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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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