physische belastungen – aktuelle herausforderungen für die
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Physische Belastungen – aktuelle Herausforderungen für die Arbeitsgestaltung
Rolf EllegastInstitut für Arbeitsschutz der DGUV, Sankt Augustin
Inhalt• Einleitung
• Physische Belastungen und arbeitsbezogene MSE • Physische Belastungsarten an Arbeitsplätzen und Bewertungsansätze• Messtechnische Erfassung physischer Belastungen in der Praxis
• Beispiele ergonomischer Gestaltungen bei physischen Belastungen• Ergonomische Arbeitsmittelgestaltung am Schleifarbeitsplatz• Wirksamkeit des Einsatzes von Hebehilfen bei der Gepäckverladung an
Flughäfen• Ziehen und Schieben von Trolleys in Flugzeugen• Schaufeltätigkeiten
• Beispiele zukünftiger Herausforderungen für die Arbe itsgestaltung• Arbeitsbezogene Erkrankungen der unteren Extremitäten• Physische Inaktivität an Büro- und Bildschirmarbeitsplätzen• Neue Produktionssysteme, z. B. U-Linien• Gefährdungsbeurteilung bei physischen Belastungen• Veränderung von Arbeitsplätzen und –systemen, Demographie
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen 2
Institute der DGUV
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DresdenSankt Augustin
Bochum
Institut Arbeit und Gesundheit (IAG)
Institut für Arbeitsschutz (IFA)
Institut für Prävention und Arbeitsmedizin (IPA)Institut der Ruhr-Uni-Bochum
... und zusätzlich:
Förderung von Forschungsprojekten externer Einrichtungen
Arbeitsbezogene Muskel-Skeletterkrankungen (MSE) in Deutschland
• Ca. 23,4 % aller Arbeitsunfähigkeitstage (AU-Tage) sind auf MSE zurückzuführen*
• Jährlich über 24.000 neue Frühberentungen aufgrund von MSE*
• Mit MSE verbundene Kosten durch Produktionsausfall werden auf ca. 12,4 Mrd € jährlich geschätzt*
• MSE-Berufskrankheiten
MSE-Prävention ist eines der Hauptziele der „Gemeinsamen Deutschen Arbeitsschutzstrategie – GDA“
DGUV Präventionskampagne 2013-2015
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*SUGA-Bericht zur Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit 2012
MSE-Berufskrankheiten in Deutschland
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Obere Extremitäten:• Erkrankungen der Sehnenscheiden oder des Sehnengleitgewebes
sowie der Sehnen- oder Muskelansätze (2101)• Erkrankungen durch Erschütterung bei der Arbeit mit vibrierenden
Werkzeugen/ Maschinen (2103)• Karpaltunnelsyndrom (21XX)
Wirbelsäule:• Bandscheibenbedingte Erkrankungen der Lenden-
und Halswirbelsäule (2108, 2109, 2110)
Untere Extremitäten:• Meniskusschäden (2102)• Gonarthrose (2112)
Muskel-Skelett Belastungen - Risikofaktorkategorien
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Risikofaktoren und MSE - NIOSH Report (Bernard, 1997 )
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Psychosoziale Risikofaktoren und Schmerzen imunteren Rücken
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Quelle: DGAUM Literature Review on work-related MSD, 2009
Institut für Arbeitsmedizin und Sozialmedizin Aachen ( IASA),Universitätsklinikum RWTH Aachen
Belastungsstrukturen und Beschwerdelokalisationen/ MSE
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Manuelle Lastenhandhabung
• Heben, Halten, Tragen
• Ziehen und Schieben
• Sonderformen, z. B. Pflege, Schaufeln,..
