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SyNExo

© IPS​/​TU Dort­mund
Systematische Nutzung von Exoskeletten in Pro­duk­tion und Logistik
(Projektlaufzeit: April 2021 bis Januar 2023)

Problemstellung

Muskel-Skelett-Er­kran­kun­gen (MSEs) sind unabhängig von der Altersgruppe weltweit die häufigste Ursache für kör­per­li­che Funktionseinschränkungen, chronische Schmerzen und den Verlust an Lebensqualität und stehen in Deutsch­land auf Platz eins bei den Begründungen für Arbeitsunfähigkeit. MSEs sind nicht nur auf gesellschaftliche Faktoren zurückzuführen, sondern auch die Berufsgruppe hat einen signifikanten Ein­fluss auf das Erkrankungsrisiko. Insbesondere Männer in Berufen mit manuellen Tätigkeiten in Pro­duk­tion und Logistik weisen ein hohes Risiko für eine Arbeitsunfähigkeit auf. Neben den Gesundheitsbeeinträchtigungen der Arbeitnehmer verursachen MSEs zudem hohe Kos­ten im Gesundheitswesen sowie für Un­ter­neh­men.

Eine ergonomische Gestaltung von Arbeitsplätzen ist da­her es­sen­zi­ell um diesen Er­kran­kun­gen vorzubeugen. Insbesondere im Hinblick auf den demografischen Wandel gewinnt dieser Aspekt zusätzlich an Be­deu­tung, um den Arbeitnehmern die gesunde Ar­beit bis zum Rentenalter zu er­mög­li­chen. Ein Ansatzpunkt für eine ergonomische Ent­las­tung bieten neue Technologien, so kön­nen bei­spiels­weise kollaborierende Roboter den Men­schen un­ter­stüt­zen. Dennoch lassen sich nicht alle Tätigkeiten technisch oder wirtschaftlich sinnvoll automatisieren, sodass manuelle Tätigkeiten nach wie vor er­for­der­lich sind. Dies trifft ins­be­son­de­re auf Prozesse mit geringen Stückzahlen, ortsveränderlichen manuellen Tätigkeiten und großen Bauteilen zu. Hier bieten Exoskelette für den in­dus­tri­el­len Ein­satz neue Po­ten­ziale zur Ver­bes­se­rung der Ergonomie. Exoskelette sind am Körper getragene As­sis­tenz­sys­te­me, die menschliche Be­we­gung­en (elektro-) mechanisch un­ter­stüt­zen.

© Otto Bock Healthcare GmbH

Zielsetzung

Das Themenfeld in­dus­tri­el­le Exoskelette ist ein noch relativ neues Forschungsfeld mit ei­nem wachsenden dy­na­misch­en Markt. Daher bestehen in diesem Be­reich noch eine Vielzahl offener Fragestellungen. So haben sich bis­he­ri­ge For­schungs­an­sät­ze überwiegend auf die konstruktiv-tech­ni­sche Ent­wick­lung oder die Funk­ti­ons­wei­se und Wirk­sam­keit einzelner Exoskelette fokussiert. Im Gegensatz dazu adressiert das Foschungsvorhaben „SyNExo“ eine systemische Un­ter­su­chung der Po­ten­ziale von Exoskeletten ins­be­son­de­re für den Ein­satz in KMUs. Ziel ist die Ent­wick­lung einer Potenzialanalyse in Form eines Quick-Checks, die es Un­ter­neh­men mit geringem Aufwand er­mög­licht, Arbeitsplätze oder Bereiche mit ei­nem hohen Nutzenpotenzial für Exoskelette zu iden­ti­fi­zie­ren. Zusätzlich soll eine Handlungsempfehlung ent­wickelt wer­den, wel­che bei der Auswahl und Einführung von Exoskeletten in mittelständischen Betrieben un­ter­stützt.

© German Bionic Systems GmbH

Vorgehensweise

Das For­schungs­pro­jekt ist auf eine Laufzeit von 22 Monaten ausgelegt und gliedert sich in sieben Arbeitspakete (s. u.). Zu Beginn wird eine Analyse und Kategorisierung kom­mer­zi­ell verfügbarer Exoskelett-Lö­sun­gen erstellt. Im Rah­men einer umfassenden Recherche wer­den dabei sowohl tech­ni­sche Aspekte als auch rechtliche Rah­men­be­ding­ung­en für den Ein­satz solcher Systeme im Betrieb be­rück­sich­tigt. Parallel dazu wer­den typische An­wen­dungs­fel­der durch Experteninterviews mit Anwendern und Herstellern identifiziert und gegliedert. Dadurch soll eine systematische Verknüpfung von Anwendungsfeldern und verfügbaren Exoskelett-Systemen erstellt wer­den, wel­che eine wich­ti­ge Basis für die zielgerichtete Auswahl von Exoskeletten bildet.

