Die demographische Entwicklung sowie der daraus resultierende Fachkräftemangel sowie die steigende Anzahl an arbeitsbedingten Muskel-Skelett-Erkrankungen stellen Industrieunternehmen vor große Herausforderungen. Eine mögliche Lösung könnten Exoskelette darstellen, welche als außen am Körper getragene Assistenzsysteme der Träger:in zusätzliche Kraft und Ausdauer verleihen und vor Überbelastung schützen können. Exoskelette finden bereits Anwendung in verschiedenen Bereichen wie der Medizin oder der Militärtechnik und könnten auch in der Industrie eine Möglichkeit darstellen, um die körperliche Belastung der Arbeiter:innen zu reduzieren und somit die Arbeitsbedingungen zu verbessern.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, welche qualitativen und quantitativen Kriterien es gibt, um vor der Implementierung von Exoskeletten zu überprüfen, ob diese sinnvoll im jeweiligen Firmenkontext einsetzbar sind. Hierfür wurden zunächst die Motive für den Einsatz und die Wirkungen von Exoskeletten in der Produktion erörtert. Darüber hinaus wurde eine ausführliche Literaturrecherche durchgeführt, um zu berücksichtigende Kriterien bei der Implementierung zu identifizieren und zu kategorisieren.
Die herausgearbeiteten qualitativen und quantitativen Kriterien, die bei der Entscheidung für oder gegen den Einsatz von Exoskeletten zu berücksichtigen sind, beinhalten unter anderem ergonomische Anforderungen, die Kosten-Nutzen-Analyse, die Akzeptanz der Mitarbeiter:innen von Exoskeletten und die Auswirkungen auf die Arbeitssicherheit.
Zusätzlich wurde eine Visualisierung angefertigt, welche die in der Literaturrecherche gefundenen Kriterien abbildet. Diese Visualisierung gliedert sich in die Bereiche "Kriterien zur Nutzer:innenakzeptanz", "finanzielle Kriterien", "rechtliche Kriterien" und "Kriterien, die grundsätzlich für die Benutzung von Exoskeletten erfüllt sein müssen". Jeder dieser Bereiche wurde dabei zunächst definiert und dann mittels qualitativer und quantitativer Methoden untermauert, um eine umfassende Bewertung von Exoskeletten mithilfe der in der Literatur verwendeten Methoden zu ermöglichen.
Das Ergebnis dieser Arbeit ist ein Kriterienkatalog, welcher bei der Entscheidung hinsichtlich einer Investition in Exoskelette eine vielseitige Betrachtung ermöglicht. Außerdem wurden Ansätze erörtert, wie eine Weiterentwicklung des genannten Kriterienkataloges in Form eines Frameworks im Zuge einer weiteren wissenschaftlichen Arbeit aussehen könnte.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Ausgangssituation und Problemstellung
1.2 Forschungsfrage und Zielsetzung
1.3 Aufbau der Arbeit
2 Grundlagen und Stand der Forschung
2.1 Mensch und Organisation in der Produktion
2.1.1 Demografischer Wandel
2.1.2 Fachkräftemangel
2.1.3 Erkrankungen am Arbeitsplatz
2.2 Exoskelette im industriellen Einsatz
2.2.1 Definition und Klassifizierung
2.2.2 Anforderungen an Exoskelette
2.2.3 Effekte beim Einsatz von Exoskeletten und Stand der Forschung
3 Systematische Literaturrecherche
3.1 Vorgehensweise und Rahmenbedingungen
3.2 Durchführung der Recherche
3.2.1 Entwicklung des Rechercheprotokolls und der Suchstrategie
3.2.2 Suche der Literatur
3.2.3 Snowballing und Connected Papers
3.2.4 Bewertung und Zuordnung der Literatur
4 Auswertung und Resultat der systematischen Literaturrecherche
4.1 Überblick über die analysierte Literatur
4.2 Evaluierungskriterien zur Implementierung von Exoskeletten
4.2.1 Grundsätzliche Kriterien
4.2.2 Finanzielle Kriterien
4.2.3 Rechtliche Kriterien
4.2.4 Kriterien zur Nutzer:innenakzeptanz
4.3 Visualisierung der Entscheidungskriterien
4.4 Forschungslücke im Bereich der Entscheidungsfindung
5 Diskussion der Ergebnisse und Ausblick
5.1 Conclusio
5.2 Diskussion
5.3 Ausblick
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit zielt darauf ab, durch eine systematische Literaturrecherche objektive qualitative und quantitative Entscheidungskriterien für die Implementierung von industriellen Exoskeletten zu identifizieren und bereitzustellen, um Unternehmen bei der Investitionsentscheidung zu unterstützen.
