Die Arbeit in der Logistik ist oft mit wiederholtem Tragen und Heben verbunden. Diese belastenden Tätigkeiten können zu Problemen mit dem Muskel-Skelett-System, insbesondere zu Rücken- und Gelenkschmerzen führen. Exoskelette, die Menschen bei solchen Tätigkeiten entlasten, versprechen Abhilfe. Wir beleuchten die Funktionsweise unterschiedlicher Exoskelette und zeigen auf, in welchen Bereichen sie Menschen in der Logistik unterstützen können.
Was ist ein Exoskelett?
Ein Exoskelett ist eine außen am Körper getragene mechanische Stützstruktur, die belastete Körperregionen entlastet und in der Arbeitswelt bestimmte Tätigkeiten unterstützt. So lautet die allgemeine Exoskelett-Definition. Das altgriechische „exo“ (ἔξω) bedeutet „außen“ oder „außerhalb“. Dadurch wird bereits deutlich, dass ein Exoskelett eine äußere Applikation ist, die unser inneres Skelettsystem (gewissermaßen unser „Endoskelett“) unterstützen soll – zum Beispiel durch das Abfedern von Bewegungen oder durch eine bessere Gewichtsverteilung von Hebelast auf unterschiedliche Körperbereiche.
Konkret sollte man sich unter einem Exoskelett nicht etwa einen futuristischen Roboteranzug, sondern eine orthesenartige Stützstruktur vorstellen, die oft mit Gurten befestigt wird. Ein Exoskelett wird meist am Rücken, an der Hüfte, den Schultern, am Knie oder am Bein getragen. Exoskelette kommen auch in der medizinischen Rehabilitation zum Einsatz. So kann ein Exoskelett bestimmte Körperteile bei der Regeneration unterstützen oder beeinträchtigte Körperfunktionen aufrechterhalten.
Passive und aktive Exoskelette
Grundsätzlich gibt es zwei Typen von Exoskeletten:
- Passive Exoskelette funktionieren rein mechanisch. In der Regel verfügen sie über Federsysteme oder spezielle Gummibänder, die bei bestimmten Bewegungen Energie aufnehmen und diese bei der Gegenbewegung wieder an die Trägerin oder den Träger abgeben. Passive Exoskelette wiegen weniger als aktive Systeme und sind daher wesentlich leichter zu tragen.
- Aktive Exoskelette verfügen über eine eigene Energiequelle. Sie erfassen die Bewegungen des Benutzers mithilfe von Sensoren und wandeln diese in Steuersignale für elektrische oder luftdruckbetriebene Motoren um. Diese unterstützen mit ihrer Motorkraft die Bewegungen und Hebevorgänge.
Exoskelette: ein Trend mit hoher Priorität
Für das DHL Logistics Trend Radar Echo hat das DHL Innovation und Trend Research Team die Logistikexpert:innen unserer Unternehmenskunden zu aktuellen und zukünftigen Trends befragt. Im Trend Radar Echo geht es insbesondere um diejenigen Logistik-Trends, die das operative Geschäft, die Strategie und die Zukunftsperspektiven von Unternehmen tatsächlich beeinflussen. Im Trend-Cluster der bionischen Verbesserungen stufen die Logistikfachleute die Weiterentwicklung und vor allem die logistische Anwendung von Exoskeletten als Trend mit hoher Priorität ein.
Das besondere Potenzial dieser menschenzentrierten Bionik-Lösung liegt einerseits in der Optimierung der Arbeitsabläufe durch Arbeitserleichterung. Das erhöht die Effektivität, allerdings in einem geringeren Maße als beispielsweise Automatisierung und Standardisierung. Andererseits geht es hier um die direkte körperliche Entlastung der Mitarbeitenden. Arbeitsschutz und Mitarbeitergesundheit sind Werte an sich, aber gleichzeitig auch ein wirtschaftlicher Faktor, denn sie verbessern die Arbeitgeberattraktivität von Unternehmen.
