Anthropometrie: Perzentilberechnung und Datenbanken

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Perzentilberechnung normalverteilter Körpermaße

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Standardnormalverteilung mit den statistischen Größen Mittelwert und Standardabweichung

[math]\displaystyle{ K_{Perzentil}=\bar{x}\cdot s }[/math]

K_Perzentil: gesuchtes Perzentil

[math]\displaystyle{ \overline x }[/math]: Körpermaßmittelwert

z_Perzentil: z-Wert aus Tabelle der Standardnormalverteilung

s: Körpermaßstandardabweichung

[math]\displaystyle{ z_{Perzentil}=|\frac{K_{Perzentil}-\bar{x}}{s}| }[/math]

z-Werte für die Berechnung einiger Perzentile:

1.Perzentil =  [math]\displaystyle{ \overline x }[/math] - 2,33s     99.Perzentil =  [math]\displaystyle{ \overline x }[/math] + 2,33s

2.Perzentil =  [math]\displaystyle{ \overline x }[/math] - 1,88s     97.Perzentil =  [math]\displaystyle{ \overline x }[/math] + 1,88s

5.Perzentil =  [math]\displaystyle{ \overline x }[/math] - 1,65s     95.Perzentil =  [math]\displaystyle{ \overline x }[/math] + 1,65s

10.Perzentil =  [math]\displaystyle{ \overline x }[/math] - 1,28s     90.Perzentil =  [math]\displaystyle{ \overline x }[/math] + 1,28s

20.Perzentil =  [math]\displaystyle{ \overline x }[/math] - 0,84s     80.Perzentil =  [math]\displaystyle{ \overline x }[/math] + 0,84s

25.Perzentil =  [math]\displaystyle{ \overline x }[/math] - 0,67s     75.Perzentil =  [math]\displaystyle{ \overline x }[/math] + 0,67s

50.Perzentil =  [math]\displaystyle{ \overline x }[/math]

Quelle: W.Lange; A. Windel: Kleine ergonomische Datensammlung.Tüv Media;Auflage 13., aktualisierte Auflage. (September 2009)

Beispiel 1: Hauptmaße der Führerräume von Schienenfahrzeugen nach DIN 5566-02:2006-09
Höhe in jedem aufrecht beschrittenen Punkt
Vorzugsmaß: ≥2000 mm

Überprüfung des Vorzugsmaßes

entscheidendes Körpermaß: Körperhöhe

Nutzergruppe: 25-65 Jahre

entscheidendes Perzentil: 99.Perzentil

entscheidendes Geschlecht, Alter: männlich (jüngere Nutzer: 25-29 Jahre, da akzelerierter)

Körpermaße aus B. Flügel; H.Greil; K.Sommer: Anthropologischer Atlas. Alters- und Geschlechtsvariabilität des Menschen - Grundlagen und Daten. Verlag Minerva edition Wissen, 1986

[math]\displaystyle{ K_{99}=1755mm\dotplus2,33\cdot72mm }[/math]

99. Perzentil = 1922mm (+ Schuhwerk 30 mm) = 1952 mm ⇒ + Bewegungszuschlag: Höhe >1952 mm

Beispiel 2: Hauptmaße der Führerräume von Schienenfahrzeugen nach DIN 5566-02:2006-09
Höhe des Fluchtweges
Mindestmaß: 1800 mm

Welchem Perzentil entspricht die Höhe des Fluchtweges von 1800 mm bei männlichen Nutzern?

entscheidendes Körpermaß: Körperhöhe

Überprüfung beispielhaft für Nutzergruppe: 18-59 Jahre, männlich

Körpermaße aus B. Flügel; H.Greil; K.Sommer: Anthropologischer Atlas. Alters- und Geschlechtsvariabilität des Menschen - Grundlagen und Daten. Verlag Minerva edition Wissen, 1986

[math]\displaystyle{ z_{Perzentil}=|\frac{K_{Perzentil}-\bar{x}}{s}| }[/math] ⇒ [math]\displaystyle{ z_{Perzentil}=|\frac{1800mm-1715mm}{66mm}| }[/math] ⇒ Z_Perzentil=1,287

s. Tabelle der Standardnormalverteilung (Ermittlung des Flächenanteils, der dieser Wahrscheinlichkeit entspricht)

Z_Perzentil = 1,28   ⇒ Fläche 0,8997   ≈ 90.Perzentil

Für etwa 10% der männlichen Nutzer ist die Fluchtweghöhe zu niedrig.

