Alternsbewältigung in manuellen Montagesystemen

 

Altersdifferenzierte Untersuchung und mathematische Modellierung zur Prognose der Zeitstruktur beim Erwerb sensumotorischer Fertigkeiten in der Montage bei produktvariantenreicher Serienfertigung

 

Steckbrief

Eckdaten

Laufzeit:
01.06.2015 bis 29.02.2020
Forschungsbereich:
Partizipativer Entwurf und Erprobung innovativer Arbeitsorganisationsformen
Status:
Abgeschlossen

Kontakt

Name

Susanne Mütze-Niewöhner

Abteilungsleitung Arbeitsorganisation

Telefon

work
+49 241 80 99451

E-Mail

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Herausforderungen

Vor dem Hintergrund der Globalisierung von Absatz- und Beschaffungsmärkten sowie der Individualisierung von Kundenwünschen produzieren Unternehmen ihre Produkte meist in einer zunehmenden Anzahl an Varianten, während die Dauer von Produktlebenszyklen abnimmt. Dies hat zur Folge, dass Arbeitspersonen in Bereichen der Fertigung und Montage häufiger mit neuen beziehungsweise veränderten Arbeitsaufgaben betraut werden. Diese Aufgaben sind zumeist sensumotorischer Art und müssen aufgabenspezifisch angelernt werden. Damit verbunden ist sowohl eine Einführung in die Aufgabe als auch das Üben dieser Aufgabe bis zum Erreichen einer zuvor definierten Bezugsleistung, die beispielsweise mittels Methods-Time Measurement (MTM) oder durch Zeitaufnahmen nach REFA bestimmt werden kann. Der Zeitraum der übungsbedingten Leistungssteigerung wird als Anlernzeit bezeichnet und kann mit Hilfe von Lernkurven mathematisch beschrieben werden. Da die Anlernzeit eine wichtige Planungsgröße für produzierende Unternehmen darstellt und bisher nur mit großen Unsicherheiten vorhergesagt werden konnte, wurde im Rahmen des vom BMBF und ESF geförderten Projekts „FlexPro – Flexible Produktionskapazität innovativ managen“ am IAW ein Modell zur Prognose der Anlernzeit (Dissertation Jeske 2013) entwickelt, das auf einem statistischen Ansatz beruht und neben verschiedenen Einflussfaktoren der Arbeitsperson auch den Einfluss verschiedener Darstellungsformen des eingesetzten Arbeitsplans sowie der Schwierigkeit der Arbeitsaufgabe berücksichtigt.

Zielsetzung und Vorgehen

Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung eines Modells zur Vorhersage der Anlernzeit typischer Montageaufgaben aus der industriellen Serienfertigung. Gegenüber den am IAW bestehenden Forschungsergebnissen wurden zur Steigerung der Vorhersagegüte vertiefende und weiterführende statistische Verfahren herangezogen sowie zusätzliche Einflussfaktoren berücksichtigt. Vor dem Hintergrund des demografischen Wandels wurde dabei der Schwerpunkt auf den Einfluss des Alters auf die Anlernung gelegt. In diesem Zusammenhang wurde insbesondere betrachtet, wie die Gestaltung von Arbeitsplänen, der Einsatz von Methoden zur Unterweisung von Arbeitspersonen sowie verschieden lange Pausendauern zwischen Arbeitsausführungen die Anlernung von Arbeitspersonen unterschiedlichen Alters beeinflusst.

Methoden

Zu diesem Zweck wurden Untersuchungen an einem standardisierten Montagearbeitsplatz im Labor mit Versuchspersonen zwischen 20 und 35 Jahren sowie zwischen 52 und 67 Jahren durchgeführt. In allen Versuchsreihen war es die Aufgabe der Versuchspersonen ein technisches Bauteil wiederholt zu montieren. Damit verbundene Leistungsveränderungen wurden anhand der Ausführungszeiten und Montagefehler jeder Wiederholung quantifiziert. Darüber hinaus wurde die Beanspruchung der Versuchspersonen mithilfe der Rating Scale Mental Effort (RSME) und dem NASA Task Load Index erfragt sowie in einer Teilstichprobe mithilfe von Elektromyografie (EMG)-Messungen erhoben. Zur Analyse von Veränderungen der Bewegungsausführung aufgrund wiederholter Aufgabenausführung wurden zudem Bewegungsbahnen mittels Motion Tracking erfasst.

Ergebnisse

In den Versuchsreihen konnte festgestellt werden, dass die Ausführungsdauern und Fehleranzahlen beider Altersgruppen unterschiedlich vom Darstellungsformat des Arbeitsplans und der Methode zur Einführung in die Arbeitsaufgabe beeinflusst werden. Ein signifikanter Einfluss der Pausendauer auf die Prozessparameter konnte nicht nachgewiesen werden. Die erhobenen Daten wurden als Grundlage für die Entwicklung der Prognosemodelle genutzt. Zunächst wurden bekannte Lernkurven aus der Literatur bestmöglich an die Daten angepasst. Die Lernkurven nach de Jong (1960) und Jeske (2013) erwiesen sich je nach Experimentalkondition als am besten geeignet für die Beschreibung der erhobenen Daten. Durch die Einführung eines weiteren Parameters konnten beide Lernkurven im Rahmen der Modellentwicklung miteinander kombiniert werden. Zur Prognose der Lernkurvenparameter wurden Regressionsgleichungen für drei Fälle berechnet: (1) altersgemischte Prognose, (2) Prognose für junge Arbeitspersonen und (3) Prognose für ältere Arbeitspersonen. Prädiktoren sind die Eigenschaften der Arbeitsperson, der Arbeitsaufgabe und der Anlernmethoden. Die Ergebnisse des Vorhabens können Montageplanerinnen und Montageplaner dabei unterstützen, die Wirtschaftlichkeit einer neuen Anlernmethode vor ihrer Einführung unter Berücksichtigung der Zusammensetzung ihrer Belegschaft abzuschätzen.

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