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Mensch-zentrierte Assistenz

Exoske­lette im Einsatz bei Audi

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Beim Ingol­städ­ter Auto­mo­bil­her­stel­ler Audi ist der Einsatz spezi­el­ler Exoske­lette bereits deut­lich über die Test­phase hinaus voran­ge­schrit­ten und heute in der Produk­tion ange­kom­men. Doch auch die Poten­ziale neuer Systeme werden laufend evalu­iert.

Häufig folgt der Einsatz von Exoske­let­ten eher einem tech­nik­ge­trie­be­nen Ansatz, bevor geschaut wird, wofür diese genutzt werden könn­ten“, berich­tet Dr. Ralph Hensel-Unger, Ergonomie-Experte im Indus­trial Engi­nee­ring bei Audi. Der Ingol­städ­ter Auto­mo­bil­her­stel­ler hinge­gen verfolgt eher das Ziel der Mensch-zentrierten Assis­tenz. Die Systeme sollen immer eine spezi­fi­sche Entlas­tung der Beschäf­tig­ten erlau­ben und das Wohl­be­fin­den der Mitar­bei­ter stei­gern.

So ergänzt Audi in der Auto­mo­bil­pro­duk­tion mit dem Einsatz von Exoske­let­ten seine Maßnah­men für ein ergo­no­misch gestal­te­tes Arbeits­um­feld. Heute tragen Hilfen wie der „Chair­less Chair“ (siehe Kasten unten) und gelenk­scho­nende Hand­schuhe, soge­nannte Produk­ti­ons­orthe­sen, zum Wohl­be­fin­den und zur Gesund­heit der Mitar­bei­ter bei.

Parti­zi­pa­ti­ver Prozess

Der Audi-Konzern hat in den vergan­ge­nen drei Jahren bereits umfas­sende Erfah­run­gen mit dem Einsatz von Exoske­let­ten gesam­melt und setzt seit kurzem den „Chair­less Chair“ an ausge­wähl­ten Arbeits­sta­tio­nen fest im Produk­ti­ons­be­trieb ein. Und ist damit laut Dr. Ralph Hensel-Unger der erste Auto­mo­bil­her­stel­ler in Deutsch­land.

Der Weg vom ersten Prototypen- bis zum Produktiv-Einsatz wird in einem inter­dis­zi­pli­nä­ren Team aus Prozess- und Arbeits­platz­pla­nern sowie Arbeits­me­di­zi­nern geplant und beglei­tet. Er erfor­dert regel­mä­ßige Reviews sowie die Abstim­mung mit den Anwen­de­rin­nen und
Anwen­dern, dem Betriebs­rat und der Arbeits­me­di­zin. „Für die Akzep­tanz ist es entschei­dend, diesen Prozess parti­zi­pa­tiv zu gestal­ten“, weiß Dr. Ralph Hensel-Unger. Mit seinem Team arbei­tet er auch mit verschie­de­nen Hoch­schu­len zusam­men – so etwa mit Prof. Dr. med. Monika A. Rieger vom Insti­tut für Arbeits­me­di­zin, Sozi­al­me­di­zin und Versor­gungs­for­schung am Univer­si­täts­kli­ni­kum Tübin­gen. Ebenso steht er in enger Koope­ra­tion mit den jewei­li­gen Herstel­lern der Exoske­lette und dem Fraunhofer-Institut für Produk­ti­ons­tech­nik und Auto­ma­ti­sie­rung (siehe Seite 18f).

Die Maßgabe ist, die Arbeits­plätze so zu gestal­ten, dass sich die Arbeit auch ohne die Unter­stüt­zung eines Exoske­letts ausfüh­ren lässt. In Zukunft sei auch die Nutzung der Tech­no­lo­gie bei der Wieder­ein­glie­de­rung – etwa nach einer Opera­tion – oder im Rahmen der Inklu­sion denk­bar.

Auch im Notfall sicher

Eine große Rolle bei der Planung und im Einsatz spie­len „Flucht und Rettung“ sowie „Erste Hilfe“, die im Rahmen der Unter­wei­sung thema­ti­siert und prak­tisch einge­übt werden. Mit dem Chair­less Chair etwa lässt sich zwar nicht laufen, er kann aber mit weni­gen Hand­grif­fen abge­legt werden. Gleich­zei­tig werden die Nutzer arbeits­me­di­zi­nisch beglei­tet, auch wenn Studien nahe­le­gen, dass ein Muskel­ab­bau nicht zu erwar­ten ist.

Demnächst läuft bei dem Auto­mo­bil­her­stel­ler eine große Vergleichs­stu­die mit Exoske­let­ten, die an Über-Kopf-Arbeitsplätzen erprobt werden sollen. Dabei geht es vor allem um die Frage, wie die Beschäf­tig­ten mit den einzel­nen Lösun­gen klar kommen, welche sie präfe­rie­ren und welche Verbes­se­run­gen gewünscht sind, um die Systeme besser an die Anfor­de­run­gen der Mitar­bei­ter anzu­pas­sen. Diese werden dann wieder an den Herstel­ler rück­ge­mel­det. Denn beim Einsatz stehen Gesund­erhal­tung, Wohl­be­fin­den und Arbeits­zu­frie­den­heit der Mitar­bei­ter im Vorder­grund – nicht etwa eine Produk­ti­vi­täts­stei­ge­rung.

