Bewertung physischer Belastungen in virtueller Realität zur konzipierenden Arbeitsgestaltung

Status:

laufend

Zielsetzung:

Digitale Simulationen ermöglichen es heute, ergonomische Bewertungsverfahren und Gefährdungsbeurteilungen bereits früh im Planungsprozess von Arbeitsplätzen zu integrieren. Eine digitale Arbeitsplanung verkürzt Planungs- und Steuerungsprozesse. Hierbei wird eine Kopie des Arbeitsplatzes im digitalen Raum erstellt (sogenannter Digitaler Zwilling). Der Verzicht auf die Implementierung des neuen Arbeitsplatzes in einem realen Modell (Physical Mockup) führt zu einer weiteren Verkürzung und Vergünstigung des Planungsprozesses. Damit entfällt aber auch die Möglichkeit, die ergonomischen Aspekte des Arbeitsplatzes unter nahezu realen Bedingungen zu testen.

Virtuelle Realität (VR) kann genutzt werden, um den Digitalen Zwilling durch die Möglichkeit der Interaktion erlebbar zu machen. Die Verknüpfung von VR mit Bewegungsanalyse über Motion-Capturing-Systeme (MoCap) ermöglicht auch in virtuellen Arbeitsumgebungen die Anwendung von messwertbasierten Verfahren zur Gefährdungsbeurteilung physischer Belastungen und erscheint daher als vielversprechender Ansatz zur frühzeitigen Identifizierung potenziell gefährdender Arbeitsbelastungen.

Eine Gefährdungsbeurteilung von belastenden Körperhaltungen und -bewegungen, die in einer virtuellen Umgebung durchgeführt wird, ist umso valider, je exakter die Bewegungsabläufe denen in realen Umgebungen entsprechen. Für die Ergonomiebewertung/Gefährdungsbeurteilung in virtuellen Arbeitsumgebungen ist es daher entscheidend zu wissen, ob es im Vergleich zur realen Bewegungsausführung zu Abweichungen kommt und ob die möglicherweise abweichende Bewegungsausführung auch zu einer geänderten Beurteilung führt. Hierzu muss untersucht werden, welche kinematischen Parameter sich in der Bewegungsausführung an virtuellen und realen Arbeitsumgebungen unterscheiden können und welche Verfälschungen in der Beurteilung hierdurch möglich sind. Hieraus können dann Kriterien für die Auswahl geeigneter Gefährdungsbeurteilungsverfahren in virtuellen Umgebungen abgeleitet werden.

Aktivitäten/Methoden:

In Vorbereitung der Untersuchungen und zum Erhalt einer Anwendungsübersicht soll zunächst eine Literaturrecherche zum aktuellen Einsatz von VR im Bereich ergonomischer Bewertungsverfahren durchgeführt werden. Diese soll nach dem "PEROSH Clearinghouse for systematic Reviews" erfolgen und Erkenntnisse über die Einsatzbereiche, angewandte ergonomische Bewertungsverfahren und die Umsetzung in virtuellen Umgebungen liefern.

Der Vergleich von Bewegungsausführungen bei beruflichen Tätigkeiten in realen und virtuellen Umgebungen soll im Rahmen einer Laboruntersuchung durchgeführt werden. In dieser sollen branchenübergreifende, für den unteren Rücken und den Schulter-Armbereich belastende Tätigkeiten, wie das Umsetzen von Lasten oder Überkopfarbeiten untersucht werden. In einem standardisierten Parcours mit typischen Tätigkeiten für diese Belastungsschwerpunkte wird das Spektrum von geringen bis zu hohen Belastungshöhen simuliert. Der Parcours wird sowohl in einer realen als auch einer virtuellen Arbeitsumgebung umgesetzt. Die virtuelle Arbeitsumgebung wird mit der Laufzeit- und Entwicklungsumgebung Unity unter Verwendung der API Steam-VR entwickelt. Die Interaktion erfolgt über ein Head Mounted Display.

Ein Probandenkollektiv (N ≈ 25) absolviert den Parcours in beiden Umgebungen, während die durchgeführten Bewegungen mit einem MoCap-System aufgezeichnet und mit standardisierten Bewertungsverfahren bewertet werden (CUELA MEGAPHYS). Kinematische Daten und Ergebnisse der Bewertungsverfahren werden vergleichend für die Untersuchung in realer und virtueller Umgebung statistisch ausgewertet.

Stand: