Einführung in das Thema Schichtarbeit Schicht-Modelle. Kongress zur betrieblichen Gesundheitsförderung 12. November 2015

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1 Einführung in das Thema Schichtarbeit Schicht-Modelle Kongress zur betrieblichen Gesundheitsförderung 12. November 2015

2 Arbeitswissenschaft, Arbeitsmedizin Ziel einer physiologisch (physikalisch, biochemisch) begründeten Arbeitsbewertung ist es, Leistungsanforderungen und individuelle Leistungsvoraussetzungen in Einklang zu bringen. Knauth, 1983 TÜV NORD /shs

3 Jenseits der gesellschaftlichen Diskussion um Schichtarbeit operiert die Arbeitswissenschaft mit objektiven Belastungsindikatoren z.b. erhoben am Arbeitsplatz oder im arbeitsmedizinischen Instituten Körperkerntemperatur und weitere Verläufe Herzschlagfrequenz (EKG) Gehirntätigkeit (EEG), Muskeln (EMG), Augenbewegung (EOG) Elektrolyt- bzw. Hormonausscheidungen im Urin (z.b. Kalium, Natrium, Katecholamine, Adrenalin, Noradrenalin) Psychologische Einschätzungs-, Einstellungsskalen Diagnostische Testverfahren etc. TÜV NORD /shs

4 Gesellschaftliche Gründe für Schichtarbeit Gesellschaftliche Diskussion Versorgungsgründe Technologische Gründe Rohstoffe, Energie, Chemie etc. Wirtschaftliche Gründe Elektronik, CNC-Maschinen, Fahrzeuge etc. Konsum- / Freizeit Theater, Kino, Sport, Gaststätten, Discos, Tankstellen, Taxi etc. Öffentlicher Bereich Polizei, Feuerwehr, Krankenhaus, Medien, Entsorgung, Bahn, Flughäfen etc. TÜV NORD /shs

5 Das Wissen um mögliche Belastungen durch Nachtarbeit ist alt Schichtarbeiterwohnungen in Düsseldorf 1864 Die Glashüttensiedlung Kurz nach Gründung der Gerresheimer Glashütte 1864 durch Ferdinand Heye wurde diese Arbeitersiedlung errichtet. Die Wohnungen besaßen einen fensterlosen Schlafraum, so dass Schichtarbeiter auch tagsüber ruhig schlafen konnten. TÜV NORD /shs

6 1994 legt das Arbeitszeitgesetz (ArbZG) verbindlich fest: 6 Nacht- und Schichtarbeit (1) Die Arbeitszeit der Nacht- und Schichtarbeitnehmer ist nach den gesicherten arbeitswissenschaftlichen Erkenntnissen über die menschengerechte Gestaltung der Arbeit festzulegen. TÜV NORD /shs

7 Zuvor hatte das Bundesverfassungsgericht 1992 zur Nachtarbeit von Frauen erklärt die Arbeit im Schichtdienst unter Einbeziehung der Nachtarbeit stellt eine zusätzlich zur Arbeitstätigkeit bestehende Belastung dar. Das bedeutet, neben der körperlichen Leistungsfähigkeit spielt auch die tageszeitliche Leistungsdisposition eine wichtige Rolle bei der Bewältigung von Arbeitsanforderungen. TÜV NORD /shs

8 Arbeitswissenschaftliche Gestaltungsziele für Schichtarbeit aus den Vorgaben u.a. des Arbeitszeitgesetzes den wissenschaftlichen Kenntnisstand in die Praxis umsetzen der betrieblichen Praxis Rechnung tragen Nachtarbeit auf des unvermeidbare Maß begrenzen die Arbeitszeitgestaltung soweit möglich individualisieren Gesundheit und Leistungsfähigkeit wenig beeinträchtigen Quelle: DGAUM TÜV NORD /shs

9 Eine innere biologische Uhr (SCN Suprachiasmatischer Nucleus) strukturiert und koordiniert zeitlich den Ablauf fast aller Funktionen. Eingebettet in dieses Zeitraster ist auch der Schlaf-Wach-Wechsel. u.a. Zulley 1995 TÜV NORD /shs

