Ergonomisches Arbeiten bei BMW: Exoskelett am Arbeitsplatz

BMW nutzt Exoskelette bereits in der Serienfertigung im US-amerikanischen Werk in Spartanburg. Sie unterstützen die Werker bei Überkopf-Arbeiten in der Montage. - Bild: BMW

| von Susanne Nördinger
Aktualisiert am: 26. Jun. 2017

Sie machen stark, sparen Kräfte, entlasten oder unterstützen: Exoskelette – eine Art Roboter zum Anziehen – reduzieren die Körperbelastung von Werkern bei vielen Tätigkeiten und sorgen für mehr Ergonomie.

„Es gibt Arbeitsbereiche, in denen das Heben schwerer Lasten nicht vermieden werden kann“, erläutert Ralf Schick von der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung (DGUV). Ein solches Außenskelett kommt seiner Ansicht nach aber nur dort infrage, wo andere technische Hilfsmittel wie Gabelstapler, Kran oder Vakuumheber nicht zum Einsatz kommen können. Dies sei in der Regel der Fall bei nicht stationären Arbeitsplätzen.

Auf dem Weg zu ergonomischer Arbeit

Bei BMW nutzen Arbeiter im US-amerikanischen Werk in Spartanburg Exoskelette bei der Überkopf-Montage. Die am Oberkörper befestigte Exoskelett-Weste verstärkt die Bewegung der Oberarme bei stark ermüdenden Arbeiten. In den Gelenken der Weste ist eine mechanische Federunterstützung integriert, die die Kraft der Arme erhöht. In Spartanburg sind derzeit 24 Exoskelett-Westen in Arbeitsplätzen der Serienfertigung im Einsatz und weitere 44 werden noch in diesem Jahr hinzukommen.

„Die Nachfrage der Mitarbeiter im Werk Spartanburg nach den Außenskeletten ist sehr hoch, die Rückmeldungen sind positiv“, sagt Christian Dahmen, Exoskelett-Spezialist bei BMW. Viele Mitarbeiter bestätigten, dass ein solches System helfe, ein Ermüden über den Tag zu vermeiden. Die Assistenzsysteme sollen in Zukunft auch  das Leben der Werker an Arbeitsplätzen in Deutschland erleichtern. „Wir sind zuversichtlich, dass wir auch Exoskelette für Überkopfarbeiten bis Jahresende in den deutschen Automobilwerken im Serieneinsatz haben werden“, verrät Dahmen.

Industrie 4.0 - So arbeiten wir in Zukunft

Motor und Sensor als Unterstützung

Aktuell ist noch nicht festgelegt, welche rechtlichen Regelwerke bei einem Exoskelett zum Einsatz kommen. Wie die DGUV mitteilt, dürfen in Euriopa und Deutschland nur sichere Produkte verkauft werden. „Deshalb sind zuerst die Hersteller in der Pflicht“, sagt Schick von der DGUV.

Aus Sicht von Schick müssen Exoskelett-Hersteller an erster Stelle die Bedingungen und Anforderungen der EG-Maschinenrichtlinie 2006/42/EG erfüllen. „In Deutschland erfolgte die Umsetzung dieser EG-Richtlinie durch das Produktsicherheitsgesetz und die darauf gestützte Maschinenverordnung – kurz 9. ProdSV“, erläutert Schick.

Wie Dahmen von BMW berichtet, steht beim Einsatz neuer Assistenzsysteme der konkrete Nutzen im Vordergrund. „Wir binden in unsere Bewertung die betroffenen Mitarbeiter ein“, sagt der Exoskelett-Experte. Grundsätzlich wird geprüft, ob ein Assistenzsystem dem Menschen hilft, den analysierten Arbeitsumfang in ergonomisch günstigerer Haltung zu erfüllen.

Nur wenn die Mitarbeiter mit einem klaren ‚ja‘ grünes Licht geben, starte man in eine Pilotphase mit ausgiebigem Testbetrieb. „Unsere Arbeitssicherheitsexperten prüfen gemeinsam mit dem Hersteller, ob die Voraussetzungen zur CE-Kennzeichnung erfüllt sind“, berichtet Dahmen. Nach einer Sicherheitsbeurteilung dokumentiere man detailliert die Einsatzbedingungen und unterweise die Mitarbeiter für jeden Arbeitsplatz.

Eine aktuelle Studie von ABI Research prognostiziert dem Exoskelett bereits für das Jahr 2025 ein Marktvolumen von 1,9 Mrd US-Dollar. „Das Exoskelett ist die technologische Weiterentwicklung, um Mensch und Maschine in der Industrie 4.0 sinnvoll und produktiv zusammenzuführen“, sagt Dr. Peter Heiligensetzer, CEO von German Bionic Systems.

Signifikant ist aus seiner Sicht aber vor allem der gesamtgesellschaftliche Nutzen, der durch die Reduzierung von Kosten im Gesundheitswesen bei gleichzeitiger Steigerung der Produktivität erzielt werde. Als erster deutscher Hersteller bringt die Firma nun mit GBS Cray ein Exoskelett für  Arbeiten in der Industrie auf den Markt.

