Essay

Ergonomie

Heiner Bubb

Der zentrale Gegenstand der klassischen Ergonomie (im Sinne des deutschen Sprachgebrauchs; internat.:"micro ergonomics") ist, durch Analyse der Aufgabenstellung, Arbeitsumwelt und Mensch-Maschine-Interaktion sowohl zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit des gesamten Arbeitssystems als auch zur Minderung der auf den arbeitenden Menschen einwirkenden Belastungen beizutragen (Schmidtke, 1993). Die klassische Vorgehensweise zur Bewertung von Arbeitssystemen nutzt das Belastungs-Beanspruchungs-Konzept. Dessen Grundvorstellung ist, daß jeder Arbeitsplatz durch äußere Bedingungen gekennzeichnet ist, die für jedes dort tätige Individuum gleich sind (Belastung), auf die aber, in Abhängigkeit von den individuellen Eigenschaften und Fähigkeiten, verschiedenartig reagiert wird (Beanspruchung). Bei einer genaueren Betrachtung kann hinsichtlich der Belastung zwischen Belastungsgrößen (prinzipiell in Zahlenangaben quantifizierbar), Belastungsfaktoren (prinzipiell nur beschreibbar) und Belastungszeit unterschieden werden. Eine Vorstellung von den die Arbeit beeinflussenden Faktoren bekommt man, indem man die Struktur des Mensch-Maschine-Systems (MMS) betrachtet ( Abb. ). Man erhält sie, wenn man die menschliche Tätigkeit im Hinblick auf die darin enthaltene Information und den damit verbundenen Informationswandel untersucht. Dazu gehören eine Aufgabenstellung bzw. Aufgabe und deren Verwirklichung, die Aufgabenerfüllung bzw. das Ergebnis. Der die Rückmeldung kennzeichnende Pfeil schließt den Regelkreis, der durch das MMS gebildet wird und zeigt, daß der Operateur im allgemeinen in der Lage ist, Aufgabe und Ergebnis miteinander zu vergleichen. Alle Einflüsse, die auf diesen Prozeß einwirken, werden (soweit sie nicht aus prozeß- oder systemimmanenten Einflüssen herrühren) als Umgebungseinflüsse bzw. Umwelteinflüsse bezeichnet.
Das Belastungs-Beanspruchungskonzept läßt sich auf die Belastung durch die Aufgabenstellung und die Belastung durch die Umgebung anwenden. Bei der Analyse der Aufgabenstellung unterscheidet man zwischen Aufgaben mit überwiegend physischem Anforderungscharakter (sog. "körperliche Arbeit"), Aufgaben mit überwiegend mentalem Anforderungscharakter (sog. "geistige Arbeit") und Aufgaben mit gemischtem Anforderungscharakter (sog. "gemischte Arbeit"). Bei der Analyse der Umgebungseinflüsse (Umweltergonomie) unterscheidet man physikalische Umwelteinflüsse, die sich meßtechnisch erfassen lassen sowie ihre Auswirkungen auf den Menschen, die quantitativ bewertet werden können (Beleuchtung, Lärm, mechanische Schwingungen, Klima, giftige Gase und Dämpfe, Strahlungsbelastung, Staub, Schmutz und Nässe) und soziale Umwelteinflüsse, die sich einer physikalisch-meßtechnischen Erfassung prinzipiell entziehen und folglich mit anderen Methoden analysiert werden müssen (Aufgabe der Arbeitssoziologie, zum Teil auch der Arbeitspsychologie). Ein weiteres Teilgebiet der Ergonomie ist die Analyse des Mensch-Maschine-Systems (MMS) im engeren Sinne. Diese Analyse kann einerseits im Hinblick auf die geometrische Auslegung des Arbeitsplatzes und der Arbeitsmittel geschehen (anthropometrische Arbeitsplatzgestaltung) und andererseits im Hinblick auf den Informationsfluß im Mensch-Maschine-System (Systemergonomie). Die anthropometrische Arbeitsplatzgestaltung bezieht sich auf die Gestaltung des Seh-, Greif- und Fußraumes, von Körperunterstützungen (z.B. Sitze), sowie auf die Auslegung und Anordnung von Anzeigen und Stellteilen. Neben der Kenntnis der relevanten sinnesphysiologischen Grenzen und Bedingungen (z.B. Auflösungsvermögen des Auges, Bewegungsgenauigkeit der Extremitäten), die für die Gestaltung von Anzeigen und Stellteilen notwendig sind, spielt für die Gestaltung des Greif- und Fußraumes und von Körperunterstützungen insbesondere die unterschiedliche Größe der Menschen eine vorrangige Rolle. Durch die Perzentilierung der einzelnen Körpermaße versucht man, diese Problematik systematisch zu handhaben. Zur Erleichterung der oftmals komplexen geometrischen Gestaltungsaufgaben wurden darüber hinaus computergenerierte geometrische Menschmodelle (3D-Modelle) entwickelt, die eine Konstruktion von Arbeitsplätzen im CAD erlauben.