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Tätigkeiten mit andauernden, erzwungenen Körperhalt ungen
• Rumpfbeugen, -drehen
• Kopfneigung, -drehen
• Sitzen, Stehen, Liegen
• Hocken, Knien, Fersensitz
• Arme über Schulterniveau
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Tätigkeiten mit häufig gleichartigen Bewegungen im Hand/Arm -Bereich
• Einzel- oder Kombinations-belastungen aus• Repetition• ungünstigen Gelenkstellungen,
Hand-/Arm-haltungen• Kraftaufwand, -einwirkung• Vibration
• Einsatz des Hand-/Armsystems als Werkzeug (Klopfen, Hämmern, Drücken)
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Tätigkeiten mit erhöhter Kraftanstrengung und/oder -einwirkung
• Kraftbetonte Tätigkeiten, Einsatz von Ganzkörperkräften
• Kraft- oder Druckeinwirkung bei Bedienung von Arbeitsmitteln
• Steigen, Klettern
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Tätigkeiten mit Einwirkungen vonHand-Arm -Vibration oder Ganzkörpervibration
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Bewertungsansätze physischer Belastungen
• Energetische und kardiopulmonale Kriterien
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Bewertungsansätze physischer Belastungen
• Energetische und kardiopulmonale Kriterien
• Muskuläre Kriterien
Seite 16Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen
Bewertungsansätze physischer Belastungen
• Energetische und kardiopulmonale Kriterien
• Muskuläre Kriterien
• Skelettale Kriterien, z. B. „Dortmunder Richtwerte“, Klassifikation von Momentenwerten nach Tichauer
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Bewertungsansätze physischer Belastungen
• Energetische und kardiopulmonale Kriterien
• Muskuläre Kriterien
• Skelettale Kriterien, z. B. „Dortmunder Richtwerte“, Klassifikation von Momentenwerten nach Tichauer
• Psychophysikalische Kriterien, max. akzeptierte Lasten nach (Ciriello und Snook, 1983; 1991)
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Tabelle 23:Maxiimal akzeptierte Lasten für Männer beim Heben/Se nken imim Bereich zwischen Hüfte und Schulter (Snook und Ci riello, 1991 )
*) = Prozentuealer Anteil der in der nordammerikanischen Industrie beschäftigten Bevölkerung
Fettdruck = Überschreitung der Dauerleistungsgrenze
Quelle: Bongwald et al. 1995
Bewertungsansätze physischer Belastungen
• Energetische und kardiopulmonale Kriterien
• Muskuläre Kriterien
• Skelettale Kriterien, z. B. „Dortmunder Richtwerte“, Klassifikation von Momenten-werten nach Tichauer
• Psychophysikalische Kriterien, max. akzeptierte Lasten nach (Ciriello und Snook, 1983; 1991)
• Epidemiologische Kriterien, z. B. Dosismaße
• …
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Quelle : Jäger et al. 2001
Belastungsermittlung mit CUELA* - System
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*CUELA: C omputer-unterstützte Erfassung und Langzeit-Analyse von Belastungen des Muskel-Skelettsystems
Varianten des CUELA - Systems
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Sitzsystem AktivitätBasis Schulter-Arm
Kombination von CUELA mit anderen Messsystemen
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EMG 3D-Kraft Ganzkörper-Vibration
EKG
Quelle: www.polar-deutschland.de
Spirometrie
Einsatz des CUELA -Messsystems
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Prävention BK-Verfahren Rehabilitation
Präventionsansätze, Gestaltungsmaßnahmen
• Technische Maßnahmen
• Organisatorische Maßnahmen
• Personenbezogene Maßnahmen
+ Umsetzung der psychischen Gefährdungsbeurteilung
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Was tun, nachdem erhöhte Belastungen erkannt wurden?
Arbeitsmittelgestaltung
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen Seite 26
Schleifarbeitsplatz in Schiffswerft (konventionelle r Winkelschleifer)
OWAS Risikokategorien (in % der Arbeitszeit):
9,1%
84,8%
1,4% 4,7%
Arbeitsmittelgestaltung
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Schleifarbeitsplatz in Schiffswerft (konventionelle r Winkelschleifer)
OWAS Risikokategorien (in % der Arbeitszeit)
93,8%
6,2%0%
Hebehilfeneinsatz bei Gepäckverladung am Flughafen*
• Evaluation des Einsatzes von Vakuumhebehilfen in Gepäck-transferzentralen in Flughäfen
• Vergleichende Feldstudie (mit vs. ohne Hebehilfe), 10 männliche Mitarbeiter
• Messung von
− Körperhaltungen und –bewegungen− Manuelle Lastenhandhabung− Produktivitätsraten
• Dokumentation von Arbeitsum-gebungsfaktoren, Arbeitszufriedenheit, subjektives Belastungsempfinden
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*Post M., Böser C., Ellegast R., Ermittlung der Belastung des Muskel-Skelettsystems bei Verladetätigkeiten am Flughafen, IFA-Report 4/2011 - http://www.dguv.de/dguv/ifa/Publikationen/Reports-Download/Reports-2011/IFA-Report-4-2011/index.jsp
Hebehilfeneinsatz bei Gepäckverladung am Flughafen
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Gehandhabte Gepäckstücke mit/ohne Hebehilfe und Einfluss auf Produktivität
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen Seite 30
(€)
(€)
Hebehilfeneinsatz bei Gepäckverladung am Flughafen
Beispiel: Flugbegleiter/ -innen
Ausgangspunkt:
• Serviertätigkeiten werden bei Kurzstreckenflügen zunehmend auch während der Steig- und Sinkphase des Flugzeuges durchgeführt.
