Was kann ein Exoskelett?

Mit dem aktiven Schulter-Exoskelett S700 geht’s leichter!

„Das S700 entlastet meine Schultern und macht meine Arbeit wesentlich einfacher!“

-- Rene Cybala, Wartungsmonteur für Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik

Überkopfarbeit leicht gemacht

Ob eine schwere Kiste aus dem Regal nehmen oder Deckenbeleuchtung installieren – ständige Überkopfarbeit belastet. In vielen Berufen in Industrie, Logistik und Handwerk lässt sich diese Arbeit trotz moderner Automatisierungslösungen nicht vermeiden. Der Mensch bleibt in puncto Flexibilität oft unersetzlich. Daher sind Betriebe in der Verantwortung, Arbeitsplätze ergonomischer zu gestalten, um die Gesundheit und Leistungsfähigkeit ihrer Mitarbeitenden zu erhalten.

Starke Unterstützung für starke Mitarbeitende - Exoskelette in der Praxis

Eine innovative und effektive Lösung sind Exoskelette: Sie unterstützen Mitarbeitende bei körperlich anspruchsvollen Tätigkeiten. Dies erhöht die Attraktivität der Jobs und trägt zur langfristigen Leistungsfähigkeit der Belegschaft bei.

Lesen Sie den Praxisbericht unseres Kunden und erfahren Sie, wie das aktive Schulter-Exoskelett S700 sein Wohlbefinden und seine Produktivität verbessert.

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Passive und aktive Exoskelette unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Art der Energiequelle. Daraus ergeben sich passende Anwendungsmöglichkeiten, bei denen die Vorteile der jeweiligen Variante optimal ausgenutzt werden können. Wichtig ist deshalb eine genaue Analyse der gewünschten Wirkung, individueller Umstände der Arbeitsstätte und der Anforderungen für den jeweiligen Einsatzweck. Um eine fundierte Einschätzung treffen zu können, findet sich unten eine detaillierte Gegenüberstellung der Varianten.

Inhalt

• Passive Exoskelette: Funktionsweise
• Aktive Exoskelette: Funktionsweise
• Gegenüberstellung und Einordnung in den Praxiskontext
• Passive Exoskelette: Charakteristika im Praxisbetrieb
• Aktive Exoskelette: Charakteristika im Praxisbetrieb
• Zusammenfassung und Übersicht  

Passive Exoskelette: Funktionsweise

Ein passives Exoskelett erhält seine Energie über die Vorspannung einer Federmechanik oder eines Gummizugs, die über die eigene Muskelkraft nach jeder Kraftunterstützung in der entgegengesetzten Richtung in das Exoskelett zurückgeführt werden muss. Die Spannkraft muss also jeweils überwunden werden. In der Folge wird die Kraft umverteilt und steht für die nächste Lastbewegung wieder zur Verfügung. Dadurch wird die Belastung besser auf natürliche Bewegungsabläufe des menschlichen Körpers angepasst. Zur Veranschaulichung ein Beispiel:

Das Exoskelett steuert beim Überkopf-Hebevorgang Kraft hinzu und stützt den Bewegungsapparat um Schultern und Arme. In der Abwärtsbewegung wird die Aktuatorik für den nächsten Hebevorgang durch den Nutzer wieder „gespannt“.

Die verfügbare Unterstützungsleistung des passiven Exoskeletts ist damit durch die von den Anwendern aufzubringende Kraft zur Vorspannung des Systems begrenzt. Für höhere Unterstützungsleistungen, bspw. beim Bewegen von schweren Lasten, müssten auch höhere Vorspannungen generiert werden. Das bietet nicht für alle Arbeitsvorgänge eine optimale Lösung, vor allem, wenn repetitive Bewegungen ein häufiges Vorspannen der Systeme erfordern. Hierbei könnten durch die Häufigkeit des Spannvorganges eigenständige Ermüdungserscheinungen in der Muskulatur auftreten, durch die die körperliche Entlastung geringer ausfällt als erhofft

Am besten lässt sich ein passives System einsetzen, wenn beispielsweise Werkzeug auf einer gewissen Höhe länger gehalten werden muss. Das Exoskelett kann so eingestellt werden, dass es der zu hebenden Gewichtskraft des Werkzeugs ein Äquivalent entgegensetzt und diese neutralisiert. Da der Spannvorgang dadurch nicht so häufig durchgeführt werden muss, ergibt sich eine effektive Kraftersparnis.

Aktive Exoskelette: Funktionsweise

Aktive Exoskelette setzen dagegen auf eine eigene Energiequelle. Diese kann bspw. aus elektrischen Akkus oder Drucklufttanks bestehen, die Elektromotoren oder Pneumatik-Zylinder (andere Formen der Aktuatorik sind auch denkbar) mit Energie versorgen. Geregelt wird das über eine Steuerung und entsprechende Bedienelemente. Durch die zusätzlichen Bauteile haben aktive Exoskelette im Vergleich zur passiven Variante ein etwas höheres Eigengewicht. Je nach Zweck und Einsatzort kann das aber auch durch die Wahl von kabel- oder schlauchangebunden Energiequellen deutlich reduziert werden, zum Beispiel durch das reguläre Stromnetz oder ein Hallendruckluftsystem. Hierdurch sinkt zwar die freie Mobilität, die aber nicht immer ein relevantes Kriterium sein muss.

Gegenüberstellung und Einordnung in den Praxiskontext

Es zeigt sich: Die Entscheidung für ein passives oder aktives Exoskelett wird durch die Rahmenbedingungen der Arbeitsstätte und die individuell benötigten Tätigkeiten bedingt.

