesse – wie das Ausle­sen von Posi­tions­dat­en und die Ver­ar­beitung von Infor­ma­tio­nen zu Gütern und Ladun­gen – das gesamte Aufkom­men von jährlich 2,5 Mil­lio­nen Fahrzeugkon­tak­ten auf einem neun Quadratk­ilo­me­ter großen Werks­gelände stark verbessert wer­den. Hier­durch wurde unter anderem der Wiege­prozess von drei auf eine Minute verkürzt und eine Kom­plex­ität­sre­duk­tion von ehe­mals 70 auf nun nur noch zwei ver­net­zte Prozesse realisiert.

Die Posi­tions­dat­en der LKWs kön­nen weit­er­hin dazu genutzt wer­den, just-in-time gelagerte Pro­duk­tion­sprozesse noch ziel­ge­nauer zu unter­stützen, indem über­mit­telt wird, welch­er LKW mit welch­er Ladung zum genauen Zeit­punkt ein­tr­e­f­fen wird. So ist es beispiel­sweise wichtig, dass trans­par­ent erläutert wird, wozu Dat­en aufgeze­ich­net und wie diese genutzt wer­den. Ein zen­traler Punkt ist hier, dass Regelun­gen alle Per­so­n­en ein­er Gruppe gle­icher­maßen betr­e­f­fen und nicht nur Indi­viduen her­aus­ge­grif­f­en wer­den. Eine Stärkung des Daten­schutzes, wie von der EU bere­its ini­ti­iert, sowie unternehmen­seigene Struk­turen und Vere­in­barun­gen zum Schutz der Mitar­beit­er kön­nen hier eben­falls adäquate Maß­nah­men auf sys­temis­ch­er Ebene sein.

Konsequenzen von Industrie 4.0 für die Gefährdungsbeurteilung

Rück­greifend auf den anfänglichen Kom­men­tar ein­er ver­meintlich men­schen­leeren Indus­trie 4.0 stellt sich zurecht die Frage nach dem zukün­fti­gen Stel­len­wert ein­er Gefährdungs­beurteilung psy­chis­ch­er Belas­tung (Anger­er et al. 2018; Diebig et al. 2018).

Um den Arbeits- und Gesund­heitss­chutz auch in der mod­er­nen Indus­triear­beit zu fördern, ist es wichtig, dass neuar­tige Belas­tungs­bere­iche, die durch verän­derte Arbeit­sprozesse entste­hen, frühzeit­ig erkan­nt und opti­miert wer­den. Hier­bei basiert das Ableit­en von Arbeitss­chutz­maß­nah­men, um gefährdende Belas­tun­gen zu reduzieren, auf ein­er struk­turi­erten Analyse der Arbeits­be­din­gun­gen. Selb­st wenn es zukün­ftig zu ein­er Reduzierung men­schlich­er Anteil­stätigkeit­en kommt, ist der Weg dahin ein Weg voller Her­aus­forderun­gen. Und auch dann wird voraus­sichtlich der Men­sch die wichti­gen Aspek­te der Kon­trolle und der Instand­hal­tung ausüben, wom­it ihm als Wis­sensträger eine (wenn nicht die) zen­trale Funk­tion zukommt. Daher ist es entschei­dend, neue Belas­tungs­for­men, die direkt mit der Dig­i­tal­isierung in Verbindung ste­hen, in Ver­fahren zur Gefährdungs­beurteilung einzuschließen.

Die Ver­fahren soll­ten zudem den Beschäftigten die Möglichkeit bieten, sich in allen Phasen aktiv zu beteili­gen. Dies fördert zum einen die Bere­itschaft, Änderun­gen in den Arbeits­be­din­gun­gen stärk­er zu akzep­tieren, zum anderen ver­fü­gen die Beschäftigten über wichtige Exper­tise, die für eine gesund­heits­gerechte Arbeits­gestal­tung genutzt wer­den kann. Um eine größt­mögliche Par­tizipa­tion zu fördern, soll­ten einge­set­zte Ver­fahren orts- und zeitun­ab­hängig sein, damit auch Beschäftigte, die in dezen­tralen Teams arbeit­en, berück­sichtigt werden.

Es beste­ht fol­glich ein Bedarf an dynamis­chen und flex­i­blen Gefährdungs­beurteilungsver­fahren, die der Kom­plex­ität viel­er mod­ern­er Arbeit­splätze gerecht wer­den. Hier ist vor allem ein gewiss­er Grad an Flex­i­bil­ität wichtig, da sich das Vorge­hen bei der Gefährdungs­beurteilung psy­chis­ch­er Belas­tung in Großun­ternehmen von dem Vorge­hen in Kle­in­st­be­trieben stark unter­schei­det. So erfordern einige Meth­o­d­en zur Mes­sung der Belas­tung beispiel­sweise eine Min­destanzahl an Teil­nehmern, die bei Kle­in­st­be­trieben nicht immer gegeben ist. Die Entwick­lung evi­denzbasiert­er Ver­fahren ist hier­für ein unab­d­ing­bar­er Erfol­gs­fak­tor (Met­zler et al. 2019).

Lit­er­aturverze­ich­nis

  • Anger­er, P.; Müller, A.; Süß, S.; Lehr, D.; Buch­n­er, A.; Dragano, N. (2018): Gefährdungs­beurteilung psy­chis­ch­er Belas­tung für die
    dig­i­tal­isierte Arbeit: das Sys­tem DYNAMIK 4.0. In: ASU Arbeitsmedi­zin Sozialmedi­zin Umweltmedi­zin 53, S. 718–722.
  • Diebig, M.; Müller, A.; Anger­er, P. (2017): Psy­chis­che Belas­tun­gen in der Indus­trie 4.0: Eine selek­tive Lit­er­aturüber­sicht zu (neuar­ti­gen) Belas­tungs­bere­ichen. In: ASU Arbeitsmedi­zin Sozialmedi­zin Umweltmedi­zin 52, S. 832–839.
  • Diebig, Math­ias; Jung­mann, Franziska; Müller, Andreas; Wulf, Ines Catha­ri­na (2018): Inhalts- und prozess­be­zo­gene Anforderun­gen an die Gefährdungs­beurteilung psy­chis­ch­er Belas­tung im Kon­text Indus­trie 4.0. In: Zeitschrift für Arbeits- und Organ­i­sa­tion­spsy­cholo­gie A&O 62 (2), S. 53–67.
  • Flock, J.; Lostak, T.; Pap­pert, E. (2019): Auf dem Weg zum Labor 4.0. Dig­i­tal­isierung und Automa­tisierung im Labor. In: GIT Labor-Fachzeitschrift (9), S. 2–4.
  • Met­zler, Yan­nick A.; Groel­ing-Müller, Georg von; Bellingrath, Sil­ja (2019): Bet­ter safe than sor­ry. Meth­ods for risk assess­ment of psy­choso­cial haz­ards. In: Safe­ty Sci­ence 114, S. 122–139.

Foto: privat

Dr. Yan­nick Metzler

Koor­di­na­tor für den Gesund­heitss­chutz im Geschäfts­feld Stahl der thyssenk­rupp Steel Europe AG.


Foto: privat

Dr. Math­ias Diebig

Dipl.-Psych., Insti­tut für Arbeits‑, Sozial- und Umweltmedi­zin an der Hein­rich-Heine-Uni­ver­sität in Düsseldorf.

 

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