Das Exoskelett ist kein Thema der Zukunft, sondern Gegenwart
Im Gegensatz zu Lösungen im Bereich des autonomen Fahrens oder der Zustellung per Drohne auf der letzten Meile, bei denen auch Zulassungsfragen als Hemmschuh wirken, gibt es bereits jetzt marktfähige Exoskelette für verschiedene Anwendungsbereiche. Allerdings ist nicht jede Art von Exoskelett für die Logistik – und hier geht es primär um den Bereich Lagerlogistik – gleichermaßen gut geeignet.
Einsätze in großem Maßstab lassen bislang noch auf sich warten. Dies liegt vor allem daran, dass die aktuellen Systeme in der Regel nur bestimmte Bewegungsabläufe unterstützen und somit auf Nischenanwendungen beschränkt sind.
Hauptfunktionen von marktfähigen Exoskeletten
Die Hersteller von Exoskeletten fokussieren sich auf drei Anwendungsbereiche, die sie im Kontext industrieller Arbeitsplätze als besonders wesentlich identifiziert haben.
Exoskelette für Über-Kopf-Arbeit
Es gibt passive Exoskelette, die speziell für andauernde Überkopfarbeit konzipiert sind – etwa die Werkstattreparatur an der Unterseite von Lieferfahrzeugen oder das ständige Heben von Lasten über Schulterhöhe. Diese Exoskelette dienen als Stützstrukturen für die Oberarme und reduzieren dadurch die Belastung von Nacken und Schultern.
Exoskelette für Arbeitsflächen ohne Sitzgelegenheit
In vielen betrieblichen Anlagen fehlen aus Platz- oder Sicherheitsgründen Sitzgelegenheiten an den Arbeitsplätzen. Exoskelette, die genau für dieses Problem entwickelt wurden, dienen als Stuhlersatz. Sie werden an den Beinen der Beschäftigten befestigt und klappen beim Hocken aus, um eine Sitzfläche zum Ausruhen zu bieten. Beim Aufstehen ziehen sie sich wieder zusammen.
Exoskelette für Tätigkeiten, die häufiges Bücken und Heben erfordern
Manuelle Hebetätigkeiten zählen zu den Hauptrisikofaktoren für Rückenschmerzen. Mitarbeitende, die häufig schwere Lasten heben, profitieren von Exoskeletten, die speziell zur Unterstützung des unteren Rückens entwickelt wurden. Für die Wirksamkeit der Technologie ist entscheidend, wie gut die Modelle die Beuge- und Hebebewegung unterstützen. Schon jetzt ist die Auswahl der auf dem Markt erhältlichen aktiven und passiven Exoskelette für diese Anwendung groß.
Logistische Einsatzbereiche für das Exoskelett: Hebehilfe ist gefragt
Als menschenunterstützende Technik haben Exoskelette in der Lagerlogistik grundsätzlich eine große Relevanz. Denn ein vollautomatisches Lager, das ohne menschliche Arbeitskraft auskommt, lässt sich nicht für alle Anwendungsfälle problemlos realisieren.
Unterschiedlichste Formen und Größen der Versandgüter und Umschläge von geringen Stückzahlen erschweren ein automatisches Lagermanagement. Da die Kommissionierung oder Verladung gleichzeitig mit belastenden Haltungen und Bewegungen verbunden ist, bieten sich Exoskelette zur Förderung der Mitarbeitergesundheit an.
Die drei Haupttypen der Exoskelette sind unterschiedlich relevant für den operativen Logistikalltag.
- Exoskelette für Überkopfarbeit haben aufgrund ihrer sehr spezifischen Funktion nur begrenzt Einsatzmöglichkeiten in der Logistik, da es kaum Tätigkeitsprofile gibt, die ausschließlich Überkopfarbeiten umfassen.
- Sitz-Exoskelette können hingegen die Belastung von Beschäftigten im Lager reduzieren, die sich bei Tätigkeiten wie der Bedienung von Maschinen oder der Sichtung von Dokumenten ausruhen können.