Passive Exoskelette: Charakteristika im Praxisbetrieb

Passive Systeme sind auf einen festgelegten Kraftverlauf ausgelegt, da die Federkennlinie des Exoskeletts Winkel und Kraftwirkung bestimmt. Die Unterstützungscharakteristik wird dann durch die Kombination des kinematischen Aufbaus von Anlenkung und Hebelarmen bestimmt.

Häufig ist die Vorspannung variabel und kann anhand von Rändelmuttern oder Werkzeugen in Bezug auf Kraftniveau und maximale Federkraft individuell eingestellt werden.

Das erlaubt zwar eine Anpassung der Unterstützungscharakteristik, allerdings nicht während des Arbeitsprozesses. Je nach Aufbau und Systemgestalt muss das passive Exoskelett dafür abgenommen und teilweise umgebaut werden, was zeitintensiv und häufig nicht praktikabel ist. Eine variable Gestaltung der Kraftfreigabe über den Bewegungsverlauf entfällt, weshalb sich solche Systeme besonders für gleichbleibende, aber weniger für Arbeitsprozesse mit hoher Varianz eignen.

Aktive Exoskelette: Charakteristika im Praxisbetrieb

Wie bei den passiven Varianten, weisen auch aktive Exoskelette systemspezifische Arten und Richtungen der Kraftentfaltung auf. Sie werden durch die verwendeten Aktoren und den kinematischen Aufbau bedingt. Die Steuerung erlaubt innerhalb der Systemgrenzen dennoch eine Anpassung während des Arbeitsprozesses. Sowohl die Unterstützungsleistung als auch die Kraft in Abhängigkeit zum Gelenkwinkel können zu jedem Zeitpunkt angepasst werden. Zudem ist kein extra Kraftaufwand für die Vorspannung von Federmechanik, Gummizug oder Expander nötig – lediglich für das Verlassen der Halteposition müssen Benutzende noch einen Gegendruck erzeugen. Intelligente Systeme können auch anhand der Bewegungen der Nutzer erkennen, ob eine Unterstützung gewünscht wird – und die Unterstützungsleistung daran anpassen, wodurch bspw. der notwendige Gegendruck noch weiter reduziert werden kann. Gegenüber passiven Systemen sind aktive Exoskelette schwerer – abhängig vom Einsatzzweck kann das jedoch vernachlässigbar sein oder durch stationäre Energieversorgung ausgeglichen werden.

Zusammenfassung und Übersicht

Im direkten Vergleich aktiver vs. passiver Exoskelette zeigen sich für beide Systemlösungen optimale Einsatzgebiete. Eine Analyse des Arbeitsplatzes zeigt häufig sehr schnell auf, welche Systemlösung für eine ergonomische Verbesserung geeignet ist.

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Bei der Arbeitsgestaltung muss der Arbeitgeber nach dem TOP-Prinzip eine bestimmte Reihenfolge von Schutzmaßnahmen einhalten. Zunächst sind technische Maßnahmen (T) zu ergreifen. Der Arbeitsplatz hat also so gestaltet zu sein, dass Gefahren möglichst gar nicht erst entstehen. Auf organisatorischer (O) Ebene kann dann beispielsweise durch Job Rotation eine Entlastung der Mitarbeitenden erzielt werden. Bleiben nun noch unvermeidbare Gefahren und Belastungen übrig, muss auf persönlicher (P) Ebene nachgebessert werden. Hierzu zählt zum Beispiel Schutzkleidung. Ein Exoskelett kann über die rechtlichen Mindestvorgaben hinaus weitere ergonomische Optimierungen ermöglichen.

Inhalt

• Ausgangslage und Problemstellung bei der Arbeitsplatzergonomie
• Das TOP Prinzip nach §4 Arbeitsschutzgesetz
• Technische Maßnahmen (bspw. ergonomische Gestaltung der Arbeitsstätte)
• Organisatorische Maßnahmen (Job Rotation oder personeller Mehraufwand)
• Persönliche Maßnahmen (Schutzausrüstungen oder Schulungen)
• Zusammenfassung

Ausgangslage und Problemstellung bei der Arbeitsplatzergonomie

Eine Optimierung der Arbeitsplatzergonomie ist in jeglichen körperlich belastenden Berufsfeldern – allen voran in Produktion und Logistik – einer der dankbarsten Hebel zur körperlichen Entlastung der Mitarbeitenden. Das hat einige positive Effekte zur Folge: darunter vor allem weniger Ermüdungserscheinungen.

Mehr Arbeitsplatzergonomie bedeutet im Kern eine Optimierung der Mitarbeitergesundheit und Zufriedenheit mit ihren, auf lange Sicht, positiven Auswirkungen des Kosten-Nutzen-Verhältnisses auf Personalebene.

Dabei geht es einerseits um die um die körperliche Leistungsfähigkeit, die damit gleichermaßen länger aufrechterhalten werden kann, als auch positive Auswirkungen auf die Konzentration. Dies vermag das Fehlerpotenzial zu reduzieren und somit die Arbeitsqualität zu erhöhen. Zudem steigt auch die subjektive Zufriedenheit der Mitarbeitenden, was sowohl für die Anwerbung als auch für das Halten von Personal aus HR-Perspektive erheblich an Bedeutung gewinnt.