Entlas­tung der Rücken­mus­ku­la­tur

Ebenso teste­ten Beschäf­tigte ein passi­ves Exoske­lett zur Rücken­un­ter­stüt­zung, quasi als Hebe­hilfe, an ausge­wähl­ten Arbeits­sta­tio­nen in der Logis­tik, im Press­werk und in der Montage an den Stand­or­ten Ingol­stadt und Neckar­sulm. Bei diesem Exoske­lett ist ein Metall­rah­men mit Teilen an Ober­kör­per, unte­rem Rücken­be­reich und Ober­schen­keln mit einer Stütz­struk­tur verbun­den. Es soll die Rücken­mus­ku­la­tur um bis zu 40 Prozent entlas­ten und zugleich eine gesunde Körper­hal­tung sichern.

Das passive Exoske­lett des Herstel­lers Laevo kann in diesem Kontext helfen, sowohl bei dyna­mi­schen Umsetz­vor­gän­gen als auch bei stati­scher Haltungs­ar­beit in vorge­beug­ter Körper­hal­tung die Belas­tung des unte­ren Rückens zu redu­zie­ren. Hierzu wird ein Teil des wirken­den (Last-)Gewichts von einem Brust­pad aufge­nom­men und über eine Feder­struk­tur mit Gasdruck­dämp­fern an Rücken und Hüfte vorbei über Ober­schen­kel­auf­la­gen in die Beine einge­lei­tet. Zugleich unter­stützt die Rück­stell­kraft des Feder­dämp­fer­sys­tems auch das (Wieder-)Aufrichten des Ober­kör­pers. Das System lässt sich sowohl an die körper­li­chen Gege­ben­hei­ten der Nutzer als auch an die spezi­fi­sche Arbeits­si­tua­tion anpas­sen, da Unter­stüt­zungs­win­kel respek­tive Unter­stüt­zungs­grad varia­bel sind und sich der Feder­me­cha­nis­mus gezielt akti­vie­ren lässt.

Zu Beginn einer solchen Test­phase wird das Exoske­lett zunächst von einer möglichst homo­ge­nen Gruppe von etwa 15 Mitar­bei­tern erprobt. Denn nur so haben die Ergeb­nisse die nötige Aussa­ge­kraft. Der Rahmen wird dann größer gefasst, so dass beispiels­weise der Chair­less Chair im Laufe der Zeit mitt­ler­weile von insge­samt rund 200 Mitar­bei­tern getes­tet wurde.

Passive Systeme haben die Nase vorn

Für die Praxis sehe ich eine hohe Rele­vanz passi­ver Systeme – sie haben gegen­über den akti­ven einen Entwick­lungs­vor­sprung von eini­gen Jahren“, meint der Projekt­lei­ter. Aber auch aktive Exoske­lette haben nach Ansicht des Exper­ten ihre Berech­ti­gung, aller­dings weni­ger an der Linie als im peri­phe­ren Einsatz. Ein beson­de­res Poten­zial schreibt Dr. Ralph Hensel-Unger den soge­nann­ten „Soften Syste­men“ zu und erklärt: „Diese verschmel­zen zuneh­mend mit der Klei­dung, so dass die Träge­rin­nen und Träger sie besser akzep­tie­ren“.

Aller­dings erachte ich derzeit kommu­ni­zie­rende Exoske­lette ebenso kritisch wie Systeme, die über Biofeed­back gesteu­ert werden. Hier wird aus unse­rer Sicht der Mehr­wert noch nicht deut­lich.“ Der Trend zu akti­ven Syste­men sei vor allem tech­no­lo­gie­ge­trie­ben. Aus Sicht des Exper­ten müssen jedoch die Menschen und nicht die Tech­nik im Zentrum stehen. Gleich­zei­tig hänge die arbeits­wis­sen­schaft­li­che Beglei­tung hinter­her. „Als Auto­mo­bil­her­stel­ler nehmen wir für die Forschung viel Geld in die Hand. Aller­dings gibt es kaum öffent­lich geför­derte Projekte“, so der Projekt­lei­ter. „Wenn hier inten­si­ver geforscht werden würde, könn­ten wir etwa die Lastum­ver­tei­lung besser bewer­ten oder Aussa­gen über etwaige Lang­zeit­fol­gen tref­fen“, schließt Dr. Ralph Hensel-Unger.


Autorin: Dipl.-Ing. Andrea Stickel

Jour­na­lis­tin für Tech­nik und
Wissen­schaft (BJV)

andrea@stickel-online.net

Foto: © Rolf Schür­mann

Chair­less Chair

Der Chair­less Chair wird an der Rück­seite der Beine befes­tigt und soll die Körper­hal­tung des Nutzers verbes­sern. Zwei Sitz­auf­la­gen stüt­zen Gesäß und Ober­schen­kel, die beiden Stre­ben aus kohlen­stoff­fa­ser­ver­stärk­tem Kunst­stoff (CFK) leiten einen Teil des Körper­ge­wichts in den Boden ab. Sie sind mit Gelen­ken in Knie­höhe ausge­stat­tet und lassen sich hydrau­lisch an die Körper­größe sowie die gewünschte Sitz­po­si­tion anpas­sen.

Foto: Audi AG
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