Händigkeitsgerechte Gestaltung der Mensch-Maschine-Schnittstelle

152 Pages·1996·3.486 MB·German

by  Dr.-Ing. Martin Schmauder (auth.), Dr.-Ing. Martin Schmauder (eds.)

B 6
[}J IT] [TI [IJ
=
Forschung und Praxis
Band 237
Berichte aus dem
Fraunhofer-Institut fOr Produktionstechnik
und Automatisierung (IPA), Stuttgart,
Fraunhofer-Institut fOr Arbeitswirtschaft
und Organisation (lAO), Stuttgart,
Institut fOr Industrielle Fertigung und
Fabrikbetrieb der Universitat Stuttgart und
Institut fOr Arbeitswissenschaft und
Technologiemanagement, Universitat Stuttgart
Herausgeber: H. J. Warnecke und H.-J. Bullinger
Springer
Berlin
Heidelberg
New York
Barcelona
Budapest
Hongkong
London
Mailand
Paris
Santa Clara
Singapur
Tokio
Martin Schmauder
Handigkeitsgerechte
Gestaltung der
Mensch-Maschine
Sch ni ttstelle
Mit 44 Abbildungen und 9 Tabellen
Springer
Dr.-Ing. Martin Schmauder
Fraunhofer-Institut fur Arbeitswirtschait und Organisation (lAO). Stuttgart
Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Dr.-Ing. E. h. H. J. Warnecke
o. Professor an der Universitat Stuttgart
Fraunhofer-Institut fur Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), Stuttgart
Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h. c. H.-J. Bullinger
o. Professor an der Universitat Stuttgart
Fraunhofer-Institut fur Arbeitswirtschait und Organisation (lAO), Stuttgart
093
ISBN-13: 978-3-540-61657-3 e-ISBN-13: 978-3-642-47844-4
DOl: 10.1007/978-3-642-47844-4
Dieses Werk ist urheberrechtlich geschutzt. Die dadurch begrundeten Rechte, Insbesondere
die der Ubersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und
Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfiiltigung auf anderen Wegen
und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser
Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfiiltigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes
ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheber
rechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweiis
gultigen Fassung zuliissig. Sie ist grundsiitzlich vergUtungspflichtig. Zuwiderhandlungen
unterliegen den Stralbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes.
C Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 1996.
Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem
Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daB solche
Namen im Sinne der Warenzeichen-und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten
wiiren und daher von jedermann benutzt werden duriten.
Sollte in diesem Werk direkt oder indirekt auf Gesetze, Vorschriften oder Richtlinien (z. B.
DIN, VOl, VDE) Bezug genom men oder aus Ihnen zitiert worden sain, so kann der Verlag keine
Gewiihr fUr die Richtigkeit, Volistiindigkeit oder Aktualitiit ubernehmen. Es empfiehlt sich, ge
gebenenfalls fur die eigenen Arbeiten die vollstiindigen Vorschriften oder Richtlinien in der
jeweils gultigen Fassung hinzuzuziehen.
SPIN 10548694 6213020-543210
Geleitwort der Herausgeber
Uber den Erfolg und das Bestehen von Unternehmen in einer markt
wirtschaftlichen Ordnung entscheidet letztendlich der Absatzmarkt.
Das bedeutet, moglichst frlihzeitig absatzmarktorientierte Anforde
rungen sowie deren Veranderungen zu erkennen und darauf zu reagie
reno
Neue Technologien und Werkstoffe ermoglichen neue Produkte und er
offnen neue Markte. Die neuen Produktions- und Informationstechno
logien verwandeln signifikant und nachhaltig unsere industrielle
Arbeitswelt. Politische und gesellschaftliche Veranderungen signa
lisieren und begleiten dabei einen Wertewandel, der auch in unse
ren Industriebetrieben deutlichen Niederschlag findet.