Das TOP Prinzip nach §4 Arbeitsschutzgesetz

Das TOP-Prinzip ist eine zentrale Maßgabe, die sich indirekt aus dem §4 Arbeitsschutzgesetz ergibt und eine bestimmte Reihenfolge von Schutzmaßnahmen bedingt. Die Abkürzung TOP schlüsselt sich dabei folgendermaßen auf:

• Technische Maßnahmen – beispielsweise ergonomische Maßnahmen an Maschinen, Lagern oder Fertigungsbändern
• Organisatorische Mittel – beispielsweise Rotationssystem an den Arbeitsplätzen
• Persönliche Maßnahmen – beispielsweise Betriebliches Gesundheitsmanagement, Schutzkleidung oder persönliche Unterstützungssysteme

Die Reihenfolge der Schutzmaßnahmen folgt der rechtlichen Vorgabe, nach der Risiken vom Arbeitgeber direkt an ihrer Quelle entschärft werden müssen. Die Quelle kann das Lager, das Fertigungsband oder eine andere Art von Werkbereich und die zugeordneten Werkzeuge sein. Diese Rahmenbedingungen müssen zuerst optimiert werden. Das heißt vereinfacht zum Beispiel, dass ein Förderband auf ergonomischer Höhe positioniert wird. Danach folgen Organisationsmaßnahmen, wie beispielsweise Job Rotation an unterschiedlich belastenden Arbeitsstätten. Erst danach wird auf persönlicher, individueller Basis angesetzt. Hier kommt die Nutzung von Exoskeletten ins Spiel.

Auf der persönlichen Ebene liegt einiges an weiterem Potenzial für die Arbeitsplatzergonomie. Das gilt besonders, wenn technische und organisatorische Maßnahmen nicht umsetzbar oder nicht weiter optimierbar sind.

Technische Maßnahmen an der Arbeitsstätte

Mit der Ermöglichung ergonomischer Körperhaltungen durch die Arbeitsplatzgestaltung lassen sich Zwangshaltungen und ermüdende Bewegungen zwar theoretisch vermeiden, praktisch ist das aber nicht immer zufriedenstellend umsetzbar. Bspw. muss im Automotive Sektor bei der Montage am Unterboden eines Fahrzeugs Überkopf gearbeitet werden. Es ist hier nicht möglich, das große Werkstück auf die Seite zu legen und ergonomisch vor Mitarbeitenden zu positionieren. Das gilt umso mehr, je größer, schwerer und unhandlicher die Produkte werden.

Als Extrembeispiel: Während Elektrokleingeräte manuell gedreht werden können, ist das mit einem landwirtschaftlichen Fahrzeug, wie einem Mähdrescher ausgeschlossen.

Die technische Ebene des TOP-Prinzips kann also an Grenzen stoßen. Im genannten Beispiel kann durch ein Exoskelett die Überkopfarbeit deutlich erleichtert werden. Die Zwangshaltung führt sonst schnell zu Ermüdung und Verspannung der Arme und der Schultern. Das Exoskelett stützt das Heben mit aktiver oder passiver Kraftwirkung nach oben und sorgt so für konzentrierte und saubere Arbeit über den gesamten Arbeitszeitraum.

Organisatorische Maßnahmen wie Job Rotation und personeller Mehraufwand

Auch organisatorisch können Maßnahmen verwirklicht werden, wenn die technische Ebene ausgeschöpft ist. Es wird geprüft, wie die Belastung des einzelnen Arbeitnehmers reduziert werden kann, indem die Tätigkeit zum Beispiel zeitlich begrenzt oder personell erweitert wird. Möglichkeiten sind längere Erholungspausen, Job Rotation oder mehr Personal für einzelne Arbeitsschritte. Allerdings sind die Ressourcen an Mitarbeitenden häufig knapp und Job Rotation auch von Mitarbeitenden nicht immer gewünscht oder umsetzbar.

Persönliche Maßnahmen für mehr Arbeitsplatzergonomie

Wenn die Analyse zeigt, dass der Arbeitsplatz nicht umgebaut werden kann und die Arbeit sich auch nicht besser organisieren lässt, können Exoskelette genutzt werden, um Belastungen zu reduzieren. Ob sich eine Tätigkeit oder ein Arbeitsplatz dafür eignet, kann durch einen erfahrene Ergonomen bewertet werden. Selbst wenn andere Maßnahmen wie die Erhöhung der Personaldichte oder aufwendige Umbaumaßnahmen an Produktionsanlagen möglich sein sollten, müssen diese nicht immer  die beste Option sein. Die Optimierung der Arbeitsgestaltung auf persönlicher Basis durch ein Exoskelett kann eine ökonomisch sinnvolle Maßnahme sein, mit der eine bessere Ergonomie und Mitarbeiterzufriedenheit erreicht werden kann.

Zusammenfassung

Job Rotation, gesteigerte Personaldichte, technische Umbaumaßnahmen und vieles mehr stoßen bei der Optimierung von Prozessen und Arbeitsplatzgestaltung häufig an harte Grenzen. Es kann an praktischer Umsetzbarkeit oder den Kosten scheitern. Auf persönlicher Ebene bestehen aber effektive Hebel. Mit der Nutzung von Exoskeletten lassen sich etwa in Produktion und Logistik große Erfolge verwirklichen. Das gilt für sicheres, sorgfältiges und produktives Arbeiten, wie für die nach HR-Gesichtspunkten immer wichtigere Zufriedenheit der Mitarbeitenden.