- Demografischer Wandel und Fachkräftemangel in der Produktion
- Grundlagen, Klassifizierung und Anforderungen an Exoskelette
- Systematische Evaluierungsmethoden für den industriellen Einsatz
- Wirtschaftliche Bewertungskriterien (Return on Investment und Return on Prevention)
- Rechtliche Rahmenbedingungen und Nutzerspezifische Akzeptanzfaktoren
Auszug aus dem Buch
2.2.1 Definition und Klassifizierung
Exoskelette verstehen sich als am Körper getragene, mechanische Stützstrukturen und dienen der Träger:in als Unterstützung bei seinen Körperbewegungen. (Bosch et al., 2016) Ursprünglich fand die Exoskelett-Technologie Anwendung im militärischen und medizinischen Bereich, insbesondere zu Rehabilitationszwecken. (BGHM, 2017, S. 1)
In jüngster Zeit wurde jedoch verstärkt das Augenmerk auf den Einsatz in der produzierenden Industrie gerichtet. Im Rahmen dieser Arbeit beziehen sich sämtliche Betrachtungen ausschließlich auf Exoskelette für industrielle Anwendungen. Der bedeutendste Vorteil von Exoskeletten liegt in der Vereinigung von Flexibilität und Leistungssteigerung. Insbesondere dann, wenn konventionelle technische Lösungen nicht anwendbar sind, tragen Exoskelette dazu bei, die Lücke zwischen manuellen Tätigkeiten und vollautomatisierter Produktion zu schließen. Industrielle Exoskelette zielen nicht allein darauf ab, den bereits erwähnten Anforderungen und Herausforderungen der industriellen Produktion zu genügen, sondern vorrangig darauf, die körperliche Belastung der Mitarbeiter:innen zu reduzieren und somit arbeitsbedingten Erkrankungen, insbesondere des Muskel-Skelettsystems, entgegenzuwirken und parallel die Leistungsfähigkeit der Mitarbeiter:innen zu steigern. (Bräuning & Kohstall, 2013, S. 34–38; de Looze et al., 2016)
Unter den Möglichkeiten, Exoskelette zu klassifizieren, hat sich die Einteilung in passive und aktive Exoskelette aufgrund ihres Aufbaus und der verbauten Komponenten als am weitesten verbreitet erwiesen. (de Looze et al., 2016; Weidner hoet al., 2020) Aktive Exoskelette werden von einem oder mehreren Aktuatoren angetrieben, die das Muskel-Skelett-System des menschlichen Körpers unterstützen und dadurch den Anwender bei einzelnen oder kombinierten physischen Belastungsfaktoren aktiv mechatronisch unterstützen. (Gopura & Kiguchi, 2009) Die Betätigung der Aktuatoren erfolgt dabei durch pneumatische oder motorische Antriebe, wobei die meisten Systeme modular aufgebaut und erweiterbar sind und somit eine deutlich höhere Komplexität aufweisen als passive Exoskelette. (Yao et al., 2015)
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung erläutert die Problematik des demografischen Wandels und der arbeitsbedingten Erkrankungen und formuliert die Forschungsfragen zur Evaluierung von Exoskeletten.