10 Circadianrhythmik - Tagesrhythmen Die Zeitrhythmen sind als biologisches Erbe vorgegeben und nur bis zu gewissen Grenzen überformbar untersuchten Nathaniel Kleitman (der Vater der Schlafforschung) und ein Mitarbeiter im Mammoth-Cave-Experiment in einer feuchten Höhle in Kentucky ihren Wach-Schlaf-Zyklus. Kleitman, Nathaniel, University of Chicago Library, Special Collections Research Center Die Rhythmusforschung ist jedoch ungleich älter und an die zunehmende Industrialisierung gekoppelt und damit verbunden, um eine Leistungserbringung möglichst über den Tag und die Nacht zu ermöglichen. u.a. Kleitman 1938 TÜV NORD /shs

11 Der Einfluss körperlicher Rhythmen auf die Leistungsfähigkeit und Gesundheit Max-Planck-Institut in Seewiesen und Erling-Andechs 1964 Aschoff et al. Andechs Der Schlaf-Wach-Wechsel findet im Einklang mit der 24-stündigen Abfolge von Tag und Nacht statt (geophysikalischer Tag). Die autonomen circadianen Rhythmen (ohne externe Beeinflussung) zeigen bei vielen Menschen eine längere Periodik (25 und mehr Stunden). Das bedeutet z.b., dass auf eine besonders lange Wachdauer nicht eine lange, sondern eine eher kurze Schlafdauer folgt. Nahezu sämtliche Funktionen des Menschen sind circadianen Schwankungen ausgesetzt. Im Verlaufe eines Tages finden charakteristische Veränderungen der verschiedenen Körperfunktionen statt. u.a. Aschoff 1953, 1963 / Zulley 1995 TÜV NORD /shs

12 Grad C Rhythmische Verläufe verschiedener Körperfunktionen Tagesperiodik der Körperkerntemperatur (Die Körperkerntemperatur hat eine Leitfunktion) 37,4 37, ,8 Acrophase Maximum 36,6 36,4 Minimum 36, Uhrzeit Körperkerntemperatur Schematische Darstellung TÜV NORD /shs 2014

13 Verschiebung der Phasen der Circadianrhythmik Beispiel: 25, 26 etc. Stunden Tag-Nacht-Abfolge ohne externe Zeitgeber Kurve = Verlauf der Körperkerntemperatur // Balken = Nachtzeiten Quelle: Zulley & Knab 2004 Wach und fit TÜV NORD /shs

14 Alltägliche Beispiele für Tag- und Nachtänderungen des Organismus Körperkerntemperatur Herztätigkeit Atmung Verdauung Muskulatur Sie verläuft in einer Kurve mit einem Tageshöhepunkt zwischen und Uhr und einem Nachttiefpunkt zwischen 3.00 und 6.00 Uhr Am Tage ist der Pulsschlag in Abhängigkeit vom Alter und der Anstrengung hoch (etwa zwischen 70 und 150 Schlägen pro Minute) - in der Nacht kann er bis auf etwa 50 Schläge herabsinken Bei hohem Sauerstoffverbrauch am Tage wird rasch geatmet - in der Nacht sinkt die Atemfrequenz stark ab Am Tage ist sie voll aktiv - in der Nacht normalerweise inaktiv (der Magen ist ein reiner Tagarbeiter Am Tage voll innerviert - nachts schon allein aufgrund der geringen Sauerstoffversorgung auf Ruhe und Erholung eingestellt TÜV NORD /shs 2015

15 in % über bzw. unter Durchschnitt (0-Linie) Physiologische Leistungsfähigkeit über den Tag und die Nacht Tageszeit (Uhr) Nachtschicht Schematische Darstellung / Quelle: Graf, 1954 TÜV NORD /shs

16 Wir finden eine deutliche zweifache Belastung bei bereits nur einer Nachtschicht (1) In jeder Nachtschicht muss gegen die Innere Uhr, die auf Schlaf steht, gearbeitet werden. Körperliche Ressourcen können deshalb nicht ausreichend zur Verfügung gestellt werden. Es entsteht eine Zusatzbelastung zur Arbeitstätigkeit. (2) Am Tag nach der Nachtschicht soll geschlafen werden, obwohl das biologische System eigentlich auf Aktivität eingestellt ist. Es besteht die Gefahr, dass der Tagschlaf nach der Nachtschicht die verbrauchten Ressourcen nicht voll ersetzen kann (Dauer + Qualität). TÜV NORD /shs