Beispiel 3: Hauptmaße der Führerräume von Schienenfahrzeugen nach DIN 5566-02:2006-09
Lichter Türdurchgang, Höhe innen
Mindestmaß: 1700 mm

Welchem Perzentil entspricht die Höhe des Türdurchganges von 1700 mm bei jüngeren männlichen Nutzern?

Nutzergruppe: 18-65 Jahre, männlich und weiblich

entscheidendes Körpermaß: Körperhöhe, männlich, 18-25 Jahre

Körpermaße aus DIN 33402-2:2007-05)

[math]\displaystyle{ s=|\frac{K_{50}-K_{5}}{z_{50}-z_{5}}| }[/math]   ⇒ [math]\displaystyle{ s=|\frac{1790mm-1685mm}{0-(-1,65)}| }[/math]   ⇒ s = 63,63 mm

s: Standardabweichung

K₅₀: Körpermaß 50.Perzentil

K₅: Körpermaß 5.Perzentil

z₅₀: z-Wert Standardnormalverteilung für 50.Perzentil

z₅: z-Wert Standardnormalverteilung für 5.Perzentil

[math]\displaystyle{ z_{Perzentil}=|\frac{K_{Perzentil}-K_{50}}{s}| }[/math]   ⇒ [math]\displaystyle{ z_{Perzentil}=|\frac{1700mm-1790mm}{63,63mm}| }[/math]

Z_Perzentil=1,414   ⇒ Fläche 0,9207   ⇒ (100-92) = 8.Perzentil

Für nur etwa 8% der männlichen Nutzer ist der Türdurchgang aufrecht passierbar, für 92% der männlichen Nutzer ist die Tür zu niedrig.

Datenbanken für Körpermaße

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• Normative Daten

• bundesdeutsche Wohnbevölkerung
• Europabevölkerung
• Weltbevölkerung
• berufsgruppenspezifische Bevölkerungsteile

- DIN 33402-2:2007-05 Ergonomie - Körpermaße des Menschen - Teil 1: Begriffe, Messverfahren

- DIN 33402-2:2007-05: Ergonomie - Körpermaße des Menschen - Teil 2: Werte

--> Körpermaßdaten für Wohnbevölkerung der Bundesrepublik

--> Aktualisierung der bisherigen Normdaten durch bundesweit erhobene Körpermessdaten für Frauen und Männer der Altersgruppe von 18 bis 40 Jahre (Stand: 1999)

--> Aktualisierung der Körpermaßdaten für 41-bis 65-Jährige (Stand: vor 2004)

--> geschlechtsspezifisch

--> Altersgruppe 18 – 65 Jahre

--> Vertrauensbereich 5. bis 95. Perzentil

- DIN 33402-2 Beiblatt 1:2006-08 Ergonomie — Körpermaße des Menschen - Beiblatt 1 zu Teil 2: Werte; Anwendung von Körpermaßen in der Praxis

- DIN EN 547-1:2009-01: Körpermaße des Menschen - Teil 1: Grundlagen zur Bestimmung von Abmessungen für Ganzkörperzugänge von Maschinenarbeitsplätzen

- Anthropologischer Datenatlas (1986) in: Flügel B., Greil H., Sommer K. (1986): Anthropologischer Atlas. Grundlagen u. Daten

- DIN EN 547-2:2009-01: Körpermaße des Menschen - Teil 2: Grundlagen für die Bemessung von Zugangsöffnungen