Die Aufgaben des Produktionsmanagements sind vielfaltiger und an
spruchsvoller geworden. Die Integration des europaischen Marktes,
die Globalisierung vieler Industrien, die zunehmende Innovations
geschwindigkeit, die Entwicklung zur Freizeitgesellschaft und die
libergreifenden okologischen und sozialen Probleme, zu deren Losung
die wirtschaft ihren Beitrag leisten muE, erfordern von den Flih
rungskraften erweiterte Perspektiven und Antworten, die liber den
Fokus traditionellen Produktionsmanagements deutlich hinausgehen.
Neue Formen der Arbeitsorganisation im indirekten und direkten
Bereich sind heute schon feste Bestandteile innovativer Unterne~­
men. Die Entkopplung der Arbeitszeit von der Betriebszeit, inte
grierte Planungsansatze sowie der Aufbau dezentraler Strukturen
sind nur einige der Konzepte, die die aktuellen Entwicklungsrich
tungen kennzeichnen. Erfreulich ist der Trend, immer mehr den Men
schen in den Mittelpunkt der Arbeitsgestaltung zu stellen - die
traditionell eher technokratisch akzentuierten Ansatze weichen ei
ner starkeren Human- und Organisationsorientierung. Qualifizie
rungsprogramme, Training und andere Formen der Mitarbeiterent
wick lung gewinnen als Differenzierungsmerkmal und als Zukunftsin
vestition in Human Recources an strategischer Bedeutung.
Von wissenschaftlicher Seite muE dieses Bemlihen durch die Ent
wicklung von Methoden und Vorgehensweisen zur systematischen
Analyse und Verbesserung des Systems Produktionsbetrieb ein
schlieBlich der erforderlichen Dienstleistungsfunktionen unter
stlitzt werden. Die Ingenieure sind hier gefordert, in enger Zusam
menarbeit mit anderen Disziplinen, z.B. der Informatik, der Wirt
schaftswissenschaften und der Arbeitswissenschaft, Losungen zu er
arbeiten, die den veranderten Randbedingungen Rechnung tragen.
Die von den Herausgebern geleiteten Institute, das
- Institut fur Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb der
Universitat Stuttgart (IFF),
- Institut fur Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement (IAT)
- Fraunhofer-Institut fur Produktionstechnik und Automatisierung
(IPA) ,
- Fraunhofer-Institut fur Arbeitswirtschaft und Organisation (lAO)
arbeiten in grundlegender und angewandter Forschung intensiv an
den oben aufgezeigten Entwicklungen mit. Die Ausstattung der
Labors und die Qualifikation der Mitarbeiter haben bereits in der
Vergangenheit zu Forschungsergebnissen gefuhrt, die fur die Praxis
von groBem Wert waren. Zur Umsetzung gewonnener Erkenntnisse wird
die Schriftenreihe "IPA-IAO - Forschung und Praxis" herausgegeben.
Der vorliegende Band setzt diese Reihe fort. Eine Ubersicht uber
bisher erschienene Titel wird am SchluB dieses Buches gegeben.
Dem Verfasser sei fur die geleistete Arbeit gedankt, dem Springer
Verlag fur die Aufnahme dieser schriftenreihe in seine Angebots
palette und der Druckerei fur saubere und zugige Ausfuhrung. Mage
das Buch von der Fachwelt gut aufgenommen werden.
H.J. Warnecke H.-J. Bullinger
Vorwort des Autors
Die vorliegende Arbeit entstand wahrend memer Tatigkeit als wissen
schaftlicher Mitarbeiter am lnstitut flir Arbeitswissenschaft und Techno
logiemanagement (IA T) der U niversitat Stuttgart. Sie basiert auf einem
Forschungsvorhaben, das im Auft rag der Bundesanstalt flir Arbeitsschutz
durchgefuhrt wurde.