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Physische Belastung macht viele Berufe heute für den Nachwuchs unattraktiver und bestehende Belegschaften fallen durch den Alterungsprozess für solche Tätigkeiten zunehmend weg. Für optimierte Prozesse und zur Steigerung der Attraktivität der jeweiligen Arbeitsplätze stellt sich für Arbeitgeber eine gewaltige Herausforderung. Eine Lösungsmöglichkeit, die physische Belastung zu reduzieren, sind Exoskelette. Sie stützen Rücken und Gelenke bei schweren, dauerhaften und unergonomischen Bewegungen gezielt. Dabei wird der Muskel-Skelett-Apparat individuell für die jeweilige Tätigkeit entlastet. In der Folge steigt die Attraktivität des Arbeitsplatzes, die Zufriedenheit der Mitarbeitenden sowie die Qualität und Effizienz des Arbeitsprozesses.

Inhalt:

• Das Exoskelett in Industrie und vielen anderen Branchen
• Lastenhandhabung
• Arbeit in Zwangshaltungen

Das Exoskelett in Industrie und vielen anderen Branchen

Das Exoskelett ist ein Unterstützungssystem, das die physische Belastung in vielen Arbeitsbereichen reduzieren kann. Besonders in der Industrie taucht eine Vielzahl an verschiedenen belastenden Bewegungen in erzwungenen und unergonomischen Körperhaltungen auf. Zu diesen unergonomischen Abläufen gehören beispielsweise:

• Zu schweres Heben – Kisten, Pakete, Produktionsmaterial, Werkzeug u.v.m.
• Zu langfristige, beständige Belastungen, z. B. durch das Führen schwerer Werkzeuge
• Arbeit in Zwangshaltungen, z. B. über Kopf in Montagelinien
• Langfristige Beanspruchung sensibler Körperpartien der Knie, des unteren Rückens und des Schulterbereichs  

Physische Belastung taucht über die Industrie hinaus aber auch noch in vielen anderen Berufsfeldern auf und führt dort durch ineffiziente Arbeitsprozesse – weil zu belastend und damit schnell ermüdend – zu Beeinträchtigungen der Abläufe. Dazu gehören beispielsweise das Handwerk und im Besonderen auch die Pflege. Gerade in der Sorge um Ältere müssen Mitarbeitende hier häufig hohe Lasten in besonders unergonomischen Haltungen bewegen.

Physische Belastung kommt in zahlreichen Branchen vor und ist besonders bei zunehmendem Altersdurchschnitt in der Belegschaft ein großes Problem. Durch Exoskelette können Abläufe in Industrie, Handwerk sowie zahlreichen anderen Beschäftigungsfeldern optimiert und Probleme vorgebeugt werden.

Durch die Verwendung von Exoskeletten können all diese Probleme entschärft werden. Die Unterstützungssysteme entlasten bei ermüdenden Bewegungen und verteilen die Lasten gleichmäßiger auf die einzelnen Körperregionen. Hierdurch kann insgesamt die Zufriedenheit der Angestellten und deren Arbeitseffizienz gesteigert werden.

Lastenhandhabung

Für die Lastenhandhabung gibt es zahlreiche Hilfsmittel. Viele Automatisierungsprozesse und einfache manuelle Hilfsmittel, wie Hub- oder Rollwägen, können Arbeiten erleichtern. Gerade in komplexen Industrieprozessen kann aber nicht immer alles automatisiert werden, weil die individuelle menschliche Leistung nicht oder noch nicht ersetzbar ist. Exoskelette setzen an einer anderen Stelle des Problems an. Sie ersetzen die menschliche Leistung nicht, sondern optimieren sie. Die Handhabung von Lasten kann individuell auf die jeweilige Arbeit gezielt unterstützt werden.

Beispiel: Müssen Lasten häufig über Kopf gehoben werden, belastet das den Schulterapparat. Ermüdungserscheinungen stellen sich schnell ein, verringern so die Arbeitsqualität und erhöhen die muskuläre Ermüdung. Ein Exoskelett unterstützt die körperliche Kraftwirkung und erleichtert das Heben erheblich.

Je nach Arbeitsprozess kann ein Exoskelett auch individuell angepasst werden. Das gilt für die Intensität der Kraftwirkung wie auch die Ausrichtung der Unterstützung. Es kann wichtig sein, die Schultern zu stützen – beim Heben vom Boden kann das Stützen des Rückens aber wichtiger sein. Geht eine entsprechende Risikobewertung durch den Arbeitgeber voraus, kann das Unterstützungssystem optimal an die Bedürfnisse angepasst werden und die Lastenhandhabung am Arbeitsplatz optimiert werden.

Arbeit in Zwangshaltungen

Zwangshaltungen sind ein besonders großes Problem, weil der menschliche Körper für viele Bewegungen, die in modernen Arbeitsprozessen auftauchen, gar nicht gemacht ist. Dazu gehören physische Belastungen wie die Arbeit über Kopf. Beispielsweise im Bereich Automotive werden Arbeiten am Unterboden von Fahrzeugen durchgeführt, die sich über den Mitarbeitenden befinden. Die Arbeit wird durch das Heben von Werkzeug zusätzlich erschwert. Dem zu hebenden Gewicht kann aber mit einem Exoskelett gezielt entgegengewirkt werden.

Andere Zwangshaltungen sind der Fersensitz, das Knien oder die Hocke. Besonders belastend ist das Arbeiten in der Rumpfvorbeuge. In vielen Formen unnatürlicher Haltungen kann durch physische Unterstützung mit einem Exoskelett entlastet und die Arbeitsqualität sowie Zufriedenheit der Mitarbeitenden verbessert werden.

Zusammenfassung

In Industrie, Handwerk, Logistik, Pflege und vielen anderen Branchen ist die physische Belastung ein Problem, das die Mitarbeitenden und den Arbeitgeber gleichzeitig vor Herausforderungen stellt. Die Arbeitsqualität, Effizienz und Zufriedenheit der Mitarbeitenden können durch Exoskelette verbessert werden. Das begegnet einerseits zunehmenden Personalengpässen und führt zu einer Kostenoptimierung der Prozesse, was letztlich auch die Investitionen amortisieren kann.