• Flugbegleiter/-innen klagen in diesem Zusammenhang über erhöhte körperliche Belastungen beim Bewegen der Trolleys.
• Projekt zur systematischen Untersuchung von Muskel-Skelett-Belastungen beim Ziehen und Schieben von Trolleys
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Versuchskonzept
Trolley-Typ: Fullsize, Halfsize
Handhabung: Schieben, Ziehen
Neigungswinkel der Ebene:
8°, 5°, 2°, 0°
Trolley-Massen
FS: 90, 65, 40 kg
HS: 60, 45, 30 kg
Anzahl/Personen: 25
Versuche/Person: 48
Gesamtzahl der Versuche:
1 200
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ASER Wuppertal_Physische Belastungen Seite 36
Forschungsprojekt “Flugbegleiterinnen”
Konkrete Hinweise zur Arbeitsgestaltung:
• Arbeitsorganisation: z. B. Service in Abhängigkeit der Neigung des Flug-zeuges, Ziehen des Halfsizetrolleys und Handhabung schwerer Trolleys möglichst nicht von einer Person.
• Trolleygestaltung: z. B. Griffgestaltung, Schwerpunktsverteilung (Halfsizetrolley), Manövrierfähigkeit und Rollengestaltung
• Trolleyhandhabung:z. B. Schulung belastungsoptimierter Handhabungstechniken
Februar 2014
http://www.dguv.de/dguv/ifa/Publikationen/Reports-Download/BIA-Reports-2002-bis-2004/BIA-Report-5-2004/index.jsp
Wirbelsäulenbelastungen beim Schaufeln
Probanden: 5 Bauarbeiter
• 5 verschiedene Schüttgüter (Sand, Kies, Erde, Beton und Schotter)
• 3 verschiedene Schaufelaufgaben
• 20 Schaufelvorgänge pro Konstellation
Beteiligte Forschungsinstitutionen:
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BG Bau
Labormessungen – Forschung Wirbelsäulenbelastungen beim Schaufeln
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ASER Wuppertal_Physische Belastungen Seite 39
Quelle: http://me.queensu.ca/people/deluzio/KneeOsteoarthritis.php
gesund
Gonarthrose
www.yorkshirekneeclinic.com
MSE der unteren Extremitäten – Bsp.: Gonarthrose
Epidemiologische Studien
���� RISIKOFAKTOREN
• Alter
• Geschlecht
• Übergewicht/Fettleibigkeit
• genetische Veranlagung
• bestimmte Sportarten
• berufliche Tätigkeiten
Februar 2014
BK 2112 „Gonarthrose …“Gefahrenquellen:
• Tätigkeiten im Knien oder vergleichbare Kniebelastungen
Mindestexpositionen*:
• „Tagesdosis“: 1h
• „Lebensdosis“: 13.000 h
17 Risikoberufe
• z.B. Estrichleger, Parkettleger, Pflasterer …
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(BMGS 2005, BMAS 2010)
*Cooper et al. (1994), Coggon et al. (2000), Sandmark et al. (2000)
ASER Wuppertal_Physische Belastungen Seite 41
Biomechanische Analyse kniender Haltungen • Führen alle genannten Haltungen zu ähnlich hohen Druckkräften im
Kniegelenk?
Bodenkontakt
Weichteilkontakt
Februar 2014
• Entwicklung eines biomechanischen Kniemodells*
Bodenreaktionskräfte
Weichteilkontaktkraft
Muskel-/Sehnenkräfte
Gelenkkräfte *Glitsch et al. 2009
Versuchsreihen im Labor
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Tiefe Hocke Knien Fersensitz
Fliesen legen Heizkörper montieren
Ergebnisse - Tibiofemorale Gelenkkraft
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen Seite 43
HinknienAufstehen Stehen /
Gehen
Fliesen legen
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Tibiofemorale Gelenkkraft
Bodenreaktionskräfte
Weichteilkontaktkraft
Muskel-/Sehnenkräfte
Gelenkkräfte
Ergebnisse - Patellofemorale Gelenkkraft
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen Seite 45
Hinknien Aufstehen Stehen /Gehen
Gonkatast: Messtechnische Ermittlung beruflicher Einwirkungen
• Wie lange wird in verschiedenen Berufen am Tag im Knien oder Hocken gearbeitet?
• Welche Haltungen kommen wie oft vor?
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Kniebelastungsphasen pro Tag
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen Seite 47
Wie häufig kommen arbeitstägliche Kniebelastungsphasen vor?