17 Grad C Periodikänderungen bei Dauernachtschichten Kritischer Punkt: die dritte Nachtschicht in Folge spätestens da beginnt eine bedeutsame Desynchronisation Körperkerntemperatur 1. Nacht 37,4 37, ,8 36,6 7. Nacht 36,4 36,2 36 Maximum Minimum schematisch dargestellt nach Knauth et al., 1981 TÜV NORD /shs

18 Fazit: Es gibt keine Anpassung an Nachtarbeit der entscheidende Umschlag bei der Desynchronisation beginnt spätestens nach der 3. Nachtschicht in Folge. Deshalb ist die wichtigste arbeitswissenschaftliche Forderung an Schichtpläne: > nicht mehr als maximal 3 Nachtschichten in Folge und danach wenigstens 2 freie Tage zur Unterstützung der Resynchronisation. u.a. Knauth 2007 TÜV NORD /shs

19 Rotationsrichtung der Schichtpläne da die Innere Uhr länger als 25 Stunden schwingt ist eine Schichtfolge Früh-Spät-Nacht-frei, die einer Verlängerung der Rhythmen (25 Stunden und mehr) entspricht, günstiger, als die Rückwärtsrotation. Deshalb ist die zweite wichtige arbeitswissenschaftliche Forderung an Schichtpläne: Vorwärtsrotation TÜV NORD /shs

20 Belastung ist nicht gleich Beanspruchung Quelle: Ergonomie, Beuth, 1990 TÜV NORD /shs

21 Arbeitswissenschaftliches Modell zur Schichtarbeit Belastung Beanspruchung Folgen Verschiebung der Phasenlage von Arbeit und Schlaf Desynchronisation Mehrfachbelastungen Faktoren subjektive Beschwerden Einschränkungen der Leistungsfähigkeit Beeinträchtigung der Gesundheit Alter Geschlecht Chronotypus Einstellungen Schlafverhalten Essensverhalten Familiensituation Risikofaktoren etc. Rutenfranz et al., 1989 TÜV NORD /shs

22 Hazard-Rate Lebensarbeitszeit und Einschränkung der beruflichen Leistungsfähigkeit 2011 Risiko (kumulierte Hazard-Rate) für das Eintreten einer polizeiärztlich diagnostizierten Einschränkung der Dienstfähigkeit in Abhängigkeit von der Zeit im Schichtdienst in Jahren 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, Jahre im Schichtdienst nach Wirtz, A & Nachreiner, F, 2011, Frühjahrskongress der GfA, schematische Darstellung TÜV NORD /shs

23 Schichtarbeit ist zunächst nur ein Risikofaktor Nachtarbeit ist als ein Risikofaktor für die Gesundheit zu verstehen, dessen Wirkung nicht unbedingt zu einer Krankheit führt, der aber die Wahrscheinlichkeit einer Erkrankung statistisch erhöht. Nachtarbeit stellt eine eher unspezifische Belastung dar. Sie kann sich aber zu einer aus Arbeit und Umwelt resultierenden Grundbelastung addieren und so zur Entwicklung multifaktoriell bedingter Erkrankungen beitragen. Hinzu kommen individuelle und situationsbezogene Faktoren. Quelle: Wussow et al. 2003, 2006 TÜV NORD /shs

24 Anteile möglicher Belastungen/Hilfen bei Nachtarbeit 5% 20% 3% 4% 3% Schichtplan Demograph. Var 55% indiv. Verhalten Gesundheitszustand Var x Var y Var z 10% Schematische Darstellung TÜV NORD /shs

25 Daraus ergeben sich zwei Angriffspunkte für die Arbeitswissenschaft, Arbeitsmedizin: Änderungen an den Schichtplänen die die ganze Unordnung in das Leben bringen Unterstützung von Verhaltensänderungen der Betroffenen als Reaktion auf die ungewöhnlichen Arbeits- und Schlafzeiten TÜV NORD /shs