2 Grundlagen und Stand der Forschung: In diesem Kapitel werden die demografischen Herausforderungen für die Produktion sowie die technischen Grundlagen und Klassifizierungen von Exoskeletten detailliert beschrieben.
3 Systematische Literaturrecherche: Hier wird der methodische Ansatz der systematischen Literaturrecherche dargelegt, dokumentiert und die Auswahl der untersuchten Quellen erläutert.
4 Auswertung und Resultat der systematischen Literaturrecherche: Dieses Kapitel präsentiert die qualitativen und quantitativen Kriterien für die Implementierung, unterteilt in finanzielle, rechtliche und akzeptanzbezogene Faktoren.
5 Diskussion der Ergebnisse und Ausblick: Hier werden die Ergebnisse kritisch reflektiert, offene Forschungslücken adressiert und zukünftige Entwicklungstendenzen für Exoskelette aufgezeigt.
Schlüsselwörter
Exoskelette, Produktion, Ergonomie, Arbeitsplatzgestaltung, Demografischer Wandel, Fachkräftemangel, Arbeitsschutz, Investitionsentscheidung, Return on Investment, Return on Prevention, Nutzerakzeptanz, Systematische Literaturrecherche, Prozessoptimierung, Muskel-Skelett-Erkrankungen, industrielle Assistenzsysteme
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit analysiert Kriterien zur Evaluierung des Einsatzes von Exoskeletten in der industriellen Produktion, um Unternehmen eine fundierte Entscheidungsgrundlage für deren Implementierung zu bieten.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Die zentralen Themen umfassen ergonomische Anforderungen, wirtschaftliche Rentabilität (ROI/ROP), rechtliche Gegebenheiten und die Akzeptanz durch die Mitarbeitenden.
Was ist das primäre Ziel der Forschung?
Das Ziel ist die Identifizierung und Kategorisierung objektiver Entscheidungskriterien, um zu bestimmen, ob ein industrieller Einsatz von Exoskeletten im jeweiligen Firmenkontext sinnvoll ist.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Es wurde eine systematische Literaturrecherche nach wissenschaftlichen Standards, ergänzt durch Snowballing-Methoden und eine visuelle Aufbereitung der Ergebnisse, durchgeführt.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Im Hauptteil liegt der Schwerpunkt auf der Auswertung der Literatur zu Evaluierungskriterien, der Darstellung von Finanzmodellen und der Erarbeitung von Frameworks für eine praxisnahe Entscheidungshilfe.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit lässt sich primär mit Begriffen wie Exoskelette, Ergonomie, Investitionsentscheidung, industrielle Produktion und Arbeitsschutz charakterisieren.
Welche Rolle spielt das "Magische Dreieck" für die Entscheidung?
Dass "Magische Dreieck" verdeutlicht das Spannungsfeld zwischen Kosten, Zeit und Qualität in der Produktion, was als Basis für die wirtschaftliche Bewertung von Exoskeletten dient.
Warum spielt die Nutzerakzeptanz eine so wichtige Rolle?
Ohne Akzeptanz durch die Arbeitnehmer:innen wird das Potenzial einer technischen Assistenzlösung nicht voll ausgeschöpft; daher ist die Einbindung der Anwender entscheidend für den Erfolg der Implementierung.
Wie unterscheidet sich die Arbeit von herkömmlichen Studien?
Die Studie geht über die reine technische Beschreibung hinaus, indem sie spezifisch nach objektiven Entscheidungskriterien sucht, die bisher in der Forschung oft nur fragmentarisch verfügbar waren.
Was schlägt der Autor zur Weiterentwicklung vor?
Der Autor schlägt vor, zukünftig ein Modell zu entwickeln, das unternehmensspezifische Produktionsgegebenheiten gewichtet, um einen verifizierbaren Score für die Investitionsentscheidung zu erhalten.
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- Anonym (Author), 2023, Der Einsatz von Exoskeletten in der Produktion. Empfehlungen und Kriterienkatalog, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1377815