Systemergonomie
Die prinzipielle Struktur der Einbindung des Menschen in ein komplexes MMS kann mittels der Systemanalyse untersucht werden. Ihr Ziel ist, Auslegungsanforderungen für die Mensch-Maschine-Interaktion im Rahmen der Spezifikation des MMS oder Hinweise für mögliche Verbesserungen bei bestehenden Systemen zu erhalten. Eine wesentliche Vorgehensweise der Systemergonomie ist, die Elemente des Systems und ihre Beziehungen untereinander zu bestimmen. Zwei Prinzipien dieser Vorgehensweise sind hervorzuheben: Information wird immer auf ganz bestimmten Kanälen vom Ausgang eines Elements zum Eingang eines anderen übertragen und Elemente sind durch ihre Eigenschaft definiert, Information in einer bestimmten, durch das jeweilige Element festgelegten Weise zu wandeln. Eine fundamentale Besonderheit ist, dabei von der physikalischen Natur der Elemente und ihrer Wechselwirkung abzusehen und nur die formale Struktur dieser Wechselwirkung und die Art des Informationswandels durch die Elemente zu untersuchen. Hinsichtlich der wissenschaftlichen Methode und der damit erreichten Ergebnisse kann man zwei Vorgehensweisen unterscheiden:
1) Deterministische Betrachtung: Beschreibt man die Eigenschaften der Elemente innerhalb eines Systems durch Funktionen, so läßt sich auf der Basis einer gegebenen Eingangsfunktion eine eindeutig zugeordnete Ausgangs- bzw. Ergebnisfunktion prognostizieren. Wenngleich es in den meisten Fällen schwierig – wenn nicht unmöglich – ist, das Verhalten des Menschen im Sinne mathematischer Funktionen zu beschreiben (in speziellen Fällen geschieht dies als regelungstechnisches Modell in Form z.B. des "paper pilot", heute werden auch sog. kognitive Modelle des Menschen entwickelt), unterstellt man dennoch auch hier das Ursache-Wirkungs-Prinzip. Zumindest ist auf diese Art und Weise der spezifische Einfluß von Maßnahmen (z.B. Veränderungen der Anzeigen bzw. Stellteile) auf die Arbeitsleistung zu prognostizieren. Als ein Spezialgebiet ist die sog. Software-Ergonomie anzusehen, die sich mit der speziellen Anpassung von Computerprogrammen an die Eigenschaften des Menschen befaßt. Sie entwickelt Empfehlungen für die Gestaltung der sog. Benutzeroberfläche (im wesentlichen Anordnung von Information und Bedieneinrichtungen auf der Bildschirmoberfläche) und untersucht die menschengerechte Gestaltung von Bedienabläufen, die durch die Programmstruktur gegeben sind.
2) Zufallsorientierte Betrachtung: Indem die Zuverlässigkeit bzw. Versagenswahrscheinlichkeit der Elemente abgeschätzt, mit den Regeln der Booleschen Algebra unter Berücksichtigung der Systemstruktur verknüpft und die zu erwartende Gesamtausfallwahrscheinlichkeit berechnet wird, können nicht nur die Elemente ausfindig gemacht werden, welche die Gesamtausfallwahrscheinlichkeit besonders stark beeinflussen, es kann auch durch eine Umstellung der Systemstruktur, die natürlich so vorgenommen werden muß, daß die Gesamtfunktion erhalten bleibt, eine Verbesserung der Ausfallwahrscheinlichkeit erreicht werden. Unter Einbeziehung des Menschen kann dieses Vorgehen bis hin zu Veränderungen der Organisation und organisatorischer Vorschriften führen. Diese zufallsorientierte (probabilistische) Bewertung ist auch in der gestalterischen Phase wichtig, da dadurch bedeutende Gestaltungseinflüsse von weniger bedeutenden getrennt werden können. Dies hat insbesondere auf die Abschätzung der Wirtschaftlichkeit einer ergonomischen Maßnahme Einfluß.