26 Arbeitswissenschaftliche Kriterien für Schichtpläne * Verbotene Schichtfolgen: NF / SF / NS Die Anzahl der Nachtschichten hintereinander sollte möglichst klein sein / nicht mehr als 3 Nachtschichten in Folge Die Vorwärtsrotation sollte bevorzugt werden (F S N frei ) Nach Nachtschichten, oder einer Nachtschichtphase, sollte eine möglichst lange Ruhezeit sein (möglichst 2 Tage / mindestens 32 Stunden) Eine Massierung der Arbeitszeit ist zu vermeiden (nicht mehr als 5 Tage) TÜV NORD /shs

27 Weitere arbeitswissenschaftliche Kriterien ungünstige Schichtfolgen sollten vermieden werden: z.b. Nacht frei Früh (nur 24 Stunden Ruhezeit), N frei frei F Geblockte Wochenendfreizeit sollte gewährt werden (2, 3 Tage) Frühschichten sollten nicht zu früh beginnen / Nachtschichten sollten früh enden Mindestens ein freier Abend in der Woche zwischen Montag und Freitag (bei fortlaufend Früh, Spät, Nacht sonst nur alle 3 Wochen möglich) Auch Früh- und Spätschichten sollten schnell rotieren (1 bis 3 Tage) TÜV NORD /shs

28 Software OPTISCHICHT: Eingabe der Kriterien und Rangfestlegung BASS XIMES E-shift TÜV NORD: TÜV NORD /shs

29 üblicher Schichtplan 5 Tage-Woche Mo Di Mi Do Fr Sa So WStd. A N N N N N 37,5 B S S S S S 37,5 C F F F F F 37,5 5 Nachtschichten in Folge / Rückwärtsrotation / üblicher Plan, bei Schichtarbeiter(innen) bevorzugt TÜV NORD /shs

30 Arbeitswissenschaftlicher Schichtplan 5 Tage Woche Nachtschichtfolge ist unterbrochen Mo Di Mi Do Fr Sa So A F F F S S B S S S N N C N N N * F F Bewertung: Arbeitsmedizinisch vorteilhafter Schichtplan / in der Praxis nicht zu finden TÜV NORD /shs

31 Schichtplanumstellung 6-Tage > Schnell rotierende Schichtfolgen > Vorwärtsrotation > nur 2 Nachtschichten in Folge > nach Nachtschichten mindestens 2 freie Tage > 3-Tage-Wochenende Quelle: tempora online, Zeitbüro FOM, 02/2012 TÜV NORD /shs

32 Das Beispiel ausgerechnet und dargestellt: Problem: Viele Bringschichten bei 38,5-Std.-Woche ca. 31 TÜV NORD /shs

33 Bearbeitete Pläne: Konti-Schichtplan (7 Tage) / max. 5 Gesamtschichten Eine kurze Woche / ein 3-Tage-Wochenende / lange Wochenarbeitszeiten bezahlte Pausen TÜV NORD /shs

34 Konti-Schichtplan (7 Tage) / max. 5 Gesamtschichten / Ungünstig N * F // regelmäßigere Wochenarbeitszeit // kein freies Wochenende bezahlte Pausen TÜV NORD /shs

35 Konti-Schichtplan (7 Tage) / 7 Gesamtschichten in Folge nach Nachtschichten 2 3 Tage frei / ein freies 3-Tage-Wochenende bezahlte Pausen TÜV NORD /shs