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Stehen, Knien, Hocken oder Arbeiten auf und über Schulterniveau: Tätigkeiten, die in unergonomischen Körperpositionen ausgeführt werden müssen, sind eine besondere Belastung von Mitarbeitenden.

Inhalt:

• Wie entsteht eine Zwangshaltung?
• Häufige Zwangshaltungen bei körperlich belastender Arbeit
• Arbeit in Zwangshaltungen – das Exoskelett als mögliche Lösung  

Wie entsteht eine Zwangshaltung?

Zu Zwangshaltungen kommt es, wenn eine Tätigkeit, Arbeitsplatzgestaltung oder ein Arbeitsmittel eine bestimmte unnatürliche Körperhaltung erfordert oder nur geringe bzw. unergonomische Bewegungsmöglichkeiten zulässt. Dabei handelt es sich häufig um extreme Haltungen und Gelenkwinkelstellungen. Es können aber auch vermeintlich normale Körperhaltungen zu Zwangshaltungen werden, sofern Mitarbeitende andauernd in diesen verharren müssen. Man spricht dann von statischen Körperhaltungen. In der Arbeitswissenschaft wird damit ausgedrückt, dass:

• die Haltung über einen Zeitraum von mehr als einer Minute bzw. wiederholend über mehr als zehn Sekunden eingenommen wird und
• hierdurch Muskelgruppen oder einzelne Gelenke einseitig belastet werden und/oder
• eine Durchblutung in Armen und Beinen aufgrund der Körperhaltung eingeschränkt wird.

Gerade beim Verrichten dynamischer Arbeitsschritte in Körperhaltungen mit ungünstigen Gelenkwinkelstellungen entstehen für das menschliche Muskel-Skelett-System starke mechanische Belastungen – insbesondere im Bereich der Gelenke.

Häufige Zwangshaltungen bei körperlich belastender Arbeit

Bestimmte Zwangshaltungen treten gerade bei körperlich belastenden Tätigkeiten besonders häufig auf. Verstärkt lässt sich das im produzierenden Gewerbe, in Transport und Logistik sowie in Handwerk und Baugewerbe beobachten. Konkrete Beispiele sind:

• Arbeiten in Rumpfbeuge – belastet Hüfte, Rücken sowie Lendenwirbel
• Arbeiten im Knien, in der Hocke, im Fersensitz – belastet Nacken, Wirbelsäule sowie Kniegelenke
• Arbeiten über Schulterniveau – ist besonders belastend für Nacken, Schultern sowie Arme

Ein besonders gravierendes Problem ist die Dauer der Zwangshaltungen. Die Muskulatur kann sich nicht ausreichend regenerieren, da der menschliche Körper nicht auf das starre Beibehalten von Körperpositionen ausgelegt ist.

Zwangshaltungen haben in der Folge ebenfalls negativen Einfluss auf die Produktivität am Arbeitsplatz. Sie führen zu einer schlechten Haltungs- und Bewegungskontrolle, Konzentrationsmängeln, einem erhöhten Fehlerrisiko und letztlich zu Leistungs- und Qualitätseinbußen.

Im Hinblick auf die demografische Entwicklung und die Altersstruktur am Arbeitsmarkt wird es für Unternehmen deshalb umso wichtiger, sich mit dieser Problemstellung intensiv auseinanderzusetzen, um die Arbeitsfähigkeit der Belegschaft langfristig zu sichern.

Arbeit in Zwangshaltungen – das Exoskelett als mögliche Lösung

Ergonomisch abgestimmte Hilfsmittel wie Exoskelette können den mit Zwangshaltungen verbundenen körperlichen Belastungen entgegenwirken. Exoskelette liefern dem Muskel-Skelett-System gezielte Unterstützung und reduzieren Überlastungen bzw. verteilen externe Lasten gleichmäßiger auf den Körper. Im Ergebnis kann dies bedeuten:

• Reduzierung des ermüdungsbedingten Verletzungsrisikos
• Erhöhung der Arbeitsqualität
• Steigerung der betrieblichen Produktivität
• Attraktivere Arbeitsplätze für bestehende Arbeitskräfte und Nachwuchs

Zusammenfassung

An bestimmten Arbeitsplätzen lässt sich eine Zwangshaltung nur schwer vermeiden. Innovativer Exoskelette bieten eine Lösungsmöglichkeit. Sie reduzieren die körperlichen Belastungen bei fordernden Tätigkeiten sowie Zwangshaltungen und unterstützen anstrengende Bewegungsabläufe. Dadurch werden Mitarbeitende entlastet, die Produktivität und Zufriedenheit gefördert sowie positive Perspektiven für den Arbeitsplatz geschaffen.

Die Lastenhandhabung ist in vielen Branchen eine der größeren Herausforderungen für Mensch und Prozess. Körperlich belastende Tätigkeiten wie das Heben und Tragen von Werkzeugen oder das Schieben und Ziehen von beladenen Rollwagen gehören dazu, wie auch komplexe Montagetätigkeiten in und über Schulterhöhe. Diese verlangen dem Körper einiges ab. Belastungen durch Last- oder Werkzeuggewichte lassen sich meist nur schwer reduzieren, weshalb effektive Unterstützungssysteme bereitzustellen sind. Dadurch werden Mitarbeitende körperlich entlastet und gleichzeitig Arbeitsabläufe verbessert, da Ermüdungserscheinungen erst deutlich später eintreten – eine Win-win-Situation für Arbeitgeber und Arbeitnehmende. Im Rahmen vieler körperlich belastender Tätigkeiten eignet sich die Verwendung von Exoskeletten als Lösungsmöglichkeit für dieses Problem.