Christian Dahmen, Spezialist für Exoskelette
"Wir sind zuversichtlich, dass wir auch Exoskelette für Überkopfarbeiten bis Jahresende in den deutschen Automobilwerken im Serieneinsatz haben werden", sagt Christian Dahmen, Spezialist für Exoskelette bei der BMW Group. - Bild: BMW

Kein Problem für das Skelett mehr

Bereits im Industrieeinsatz ist der sogenannte Airframe des US-amerikanischen Herstellers Levitate. „So weit wir wissen, bieten wir das leichteste Oberkörper-Exoskelett weltweit“, sagt Joseph Zawaideh, VP Marketing & Business Development. Das Device sei für den Menschen komfortabel und leicht genug, um es am Arbeitsplatz den ganzen Tag zu tragen.

Das An- und Ausziehen dauert nur ein paar Sekunden. Die Kraftunterstützung für die Muskeln wird mit dem Airframe nur aktiviert, wenn der Nutzer die Arme hebt. Senkt man die Arme, entfällt der Support automatisch wieder. „Wir sind überzeugt, dass die Werker vergessen, dass sie das Exoskelett tragen“, so Zawaidehs Fazit.

Ein weiteres Beispiel ist das Exoskelett von Laevo aus den Niederlanden, das auch in der Industrie genutzt wird. Die tragbare Rücken- und Bruststütze verringert das Oberkörper-Gewicht und somit die Belastung auf den unteren Rücken.

Seine flexible Struktur bietet gute Unterstützung bei vorgebeugten Haltungen, lässt für den Träger jedoch Laufen, Drehen, Strecken und in Kombination mit einem federnden Scharnier Bücken bis zur Erde zu. Rund 400 Exoskelette hat Laevo laut CEO Boudewijn Wisse bereits verkauft.   Anwender kommen etwa aus den Branchen Automotive und Logistik.

4 Beispiele:

Diese Exoskelette erleichtern die Arbeit und schonen die Gesundheit

Beispiel 1: CBS Cray
German Bionic Cray
Das Exoskelett GBS Cray stammt von German Bionic Systems aus Augsburg. Es unterstützt den unteren Rücken und entlastet den Menschen speziell beim Heben von Lasten mit mehr als acht Kilogramm. Es eignet sich aktuell für Mitarbeiter zwischen 1,60 Meter und zwei Meter Körpergröße. - Bild: GBS
Beispiel 2: Laevo V2
Laveo V2
Laevo ist eine tragbare Rücken- und Bruststütze, die vorgebeugtes Arbeiten und das Ausführen vieler Hebebewegungen unterstützt. Die tragbare Struktur verringert das Gewicht des Oberkörpers und somit die Belastung auf den unteren Rücken. - Bild: Laveo
Beispiel 3: Chairless Chair
Chairless Chair
Nonee aus der Schweiz hat mit dem Chairless Chair ein Exoskelett für den Unterkörper entwickelt. BMW hat die ‚Sitzhilfe zum Anschnallen‘ bereits in deutschen Werken getestet. - BIld: BMW
Beispiel 4: Airframe
Airframe
Das Exoskelett des US-amerikanischen Herstellers Levitate senkt die muskulären Anstrengungen im Bereich Schulter, Nacken und Rücken. Es eignet sich zum Beispiel für die Überkopf-Montage. - Bild: Levitate

Exoskelett: Das müssen Sie beim Einsatz beachten

Ralf Schick, DGUV: „Grundsätzlich hat der Arbeitgeber laut Arbeitsschutzgesetz die Pflicht, an allen Arbeitsplätzen im Unternehmen auftretende Gefährdungen für die Beschäftigten zu ermitteln, zu beurteilen und Schutzmaßnahmen abzuleiten. Daher ist eine Gefährdungsbeurteilung immer notwendig.

Im Arbeitsschutzgesetz steht auch, dass individuelle Maßnahmen nachrangig zu anderen Maßnahmen sind. Da wir Exoskelette als personengebundene Maßnahmen einordnen und damit als individuelle Maßnahmen, stehen sie an letzter Stelle des im Arbeitsschutz geltenden ‚TOP-Prinzips‘. Das heißt, zunächst sind alle technischen und organisatorischen Maßnahmen auszuschöpfen, um die Handhabung schwerer Lasten zu vermeiden. Sollte dies nicht möglich sein, ist der Einsatz eines Exoskeletts als personengebundene Maßnahme durchaus sinnvoll.

Hierbei sind dann die Anforderungen der Verordnung über Sicherheit und Gesundheitsschutz bei der Benutzung persönlicher Schutzausrüstungen bei der Arbeit zu erfüllen. Sie ist die Umsetzung der europäischen Richtlinie 89/656/EWG über Mindestvorschriften für Sicherheit und Gesundheitsschutz bei der Benutzung persönlicher Schutzausrüstung in deutsches Recht. Die PSA-Benutzungsverordnung regelt die Auswahl, Bereitstellung, Wartung, Reparatur, den Ersatz sowie die Lagerung von persönlichen Schutzausrüstungen durch den Arbeitgeber für alle Tätigkeitsbereiche.

Der Arbeitgeber wird ferner verpflichtet, die Beschäftigten über die sicherheitsgerechte Benutzung der PSA zu unterweisen.“