Herrn Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. e. h. Dr. h. c. Hans-Jorg Bullinger, Leiter
des lnstituts flir Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement (IAT)
der Universitat Stuttgart und Leiter des Fraunhofer-Instituts flir Arbeits
wirtschaft und Organisation (IAO), Stuttgart, gilt flir die wissenschaftliche
Unterstlitzung und wohlwollende Forderung dieser Arbeit mein herzlicher
Dank.
Herrn Prof. Dr.-Ing. Kurt Landau, Leiter des lnstituts fur Arbeitswissen
schaft der T echnischen Hochschule Darmstadt, danke ich flir die Obernahme
des Mitberichts, die eingehende Durchsicht der Arbeit und die sich daraus
ergebenden konstruktiven Hinweise.
Meinen Kollegen am lnstitut, insbesondere Herrn Prof. Dr.-Ing. Peter Kern
und Herrn Dipl.-Ing. Wilhelm Bauer, danke ich flir die stete Diskussions
bereitschaft und die wertvollen Anregungen zum Thema. Flir die Forderung
der Arbeit danke ich auch Herrn REFA-Ing. Johannes Josef Solf und Prof.
Dr.-lng. Dieter Lorenz.
Mein Dank gilt auch meiner Frau Doris und meiner Tochter Pauline, die die
Belastungen des Promotionsverfahrens mitgetragen haben. SchlieBlich danke
ich auch noch meinen Eltern, die mir die Voraussetzungen zu meiner Arbeit
geboten haben.
Stuttgart, im J uli 1996 Martin Schmauder
Inhaltsverzeichnis
o
Begriffe und Abktirzungen.................................................................... 11
Einleitung ............................................................................................. 13
2 Aufgabenstellung ....................... '" ......... '" ............................................ 15
2.1 Ziele der Arbeit ........................................................................... 15
2.2 Bearbeitungsschritte ...................................................................... 16
3 Handigkeit im Arbeitssystem ............................................................. 17
3.1 Begriffsklarung und Definitionen ................................................. 17
3.2 Arbeitsmittelgestaltung ............................................................... 23
3.3 Grundlagen zur Handigkeit .......................................................... 24
3.3.1 Handigkeitsverteilung in der Bevolkerung. ......................... 24
3.3.2 Seitigkeit des Menschen ..................................................... 29
3.3.3 Medizinische Aspekte der Handigkeit ............................... 30
3.3.4 Padagogische Aspekte der Handigkeit .............................. 33
3.3.5 Theorien tiber die Ursachen der Handigkeit ....................... 34
3.3.6 EinfluB der Handigkeit auf menschliche
BeschreibungsgroBen ........................................................... 37
3.3.7 Leistungs-und Beanspruchungsunterschiede zwischen
links- und rechtshandigen Personen ..................................... 43
3.3.8 Klassifikationsverfahren zur Handigkeit. ............................ 48
3.3.9 Bekannte Gestaltungsregeln ................................................. 52
3.4 Forschungsdefizite ........................................................................ 53
4 Methodik fur Vergleichsuntersuchungen zur
Handigkeitsproblematik ..................................................................... 54
4.1 Versuchsauswahl ............................................................................ 54
4.2 Versuchsplanungund-durchfiihrung ............................................... 55
4.3 Statistische Methoden .................................................................. 56
5 Vorgehensweise zur Probandenauswahl.. ........................................ , ...... 60
5.1 Anforderungen an die Testverfahren bei der
Probandenklassifikation ............................................................... 62
5.2 Handpraferenz-Testung ................................................................. 63
- 10-
5.3 Handperformanzbestimmung ....................................................... 65
5.4 Probandenkollektiv ...................................................................... 69
6 Untersuchung der maximalen Stellungskrafte ...................................... 71
6.1 VersU<;:hsaufbau ............................ , ........... ,. .................................... 71