Im Anschluss daran erfolgt eine detaillierte Analyse der Arbeitsfolgen und Bewegungsabläufe bei aus­ge­wähl­ten Anwendungsfällen, wel­che eine hohe Relevanz für KMUs aufweisen. Im Labor des IPS wer­den dazu die ver­schie­de­nen Produktions- und Logistikszenarien realitätsnah in einer For­schungs­um­ge­bung nachgebildet. Für jeden Anwendungsfall wer­den so für ver­schie­de­ne Exoskelette die Arbeitsabläufe mit und ohne Exoskelett ex­pe­ri­men­tell hinsichtlich Bewegungsmustern und der subjektiven Empfindung der Systeme un­ter­sucht. Basierend auf der Analyse der so aufgenommenen Daten kann daraufhin ein Vergleich der un­ter­such­ten Systeme in ei­nem morphologischen Kasten spezifiziert wer­den.

Aufbauend auf den zuvor generierten Erkenntnissen wird nachfolgend in Abstimmung mit den Un­ter­neh­men des projektbegleitenden Ausschusses ein Quick-Check als Ergebnis des Forschungsvorhabens ent­wickelt. Dieser soll effizient dabei helfen, be­ste­hen­de Arbeitsplätze hinsichtlich ihres Potenzials zum Ein­satz von Exoskeletten zu be­wer­ten und so ins­be­son­de­re KMUs einen leicht zu­gäng­li­chen Einstieg in das The­ma zu er­mög­li­chen. Der Quick-Check sowie ergänzende Handlungsempfehlungen wer­den abschließend noch in aus­ge­wähl­ten Partnerunternehmen validiert, um die praktische Anwendbarkeit sicherzustellen und das Tool durch Feedback hinsichtlich der Ergebnisqualität sowie der Benutzerfreundlichkeit weiter zu ver­bes­sern.

 

© IPS​/​TU Dort­mund

Förderhinweis

Das Vorhaben "SyNExo" der Bundesvereinigung Logistik (BVL) e.V. – Schlachte 31, 28195 Bremen wird über die AiF im Rah­men des Programmes zur För­de­rung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) ge­för­dert.

Anfahrt & Lageplan

Der Cam­pus der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund liegt in der Nähe des Autobahnkreuzes Dort­mund West, wo die Sauerlandlinie A45 den Ruhrschnellweg B1/A40 kreuzt. Die Abfahrt Dort­mund-Eichlinghofen auf der A45 führt zum Cam­pus Süd, die Abfahrt Dort­mund-Dorstfeld auf der A40 zum Cam­pus-Nord. An beiden Ausfahrten ist die Uni­ver­si­tät ausgeschildert.

Direkt auf dem Cam­pus Nord befindet sich die S-Bahn-Station „Dort­mund Uni­ver­si­tät“. Von dort fährt die S-Bahn-Linie S1 im 20- oder 30-Minuten-Takt zum Hauptbahnhof Dort­mund und in der Gegenrichtung zum Hauptbahnhof Düsseldorf über Bochum, Essen und Duis­burg. Außerdem ist die Uni­ver­si­tät mit den Buslinien 445, 447 und 462 zu erreichen. Eine Fahrplanauskunft findet sich auf der Homepage des Verkehrsverbundes Rhein-Ruhr, au­ßer­dem bieten die DSW21 einen interaktiven Liniennetzplan an.
 

Zu den Wahrzeichen der TU Dort­mund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dort­mund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Cam­pus Süd und Dort­mund Uni­ver­si­tät S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Cam­pus Nord und Cam­pus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zu­rück.

Vom Flughafen Dort­mund aus gelangt man mit dem AirportExpress innerhalb von gut 20 Minuten zum Dort­mun­der Hauptbahnhof und von dort mit der S-Bahn zur Uni­ver­si­tät. Ein größeres Angebot an inter­natio­nalen Flugverbindungen bietet der etwa 60 Ki­lo­me­ter entfernte Flughafen Düsseldorf, der direkt mit der S-Bahn vom Bahnhof der Uni­ver­si­tät zu erreichen ist.

Die Ein­rich­tun­gen der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund verteilen sich auf den größeren Cam­pus Nord und den kleineren Cam­pus Süd. Zu­dem befinden sich einige Bereiche der Hoch­schu­le im angrenzenden Technologiepark. Genauere In­for­ma­ti­onen kön­nen Sie den Lageplänen entnehmen.

Interaktive Karte

Die Ein­rich­tun­gen der Technischen Uni­ver­si­tät Dort­mund verteilen sich auf den größeren Cam­pus Nord und den kleineren Cam­pus Süd. Zu­dem befinden sich einige Bereiche der Hoch­schu­le im angrenzenden Technologiepark.

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