Inhalt:

• Häufige Herausforderungen bei der Lastenhandhabung  
• Exoskelett als Lösungsmöglichkeit
• Konkrete Einsatzbeispiele von Exoskeletten bei der Lastenhandhabung
• Arme, Schultern, Nacken
• Besondere Beanspruchung des Rückens

Häufige Herausforderungen bei der Lastenhandhabung

In Produktionsstätten, Lageristik und Logistik müssen Güter, Werkstoffe und vieles mehr bewegt werden. Diese häufig schweren und unhandlichen Güter stellen die Mitarbeitenden vor große körperliche Herausforderungen. Das gilt vor allem für Dauerbelastungen. Die äußeren Bedingungen haben zur Folge, dass die Arbeit als unattraktiv wahrgenommen wird. Die häufigsten Formen der Lastenhandhabung sind:

• Heben und Tragen – z. B. von Werkzeugen und Rohstoffen
• Tragen – alles von Baumaterialien bis hin zu Paketen
• Schieben und Ziehen – Rollcontainer, Hubwagen und andere Transportbehälter

Dazu kommen zahlreiche Arbeiten in Zwangshaltung. Damit ist gemeint, dass unergonomische Haltungen oder Bewegungen eingenommen werden müssen. In diesen wird der muskuloskelettale Apparat kurzzeitig oder dauerhaft belastet oder es müssen komplexe Handlungen durchgeführt werden, bei denen etwa schwere Werkzeuge über Kopf gehalten werden müssen.

Exoskelett als Lösungsmöglichkeit

Für die Lastenhandhabung in ebenen Fabrikhallen, Lagerkomplexen und Ähnlichem gibt es eine Vielzahl von Hilfsmitteln und Automatisierungslösungen, die den Mitarbeitenden das Leben erleichtern. Allerdings ist das nicht immer wirtschaftlich und je nach Arbeitsbereich auch nicht immer praktikabel. Das liegt beispielsweise an der immobilen Platzierung von Hilfsmitteln wie Kränen und Liftern. Solche statischen Lösungen werden der Komplexität vieler Arbeitsabläufe leider nicht immer gerecht. Die Flexibilität menschlicher Arbeit ist und bleibt in vielen Bereichen unverzichtbar. Zur Lösung dieses Problems kann der Mensch selbst mit ergonomischen Hilfsmitteln ausgestattet werden.

Belastungen zu reduzieren, bietet einen Mehrwert auf vielen Ebenen gleichzeitig. Weniger Ermüdung durch eine ergonomische Unterstützung bei der Lastenhandhabung kann nicht nur Arbeitsqualität und Produktivität fördern. Zusätzlich steigt die Attraktivität des Arbeitsplatzes und es wird zunehmendem Nachwuchsmangel begegnet.

Eine Möglichkeit ist das Exoskelett. Dieses bietet je nach Bauart eine Verstärkung der eigenen Muskelkraft (aktiv) oder einen Kraftausgleich von schwächeren Muskelpartien auf kräftigere Körperpartien (passiv). Dabei wird die Flexibilität individueller menschlicher Arbeit gewahrt, die Belastungen des menschlichen Körpers werden jedoch ausgeglichen.

Konkrete Einsatzbeispiele von Exoskeletten bei der Lastenhandhabung

Über ein Exoskelett können Teile des Bewegungsapparates gezielt gestützt werden. Man unterscheidet aktive und passive Varianten. Aktive Exoskelette verfügen beispielsweise über elektrische Antriebe, die zusätzlich Kraft in den Bewegungsablauf zuführen und individuelle Unterstützung für unterschiedliche Tätigkeiten bieten. Passive Außenskelette werden meist mechanisch betrieben, etwa über Federsysteme. Unabhängig von der Bauart wird in beiden Fällen nicht nur die Bewegung selbst erleichtert, sondern es lässt sich auch Fehlhaltungen vorbeugen. Gerade in repetitiven Produktionsabläufen reduzieren sie dadurch die Beanspruchung der Mitarbeitenden.

Arme, Schultern, Nacken

Hier stehen vor allem Arbeiten im Vordergrund, die Überkopf oder auf Schulterhöhe stattfinden müssen. Das gilt für das Heben von Gegenständen in Regale genauso wie für die Überkopf-Montage, z. B. am Unterboden von Kraftfahrzeugen im Automotive-Sektor. Bei solchen Arbeiten liegt die Hauptschwierigkeit im langen Hochhalten von Werkzeug und Werkstoffen. Durch das Exoskelett werden die Extremitäten gestützt und Mitarbeitende können sich voll auf ihre Arbeit konzentrieren, ohne schnell zu ermüden.

Besondere Beanspruchung des Rückens

Bei nahezu allen Lastenhandhabungen wird der Rücken beansprucht. Das gilt vor allem für den Hüftbereich. Bei jeglichen Arbeiten, bei denen häufig Lasten gehoben werden müssen, lohnt es sich, diesen Körperbereich mit einem Exoskelett zu stützen.