0,0
Formenbauer (4)
Rohrleitungsbauer (9)
Flugzeugabfertiger (8)
Betonbauer (6)
Maler (19)
Dachdecker (36)
Fahrzeugsattler (5)
Natur- und Kunststeinverleger (15)
Estrichleger (20)
Installateur (40)
Bodenleger (16)
Parkettleger (28)
Schweißer (3)
Pflasterer (7)
Fliesenleger (20)
Werftarbeiter (6)
durchschnittlichearbeitstäglicheKniebelastung (MW) [%]
5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0
Kniebelastung (MW) [%]
Gesamtdauer der arbeitstäglichen Kniebelastung [%]
Kniebelastungsphasen pro Tag
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen Seite 48
Wechsel kniebelastender Haltungen pro Arbeitsschicht
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0
Formenbauer (4)
Rohrleitungsbauer (9)
Flugzeugabfertiger (8)
Betonbauer (6)
Maler (19)
Dachdecker (36)
Fahrzeugsattler (5)
Natur- und Kunststeinverleger (15)
Estrichleger (20)
Installateur (40)
Bodenleger (16)
Parkettleger (28)
Schweißer (3)
Pflasterer (7)
Fliesenleger (20)
Werftarbeiter (6)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
Kniebelastung (MW) [%]
Wechsel in kniebelastendeHaltung pro Arbeitsschicht (Mw)
Gesamtdauer der arbeitstäglichen Kniebelastung [%]
Kniebelastungsphasen pro Tag
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Durchschnittliche Dauer von Kniebelastungsphasen in 16 Berufen
Kniebelastungsphasen pro Tag
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen Seite 50
Durchschnittliche Dauer des einbeinigen Kniens (rechts und links)
Prävention: Beispiele „Anpassen der Arbeitshöhe“
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen Seite 51
Prävention: Beispiele „Einsatz spezieller Werkzeuge“
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen Seite 52
IFA-Reporte 1/2010 und 2/2012
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen Seite 54
http://www.dguv.de/dguv/ifa/Publikationen/Reports-Download/Reports-2009-bis-2010/IFA-Report-1-2010/index.jsp
http://www.dguv.de/dguv/ifa/Publikationen/Reports-Download/Reports-2012/IFA-Report-2-2012/index.jsp
Herausforderungen an die Arbeitsgestaltung
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen Seite 55
Quelle: (Hartmann & Spallek, 2009)
Problem physische Inaktivität an Arbeitsplätzen
Prävention physischer InaktivitätDer durchschnittliche amerikanische Tag (American Time Use Survey, 2008)
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen 56
Prävention physischer Inaktivität
Physische Inaktivität, u.a. an Büro- und Bildschirmarbeitsplätzen, stellt ein größer werdendes Problem dar (Straker und Matthiassen, 2009).
Mögliche Folgen können sein u.a.
• Muskel- und Skelettbeschwerden
• reduzierte Muskelkraft und Ausdauer (Vanderborne et al. 1998)
• Rückgang der kardiovaskulären Fitness (Perhonen et. al. 2001, Watenpaugh et al. 2000)
• Metabolisches Syndrom (Blanc et al. 2000)
• Chronische Erkrankungen (USDHHS, 2008)
ASER Wuppertal_Physische Belastungen 58Februar 2014
*Ellegast R., Kraft K., Groenesteijn L., Krause F., Berger H., Vink P., 2012. Comparison of four specific dynamic office chairswith a conventional office chair: Impact upon muscle activation, physical activity and posture. Applied Ergonomics 43:297-307.
Ergonomische Untersuchung besonders dynamischer Büroarbeitsstühle (TNO/IFA/VBG)*
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen 59
Quantifizierung der physischen Aktivität im Büro (Pilotstudie IFA)*
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen 60
*Ellegast R., Weber B., and Mahlberg R., 2012. Method inventory for assessment of physical activity at VDU workplaces Work No. 41, 2355-2359.
Prävention physischer Inaktivität
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen Seite 61
*Ellegast, Weber, Mahlberg. Method inventory for assessment of physical activity at VDU workplaces, Work 41 (2012) 2355-2359
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen Seite 62
Prävention physischer Inaktivität –Arbeitsgestaltungsmaßnahmen zur Aktivitätssteigerung an bewegungsarmen (Büro-)Arbeitsplätzen?