- DIN EN 547-3:2009-01: Körpermaße des Menschen - Teil 3: Körpermaßdaten (Erhebungszeitraum: vor 1997)

- Internationaler anthropometrischer Datenatlas (1993) in: Internationaler anthropometrischer Datenatlas. Bundesanstalt für Arbeitsschutz, Fb. 587. Wirtschaftsverlag NW, Bremerhaven. Jürgens, H. W. (1993)

- Körpermesswerte des Europamenschen (1998) in: Arbeitswissenschaftliche Erkenntnisse Nr. 108, Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, Dortmund 1998

--> Europamensch: Grenzperzentile P5 und P95:

--> Nordregion: Grenze für 95. Perzentil; Südregion Grenze für 5. Perzentil

- Grenzperzentile nicht geschlechtsdifferenziert

--> Altersgruppe 18 bis 60 Jahre

- DIN EN ISO 14738:2009-07: Sicherheit von Maschinen – Anthropometrische Anforderungen an die Gestaltung von Maschinenarbeitsplätzen

- DIN EN ISO 7250:2010-06: Wesentliche Maße des menschlichen Körpers für die technische Gestaltung

- DIN EN 614-1:2009-06: Sicherheit von Maschinen - Ergonomische Gestaltungsgrundsätze - Teil 1: Begriffe und allgemeine Leitsätze

- DIN EN ISO 3411:2009-01: Erdbaumaschinen - Maschinenführer - Körpermaße, Mindest-Freiraum

--> Erhebungszeitraum: Vorgängernorm: vor 1995, aktuelle Norm mit leicht veränderten Daten

- DIN EN ISO 15537:2005-03: Grundsätze für die Auswahl und den Einsatz von Prüfpersonen zur Prüfung anthropometrischer Aspekte von Industrieerzeugnissen und deren Gestaltung (Erhebungszeitraum 1965-1985)

- DIN 5566:2006-01: Schienenfahrzeuge - Führerräume -Teil 1: Allgemeine Anforderungen. 2006-09

• Datensammlungen (Quelle: Scheffler; Schüler: KAN-Studie 51)

• Handbücher i. allg. für den Praktiker

- unterschiedliche Angaben zu Stichproben; selten aktuelle Daten

- komplexe oder ausgewählte Datensammlungen

- anwenderorientiert, Nutzungshinweise

- Perzentilwertangaben

- z. B.: Anthropologischer Atlas; Handbuch der Ergonomie; Kleine ergonomische Datensammlung

• wissenschaftliche Journale

- kleine Stichproben; aktuelle Daten

- ausgewählte Datensammlung

- nicht anwenderorientiert/keine Nutzungshinweise

- statistisch unterschiedliche Angaben

- z. B.: Anthropologischer Anzeiger; Ergonomics; Applied Ergonomics

• Körpermaßreihenmessung SizeGERMANY

- durchgeführt vom Forschungszentrum Hohenstein Institute und der Human Solutions GmbH mit Unterstützung von Bekleidungsindustrie, Handel sowie der Automobilindustrie

- Zeitraum: 7/2007 bis 10/2008 an 31 Standorten in Deutschland

- 13362 Personen (Männer, Frauen, Kinder); Altersverteilung: 6 -87 Jahre; Erfassung von mehr als 70 Körpermaßen

- Durchführung mit moderner 3D-Scannertechnologie

- Maßdefinitionen konform zu internationalen Standards ISO 8559 –Maße für Bekleidung; ISO 7250 –Maße für Ergonomie; ISO 20685 –Scanning

---> s. auch: forward textile technologies Juni 2009 und SizeGermany-Portal

Quellenverzeichnis:

Dr. Christiane Scheffler; Dr. Grit Schüler: KAN-Studie 51 „Rohfassung eines Leitfadens für die richtige Auswahl und Anwendung anthropometrischer Daten“. Verein zur Förderung der Arbeitssicherheit in Europa e.V. (VFA). Mai 2013