Zusammenfassung

Logistik, Produktion und Handwerk benötigen für zahlreiche Arbeiten flexible und individuelle Lösungen zur besseren Durchführbarkeit zahlreicher schwerer Tätigkeiten, die mit der Lastenhandhabung zusammenhängen. Exoskelette können dabei helfen. Das gilt für das Stützen von Rücken, Schultern und Nacken beim Heben, Ziehen und Schieben von Waren bzw. auch beim Bewegen von Transportmitteln wie Hubwagen oder Rollcontainern. Dazu kommt das langfristige Anheben von Werkzeugen, z. B. in Produktionslinien mit Überkopfarbeit. Mit einem Exoskelett werden Belastungen reduziert. Für Mitarbeitende wird der Arbeitsplatz dadurch attraktiver, weniger ermüdend und angenehmer, was sich auch durch eine höhere Arbeitsqualität positiv auf den Gesamtprozess auswirkt.

Der demografische Wandel ist nahezu überall deutlich spürbar. Auch die Altersstruktur am Arbeitsmarkt ändert sich dadurch nachhaltig. Unsere Bevölkerung wird im Schnitt immer älter. Das führt vor allem im produzierenden Gewerbe zu zahlreichen Herausforderungen. Hier werden besonders häufig körperlich belastende, manuelle Tätigkeiten ausgeführt. Je älter die Belegschaft wird, desto dringender wird nach Lösungen gesucht, wie auch diese Arbeitnehmer weiterhin effektiv ihre Berufe im Betrieb ausführen können. In diesem Kontext gibt es zahlreiche Möglichkeiten, durch gezielte Maßnahmen eine langfristige Handlungsfähigkeit bis ins Rentenalter sicherzustellen.

Inhalt:

• Bevölkerungsentwicklung in Deutschland allgemein
• Auswirkungen auf den Arbeitsmarkt
• Möglichkeiten, der Altersstruktur am Arbeitsmarkt zu begegnen
• Lösungsmöglichkeiten am Beispiel Exoskelett

Bevölkerungsentwicklung in Deutschland allgemein

Die Bevölkerung wird im Schnitt immer älter und wird außerdem nach mehreren Modellrechnungen des Statistischen Bundesamtes auch perspektivisch sinken. Das Durchschnittsalter erwerbstätiger Menschen in Deutschland ist in den letzten Jahrzehnten deutlich gestiegen und liegt bei knapp 44 Jahren, wobei die Tendenz weiter steigend ist.

Auswirkungen auf den Arbeitsmarkt

Dass die Bevölkerung im Schnitt immer älter wird, wirkt sich logischerweise auch auf die Struktur der Erwerbstätigen aus. Dabei entsteht vor allem für körperlich anspruchsvolle Beschäftigungen ein zusätzlicher Personaldruck, weil diese zunehmend als unattraktiv wahrgenommen werden. So sinkt beispielsweise seit Jahren die Zahl der abgeschlossenen Ausbildungsverträge in Transport und Logistik. Der Nachwuchsmangel ist ein Teil des Problems.

Als Wechselwirkung wird das aber noch dadurch verschärft, dass die Zahl der Erwerbstätigen im Alter zwischen 40 und 50 Jahren laut Statistischem Bundesamt schon seit vielen Jahren stetig sinkt. Ein Grund dafür ist z.B. fachspezifische Arbeitsunfähigkeit, wenn bestimmte körperliche Tätigkeiten in diesem Alter nur noch schlecht oder gar nicht mehr ausführbar sind.

Die Folge ist ein prekärer Mangel an Arbeitskräften, der sich sowohl beim Nachwuchs als auch bei den älteren Kohorten deutlich zeigt. Die Quote der Erwerbstätigen über 50 Jahre steigt zwar, das gilt allerdings kaum für Branchen mit körperlich belastender Arbeit, da diese mit zunehmendem Alter der Beschäftigten auch zunehmend unattraktiver werden.

Möglichkeiten, der Altersstruktur am Arbeitsmarkt zu begegnen

In diesem Zusammenhang ergeben sich zwei Herangehensweisen, die sich gegenseitig ergänzen können:

• Mehr Nachwuchs durch höhere Attraktivität der Tätigkeiten gewinnen sowie
• Arbeitskräfte in mittlerem und höherem Alter binden.

Hierfür bietet sich vor allem eine Optimierung des Arbeitsumfeldes an. Körperliche Tätigkeiten können erleichtert und die Arbeitsplatzergonomie verbessert werden. Durch den Einsatz ergonomischer Hilfsmittel lassen sich dauerhaft hohe muskuläre und gelenkspezifische bzw. einseitige Beanspruchungen reduzieren oder sogar vollständig vermeiden. Solche Maßnahmen sind aber nicht nur für körperlich alternde Beschäftigte mehrwertig, sondern steigern zugleich auch die Attraktivität für Nachwuchskräfte.

Lösungsmöglichkeiten am Beispiel Exoskelett

Schwere körperliche Arbeit kann durch den Einsatz von ergonomischen Hilfsmitteln wie einem leistungsstarken Exoskelett gezielt optimiert werden. Das erleichtert die Tätigkeiten der Angestellten, verleiht ihnen mehr Kraft für belastende physische Arbeiten und hilft so, Müdigkeit und körperliche Ermüdungserscheinungen zu minimieren. Ein Exoskelett unterstützt Bewegungsabläufe aktiv und baut Überbelastungen effektiv ab. Das wiederum sorgt für zufriedene und leistungsfähige Mitarbeitende, mehr Konzentration und kann die Qualitätskosten auf Unternehmensseite positiv beeinflussen.