Prävention physischer Inaktivität –Untersuchung dynamischer Büroarbeitsplätze
• Kooperationsprojekt IFA und TNO zur Prävention physischer Inaktivität an Büroarbeitsplätzen
• Vergleichende Laborstudie (dyn. vs. konv. Sitz-/Steharbeitsplätze)
• Messung von Muskelaktivitäten
• Energieumsatz und Herzfrequenz
• Körperhaltungen und –bewegungen
• physische Aktivität
• kognitive Leistungsfähigkeit
• Dokumentation des subjektiven Belastungsempfinden
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen Seite 63
Prävention physischer Inaktivität –Untersuchung dynamischer Büroarbeitsplätze
• Kooperationsprojekt IFA und TNO zur Prävention physischer Inaktivität an Büroarbeitsplätzen
• Vergleichende Laborstudie (dyn. vs. konv. Sitz-/Steharbeitsplätze)
• Messung von Muskelaktivitäten
• Energieumsatz und Herzfrequenz
• Körperhaltungen und –bewegungen
• physische Aktivität
• kognitive Leistungsfähigkeit
• Dokumentation des subjektiven Belastungsempfinden
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen Seite 64
Ergebnisse: Energieumsatz
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen 65
Energieumsatz [METs], Einfluss der Arbeitsstationen auf den Energieumsatz, Signifikanzen der Werte im Bezug auf konventionelles Sitzen, p-Wert der Arbeitsstationen: p < 0,001
Herausforderungen: Neue Produktionssysteme
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen Seite 66
Beispiel: Chaku-Chaku Produktionslinien
Herausforderungen: Neue ProduktionssystemeBeispiel: U -Linien Produktion
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen 67
Projekt MEGAPHYS: Entwicklung eines Methodenpakets zur Gefährdungsanalyse bei physischen Belastungen
• DGUV/IFA-BAuA Kooperation zur Entwicklung eines gemeinsamen Methodeninventars für die Gefährdungsbeurteilung bei arbeitsbezogenen physischen Belastungen
• Laufzeit: 2013 – 2017, innerhalb der 2.Periode der Gemeinsamen Deutschen Arbeitsschutzstrategie (GDA)
• Forschung mit dem Ziel der Entwicklung abgesicherter Bewertungsgrundlagen auf allen Erfassungsebenen und deren Vernetzung
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen Seite 68
Quellen: BGI 504-46, Leitmerkmalmethoden der BAuA, CUELA-Messsystem beim Einsatz in der BGW
Weiterentwicklung der Gefährdungsbeurteilung bei physischen Arbeitsbelastungen (MEGAPHYS)
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen Seite 69
70ASER Wuppertal_Physische Belastungen Februar 2014
• Fester Arbeitsplatz ↔ desk sharing
• Fester Arbeitsort ↔ Telearbeitsplatz, mobiler Arbeitsplatz
• Feste Beschäftigungsverhältnisse ↔flexibler Arbeitskraftunternehmer, Patchworkbiographie
• Fester Kollegenkreis ↔ unternehmensübergreifende, interkulturelle und flexible Teamzusammensetzung
Zukünftige Herausforderungen für die Arbeitsgestalt ung –Veränderung von Arbeitsplätzen und -systemen
71ASER Wuppertal_Physische Belastungen Februar 2014
Zukünftige Herausforderungen für die Arbeitsgestalt ung – Demographie
• Ergonomische, altersgerechte Arbeitsgestaltung
• Neue Arbeitsstrukturen, altersgemischte Teams
• Fachkräftemangel
• Darstellung der Attraktivität der Arbeit im Unternehmen
• Entwicklung neuer Rekrutierungs- und Personalentwicklungsstrategien
• Zunahme betrieblicher Weiterbildung
• Flexible Arbeitszeitmodelle
Zusammenfassung� Die Prävention physischer Belastungen ist auch in der heutigen
Arbeitswelt ein wichtiges Thema.
� Ergonomische Gestaltungsmaßnahmen können zu einer wirksamen Optimierung der physischen Belastung an Arbeitsplätzen führen.
� Zukünftige Herausforderungen für die Arbeitsgestaltung ergeben sich z. B. bzgl.
� der Prävention arbeitsbezogener Erkrankungen der unteren Extremitäten,
� der Prävention physischer Inaktivität an Arbeitsplätzen,� der Gestaltung neuer Produktionslinien� der Gefährdungsbeurteilung bei physischen Belastungen� der veränderten Arbeitsplätze und –systeme� der demographischen Entwicklung.
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen 72
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Kontakt:Prof. Dr. Rolf EllegastIFA –Institut für Arbeitsschutz der DGUV Alte Heerstraße 111, 53757 Sankt Augustin, Germany [email protected] Tel: 02241-231-2705 Fax: 02241-231 84-2706
Februar 2014ASER Wuppertal_Physische Belastungen