Anwendung der Ergonomie
Man unterscheidet häufig speziell zwischen der Produkt- und der Arbeitsplatzergonomie. Bei der Produktergonomie ist es vorrangiges Ziel, einen möglichst benutzerfreundlichen Gebrauchsgegenstand für einen im Prinzip individuell unbekannten Kunden anzubieten. Für die Entwicklung solcher Produkte ist es also wichtig, die Variabilität des Menschen sowohl hinsichtlich seiner anthropometrischen Eigenschaften als auch hinsichtlich seiner kognitiven Eigenschaften zu kennen und in der Gestaltung zu berücksichtigen. Ein aktuelles und neues Forschungsgebiet der Produktergonomie ist die wissenschaftliche Erfassung dessen, was das Komfortempfinden ausmacht. Bei der Arbeitsplatzergonomie geht es darum, menschengerechte Arbeitsplätze in Produktions- und Dienstleistungsbetrieben zu schaffen. Hier ist das Ziel, die Belastung des Mitarbeiters zu reduzieren und zugleich die Leistungsabgabe (Leistung) zu optimieren. Im Gegensatz zur Aufgabenstellung der Produktergonomie sind hier häufig die Mitarbeiter bekannt und es ist dann individuell auf deren Bedürfnisse einzugehen. Da sowohl bei Produkt- wie bei Arbeitsplatzergonomie die oben beschriebenen Methoden der Ergonomie zum Einsatz kommen und da oftmals das "Produkt" des einen Herstellers "Arbeitsmittel" des andern ist, ist eine genaue Trennung zwischen diesen beiden Anwendungsgebiete jedoch praktisch nicht möglich. Vorrangige Anwendungsgebieten, in denen heute systematisch ergonomische Entwicklung betreiben wird, ist der Bereich der Luftfahrt (speziell Cockpitgestaltung der Flugzeuge, Gestaltung der Radarlotsenarbeitsplätze), der Fahrzeuggestaltung (Pkw und Lkw: Cockpitgestaltung; anthropometrische Auslegung der Innenräume, – sog. Packaging; Gestaltung neuer Informationsmittel, durch die Sicherheit, Komfort und individuelle Mobilität verbessert werden sollen), Wartengestaltung (Chemische Anlagen, Kraftwerke; hier spielen vor allem Aspekte der menschlichen Zuverlässigkeit eine wichtige Rolle) und Bürobereich (Gestaltung von Bildschirmen, Bürostühlen, der gesamten Anordnung zum Bildschirmarbeitsplatz, Softwareergonomie). Ein weiteres Spezialgebiet der Ergonomie ist die Erforschung von Grenzwerten für Arbeiten unter besonders schweren Bedingungen wie extremer räumlicher Enge, Kälte, Hitze, Überdruck, extreme Beschleunigungen, Schwerelosigkeit, Katastropheneinsatz u.ä.

Literatur
Luczak, H., Volpert, W., Raithel, A. & Schwier, W. (1987). Arbeitswissenschaftliche Kerndefinition, Gegenstandskatalog, Forschungsgebiete. Edingen-Neckarsulm: RKW, 1987.
Luzak, H: Arbeitswissenschaft. Berlin Heidelberg: Springer, 1998
Schmidtke, H. (1993). Ergonomie. Wien: Carl Hanser München.
REFA (1987) – Verband für Arbeitsstudien und Betriebsorganisation (Hrsg.): Planung und Gestaltung komplexer Produktionssysteme (Methodenlehre der Betriebsorganisation). München: Carl Hanser.

Abb. Ergonomie: Strukturschema menschlicher Arbeit.