Zusammenfassung

Die Altersstruktur am Arbeitsmarkt zwingt Unternehmen dazu, einerseits die Attraktivität für potenziellen Nachwuchs zu fördern und andererseits auch bestehendes Personal länger zu binden. Gerade bei körperlich belastenden Tätigkeiten in Industrie oder Logistik spielt das eine immer stärkere Rolle. Durch ergonomische Unterstützung können Überbelastungen gezielt reduziert werden. Exoskelette eignen sich hierzu besonders. Sie fördern die Attraktivität der Tätigkeiten. Mit ihrem Einsatz ist es möglich, gleich auf mehreren Ebenen einen zuverlässigen Mehrwert zu schaffen. Der sich ändernden Altersstruktur in der Gesellschaft und im Arbeitsmarkt kann dadurch strategisch entgegengewirkt werden.

Arbeitgeber stehen vor zahlreichen Herausforderungen am Arbeitsplatz. Die Förderung der Attraktivität der Arbeitsplätze ist dabei Herausforderung und Chance zugleich, denn sie liegt im beiderseitigen Interesse von Unternehmen und Beschäftigten. Alternde Belegschaften und Nachwuchsmangel sind Herausforderungen, die sich durch hohen Krankenstand gegenseitig verstärken. Für Arbeitgeber gilt es hier gezielt und nachhaltig entgegenzuwirken.

Inhalt:

• Problemstellung: Demografische Entwicklung und Altersstruktur am Arbeitsmarkt
• Lösungsmöglichkeiten für Arbeitgeber
• Attraktivität am Arbeitsplatz steigern
• Praxisbeispiel: Konkrete Lösungsmöglichkeit durch Exoskelette

Problemstellung: Demografische Entwicklung und Altersstruktur am Arbeitsmarkt

Unsere Gesellschaft altert zunehmend. Das wirkt sich auch auf den Arbeitsmarkt aus. Diese Herausforderung stellt sich vor allem in Branchen, in denen körperlich belastende Arbeit geleistet wird. Dazu gehören beispielsweise Transport und Logistik wie auch das produzierende Gewerbe. Diese werden von Jüngeren zunehmend als unattraktiv wahrgenommen. Auf der anderen Seite altert das bestehende Personal. Dieses ist zwar reich an Erfahrung, verliert aber zunehmend an körperlicher Fitness.

Der daraus resultierende Arbeitnehmermangel führt zu einer zusätzlichen Belastung der Beschäftigten. Zu den Herausforderungen am Arbeitsplatz gehört deshalb an sehr exponierter Stelle die Verbesserung von Arbeitsbedingungen sowie die gesundheitliche Vorsorge und Gesundheitsförderung der Beschäftigten.

Lösungsmöglichkeiten für Arbeitgeber

Als Handlungsoptionen kann an verschiedenen Stellen investiert werden. Dazu gehört einerseits die grundsätzliche Steigerung der Attraktivität des Arbeitsumfeldes. Sie hilft dabei, ältere Arbeitnehmende  zu binden und nachfolgende Generationen zu werben. Außerdem sollen Beschäftigte, egal welchen Alters, langfristig gebunden werden. Grundvoraussetzung ist, dass diese ihren Beruf überhaupt langfristig ausüben können.

Attraktivität am Arbeitsplatz steigern

Die körperliche Belastung zu reduzieren, begegnet den genannten Herausforderungen auf mehreren Ebenen: Es erleichtert die langfristige Bindung von Arbeitskräften und diese bedeuten nicht zuletzt Erfahrung und sind für Unternehmensstrukturen überaus wertvoll. Zudem wurde meist bereits viel in diese langjährigen Beschäftigten investiert.

Die Attraktivitätssteigerung am Arbeitsplatz ist eine der größten Herausforderungen für Arbeitgeber. Darin liegt jedoch auch viel Potenzial, da so Personalknappheit entgegengewirkt sowie Prozess- und Kostenoptimierung betrieben werden kann.

Für die Nachwuchsgewinnung lautet die Nachricht: Wir sorgen für Euch. Das wird gerade als Zukunftsperspektive immer wichtiger. Dabei geht es aus Sicht künftiger Arbeitnehmenden nicht nur um abstrakte Belastung, sondern auch um Planbarkeit. Wer aufgrund seiner Berufswahl damit rechnen muss, mit hoher Wahrscheinlichkeit seinen Beruf mit 45 Jahren wegen der hohen körperlichen Belastung nicht mehr ausführen zu können, wird sich das noch ein zweites Mal überlegen.

Praxisbeispiel: Konkrete Lösungsmöglichkeit durch Exoskelette

Gerade körperliche Belastungen können effektiv reduziert werden: Exoskelette bieten eine gezielte Unterstützung des Muskel-Skelett-Apparates und sorgen damit für spürbare Entlastung und eine gesteigerte Arbeitsqualität. Die Investition in ergonomische Hilfsmittel rechnet sich deshalb auf mehrfache Art und Weise, denn sie

• sorgt für mehr Kraft im Arbeitsalltag,
• reduziert Ermüdung,
• verbessert die Attraktivität des Arbeitsplatzes,
• sorgt für zufriedene Arbeitnehmende und
• verringert die Qualitätskosten für das Unternehmen.

Zusammenfassung

Mit der Nutzung von Exoskeletten zur Unterstützung von körperlich belastender Arbeit lassen sich zahlreiche Mehrwerte verwirklichen, die sich positiv auf Personalmanagement und Prozessoptimierung auswirken. Nötig wird ihre Verwendung aufgrund der sich verändernden Altersstruktur in der Gesellschaft und auf dem Arbeitsmarkt, gepaart mit mangelnder Attraktivität körperlich belastender Tätigkeiten für jetzige und zukünftige Arbeitnehmende. Mit der Verwendung von Exoskeletten lässt sich eine vielseitige Win-win-Situation erzeugen, die sowohl Arbeitnehmern als auch Arbeitgebern nützt und sich spätestens mittelfristig rechnet.