- Aktive und passive Systeme zur Hebehilfe sind zweifellos am relevantesten für die Logistik. Die Abfederung von sich wiederholenden Bewegungen, eine gleichmäßigere Gewichtsverteilung und bessere Kraftübertragung sowie eine aktive Hebehilfe sind besonders interessant. Solche Exoskelette eröffnen ein großes Potenzial, um die Gesundheit und Sicherheit der Mitarbeitenden am Arbeitsplatz zu verbessern.
Exoskelette und ihre Vor- und Nachteile
Die möglichen Vorteile der Exoskelett-Technik wurden hier bereits ausführlich erörtert: Sie liegen vor allem im Potenzial der Systeme zur Erleichterung von Hebevorgängen und sich wiederholenden Bewegungen. Zwischen „Potenzial” und dem operativen Alltag klafft indes eine Umsetzungslücke. Und so ergeben sich die (potenziellen) Nachteile der Systeme aus den noch bestehenden Ungewissheiten.
Marktfähige Exoskelette gibt es noch nicht sehr lange. Und auch wenn das Wirkprinzip einzelner Modelle plausibel erscheint: Es gibt noch keine Langzeitstudien im realen industriellen Einsatz, weshalb ein evidenzbasierter Nachweis der ökonomischen Effizienz und gesundheitsfördernden Wirksamkeit von Exoskeletten in der Praxis noch aussteht. Das Fehlen von Langzeitstudien nährt die Skepsis und stellt eine Hürde für den Markteintritt dar, da viele Unternehmen das Risiko scheuen, eine Pionierrolle einzunehmen.
Zwei Aspekte sind von der mangelnden Forschung besonders betroffen:
- Kosteneffizienz: Aufgrund der fehlenden Datenbasis ist nicht abschließend geklärt, ob das Exoskelett in der Logistik Kosten durch erhöhte Produktivität und weniger Krankheitstage einsparen kann. Quantifizierbare Daten sind unerlässlich, um den Business Case zu belegen und Zweifel an der medizinischen Wirksamkeit auszuräumen.
- Gesundheitliche Risiken: Dazu zählen beispielsweise ein möglicher Muskelabbau bei aktiven Exoskeletten oder eine erhöhte Belastung des Herz-Kreislauf-Systems bei Exoskeletten für die Arbeit über Kopf. Auch die biomechanischen Auswirkungen der Umverteilung von Lasten im Körper beim Heben großer Gewichte sind noch unbekannt. Daher können Exoskelette aus ergonomischer Sicht nicht hinreichend bewertet werden.
Auch die Akzeptanz unter den Mitarbeitenden sowie der Tragekomfort können Probleme verursachen. Die meisten verfügbaren Exoskelette sind nicht völlig mühelos zu tragen und einige bringen ein erhebliches Zusatzgewicht mit sich. Dadurch entsteht ein Zielkonflikt zwischen dem Nutzen bei bestimmten Bewegungen und möglichen Einschränkungen bei anderen.
Fazit: Exoskelette – vielversprechende Technologie und offene Fragen
Ob in der Logistik, der verarbeitenden Industrie, der Landwirtschaft, dem Handwerk oder den Pflegeberufen – hier fallen überall Tätigkeiten mit sich ständig wiederholenden Bewegungen und/oder dem Heben schwerer Lasten an; Tätigkeiten, die sich nicht oder nicht vollständig automatisieren lassen. Entsprechend groß ist das Potenzial von Exoskeletten. Bei Exoskeletten stehen in erster Linie der Arbeitsschutz und die Gesundheit der Beschäftigten im Vordergrund, sekundär geht es aber auch um Effizienzsteigerung und Kostensenkung.
Ob sich Exoskelette großflächig einsetzen lassen oder ob sie Nischenanwendungen vorbehalten bleiben, wird die nahe Zukunft zeigen. Wie im Bereich der grünen Logistik wollen wir bei DHL Freight auch hier die Entwicklung nicht nur beobachten, sondern aktiv mitgestalten. Wenn innovative Technik und Mitarbeiterschutz Hand in Hand gehen, dann übernehmen wir gerne eine wichtige Rolle.