6.2 Versuchsplan ................................................................................. 74
6.3 Versuchsablauf .............................................................................. 76
6.4 Versuchsergebnisse ........................................................................ 77
7 Untersuchung zur Anordnung von Stellteilen
mittels T rackingversuchen ................................................................... 82
7.1 Trackingexperimente mit Stellteilen .......................................... 82
7.2 Versuchsaufbau .............................................................................. 85
7.2.1 T rackingaufgabe ................................................................. 86
7.2.2 Versuchseinrichtung ............................................................. 88
7.3 Versuchsplanung und -durchftihrung ............................................... 90
7.4 Versuchsergebnisse der Stellteile SH, SV und ST ....................... 91
7.4.1 Stellteilvergleiche .............................................................. 93
7.4.2 Positionsvergleiche ............................................................. 96
7.4.3 Zusammenstellung und Diskussion der Ergebnisse ............. 99
7.5 Versuchsergebnisse der Stellteile HH, HQ, ZV und ZQ. ......... 103
7.6 Zusammenfassung dec Ergebnisse der Trackingversuche ............ 107
8 Ablaufschema zur handigkeitsgerechten Gestaltung der
Eingabeschnittstelle von Mensch-Maschine-Systemen ................. ,. ..... 108
8.1 Struktur des Ablaufschemas ....................................................... 108
8.2 Relevanzanalyse .......................................................................... 108
8.3 Problemanalyse .......................................................................... 111
8.4 Gestaltung ................. , ................................................................. 112
9 Zusammenfassung .............................................................................. 114
10 Literaturverzeichnis ............................................................................ 117
11 Anhang .................................................... ,. ........................................ 133
11.1 Ergebnisse der Probandenklassifikation ..................................... 133
112 Ergebnisse der KraftmeBversuche ............................................... 136
113 Ergebnisse der Trackingversuche ................................................ 138
o
Begriffe und AbkUrzungen
AID-Wandler Analog/Digital-Wandler
Abduktion Wegfiihren von der Mitte (Ruhelage)
Adduktion Hinfiihren zu der Mitte (Ruhelage)
Akromion Schulterhohel -punkt
Allel eine von mindestens zwei einander entsprechenden
Erbanlagen, Erbfaktor
Alterskohorte nach dem Alter ausgewahlte Personengruppe
ambidex beidhandig
ambilateral beidseitig
anthropozentrisch menschzentriert
antizipatorisch vorwegnehmend
axiale Bewegung Bewegung urn die Korperachse
ballistische Bewegung Bewegung, die nach dem Beginn nicht mehr
kontrolliert/verandert werden kann
Bewegungsstereotypien festgefiigte Bewegungsm uster
bimodal mit zwei Schwerpunkten
BL Beidhandfeld links
BR Beidhandfeld rechts
Corpus Callosum (Balken) Faserverbindung zwischen den heiden Gehirnhalften
dichotom zweigeteilt in gegensatzliche Begriffe
diskret in Stufen/lntervalle getrennt
Dynamometrie Kraftmessung
ERTS Experimentelles Run Time System
F multivariantes SignifikanzmaB
FX Kraft in der horizontalen Ehene in Richtung der X-Achse
Fy Kraft in der vertikalen Ebene in Richtung der Y-Achse
FZ Querkraft in Richtung der Z-Achse
Genese Entstehung, Entwicklung
genotypisch auf die Erhanlagen bezogen
HD Horizontal-Druck
HH Handkurbel-Horizontal
Hirnhemisphiire Hirnhalfte
HQ Handkurbel-Quer
HZ Horizontal-Zug
Invariante Kopplungs unveranderter Zugriff
bedingung
ipsilateral auf der gleichen Seite liegend
Kompatibilitat Sinnfalligkeit
Konkordanz Obereinstimmung in bezug auf ein bestimmtes Merkmal
kontralateral auf der Gegenseite liegend
L Linkshandfeld, Zahl der linkshandig ausgefiihrten Aufgaben
Lateralisierung Herausbildung einer Seitenbevotzugung
Lateralitat Seitigkeit