36 Diese Pläne werden zur Zeit präferiert 2 F / 2 S / 3 N / 2 frei 2 F / 3 S / 2 N / 2 frei 3 F / 2 S / 2 N / 3 frei usw. / 4 frei Gruppe 1 Juni R R F F S S N N N R R F F S S S N N R R F F F S S N N R R R Juli F F S S N N N R R F F S S S N N R R F F F S S N N R R R F F S August S N N N R R F F S S S N N R R F F F S S N N R R R F F S S N N September N R R F F S S S N N R R F F F S S N N R R R F F S S N N N R Oktober R F F S S S N N R R F F F S S N N R R R F F S S N N N R R F F November S S S N N R R F F F S S N N R R R F F S S N N N R R F F S S Dezember S N N R R F F F S S N N R R R F F S S N N N R R F F S S S N N Gruppe 2 Juni N N R R F F S S S N N R R F F F S S N N R R R F F S S N N N Juli R R F F S S S N N R R F F F S S N N R R R F F S S N N N R R F August F S S S N N R R F F F S S N N R R R F F S S N N N R R F F S S September S N N R R F F F S S N N R R R F F S S N N N R R F F S S S N Oktober N R R F F F S S N N R R R F F S S N N N R R F F S S S N N R R November F F F S S N N R R R F F S S N N N R R F F S S S N N R R F F Dezember F S S N N R R R F F S S N N N R R F F S S S N N R R F F F S S Beispiel: Vattenfall TÜV NORD /shs

37 2 Checklisten Nachreiner et al. TÜV NORD /shs

38 Wie reagieren die Betroffen auf arbeitswissenschaftliche Hilfen und persönliche Empfehlungen? >>> Distanziert! Alter Plan (seit 1972): 21 Schichten ohne einen freien Tag, zwei Wochen abends nicht zu Hause durchgängig, 7 Nachtschichten in Folge TÜV NORD /shs

39 Eine mögliche arbeitswissenschaftliche Alternative: Nicht mehr als 3 Nachtschichten in Folge, Vorwärtsrotation, freies Wochenende etc. TÜV NORD /shs

40 Die frei und anonym gewählte Alternative der Betroffenen 2015: 14 Gesamtschichten in Folge, 7 Gesamtschichten in Folge, 4 Nachtschichten in Folge. TÜV NORD /shs

41 Empfehlungen für die Einführung neuer Schichtsysteme Ein langer Vorlauf, ständige Begleitung und Moderation 1 Ausführliche Diskussion des alten Schichtplanes Frühzeitige Information über Änderungsmöglichkeiten Auswirkungen auf Leben und Lohn Wie sicher ist mein Arbeitsplatz? 2 Beteiligung der Schichtarbeiter bei der Problemanalyse und der Lösungsentwicklung (Arbeitsgruppen, Workshops) 3 Mindestens 6 Monate Projektphase Alternativen Schichtplan umsetzen in einer Pilotabteilung 4 Ein Probejahr mit anschließender Abstimmung über Beibehaltung oder ggf. Modifikation des neuen Schichtplanes 5 Evaluation der Auswirkungen des neuen Schichtplanes (im Idealfall mit Vorher- und Nachher-Befragungen in Pilot- und Kontrollgruppe) TÜV NORD /shs

42 Hintergrund: Unterschiedliche Bewertungen: Arbeitsmedizin - Betroffene TÜV NORD /shs

43 Hilfen für die Betroffenen zur Variation der subjektiven Beanspruchung (Stichwort in den USA: Shiftwork Awareness) TÜV NORD /shs

44 Schichtarbeit ist ein globales Problem Hilfen für ein Leben mit Schichtarbeit in den USA. TÜV NORD /shs

45 Leitgedanke Der Unregelmäßigkeit der durch den Schichtplan vorgegebenen Lebensweise soviel Regelmäßigkeit wie möglich im privaten Bereich entgegensetzen TÜV NORD /shs

46 Schwerpunkte von Trainingsprogrammen Schlaf Essen Freizeit, Soziales Partner, Familie Ein Ausgangspunkt könnte sein: ein anonymer Gesundheitscheck der Population TÜV NORD /shs

47 / Prof. Nachreiner TÜV NORD /shs

48 DASA Dortmund Deutsche Arbeitsschutz- Ausstellung Das Schichtarbeiterhaus in der Halle der Stahlwerker TÜV NORD /shs

49 Impressum TÜV NORD Mobilität GmbH & Co. KG MPI Medizinisch-Psychologisches Institut Bereich Schichtarbeit Hansastr Dortmund Tel.: +49 (0231) Fax: +49 (0231) wschweflinghaus@tuev-nord.de