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KOMBINIERTE REAKTIONS-UND/ODER BETAETIGUNGSZEIT-MESSEINRICHTUNG Die
Erfindung betrifft eine kombinierte Reaktions-und/oder Betätigungszeit-Messeinrichtung,
die z.B. bei der Untersuchung der Reaktionsfähigkeit und der ErmUdung des menschlichen
Organismus einzelne oder kontinuierliche Zeitmessungenbis.zuBruchteileneinerMillisecunde
ermöglicht, wobei auch die Er~rterung mancher prinzipieller und praktischer Frageny
insbesondere im Bereich des Sports und der Betriebsarbeit ermöglicht wird.
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Wie bekannt, ist der Mensch mit seiner Umgebung und der Aussenwelt
durch seine Sinnesorgane verbunden.
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Auf die äusseren Einwirkungen reagiert der Organismus vielseitig,
wobei die Reaktionen zum Teil lediglich biologische Geschähnisse mit Bewegungskennzeichnung
und zum Teil tatsächliche Bewegungen sind. Dies ist in engem Zusammenhang mit der
allseitigen Betätigung und Arbeit des Menschen. Da der Charakter der Arbeit heutzutage
vom Gebiet der physikalischen Arbeit an das intellektuelle Gebiet Ubergegangen ist
und von diesen beiden die intellektuellen Manipulationen, welche unter der Führung
des zentralen Nervensystems in gewisser Korrelation miteinander und in strenger
Zweckmässigkeit verlaufen, wichtiger sind, ist es notwendig, die Arbeit im arbeitsphysiologischen
Sinne zu bestimmen.
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Als Arbeit wird im folgenden jede zielbewuste Zustandsänderung verstanden,
ohne RUcksicht darauf zu Rehmen, ob dieselbe im Inneren des Nervensystems und des
Organismus, ohne wahrnehmbare äussere Bewegung auftritt oder aber mit einer tatsächlichen
Bewegung verbunden ist.
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Die im Inneren des Organismus verlaunfenden Vorgänge und deren Korrelationen
wirken an diejenigen physiologischen Bedingungen aus, deren gegenseitige Reflexwirkungen,
die bevor der zielbewusten Betätigung bereits vorhanden sind, die augenblikliche
Leistung, die von der untersuchten Person zu erwarten ist, im voraus bestimmen.
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Die Leistung kann physiologisch vielerlei gemessen werden. Von diesen
Messmethoden ist eine der am meisten realiBtischen Verwertungen, die durch eine
Zeitdauer ge-, mess4ne Leistung, wobei dieselbe entweder unmittelbar auszist$ ist,
oder aber in eine Zeitdauer umgerechnet. werden kann. (Wie z. B. bei Sportleistungen.)
Der Ausdruck
der Leistung mittels Zeitwerte ist die Betätigungszeit
-im weiteren BZ-und kann durch genaue Messung des An4fangs-und Endpunktes eines
Bewegungsvorganges bestimmt werden. Die BZ kann-auch sinngemäss auf einzelne Phasen
aufgeteilt und dieselben in natUrlicher Reihenfolge nacheinander abgemessen werden.
Auf diese Weise können verschiedene Arbeitsvorgänge qualifiziert werden.
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In dieser Auffassung wird auch die Arbeitsleistung im Aufsatz von
Kosilov analysiert und gewertet. Siehe ungarische Zeitschrift "Testnevelestudomeny",
Jahrgang 1955. Nr. 3. Seite 286-287).
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Aus den vorangef³hrten ist es ersichtlich, dass die Leistung Cundzwar
eine beliebige Leistung) von der Kondition des vollkommenen Organismus Cundzwar
in erster Linie der Kondition des Nervensystems) abhängig ist.
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Diese Kondition wird aber durch ausserordentlich vielseitigen Einwirkungen
beeinflusst. Auf diese Umstände wird hier nicht näher eingegangen. Den durch die
BZ ausgedr³ckten physiologischen Vorgängen, die sich in gewissen Bewegungen äussern,
eilen diejenige äussere doch durch keine wahrhaftige Bewegungen begleitete physiologische
Vorgänge mit Bewegungscharakter voran, die zur Vorbereitung einer erfolgreichen
Betätigung dienen.
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Die Zeitdauer dieser Vorgänge ist die Reaktionszeit-im weiteren RZ-die
in Zeitmesswerten ausgedritekt wird.
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Der Ursprung und die Ffhrung jeder zielbewusten Betätigung ist im
zentralen Nervensystem und insbesondere in der Grosshirnrinde zu suchen. Die kontinuierliche
Registrierung der ErmUdung, der ErmUdbarkeit, der Leistungsfähigkeit
(Beständigkeit)
derBelbtn, bzw. der Schwankungen der Leistungsfähigkeit ist von groeser Bedeutung,
da man aus diesen Untersuchungen nicht nur an die Leistungsfäh-. igkeit und augenblickliche
Schwankungen und Aenderungen, oder Beständigkeit der Leistungsfõhigkeit der unterenchten
Personen, sondera auch an die einzelnen Type und an die entsprechende Einteilung
der einzelnen Arbeiten folgern kann. (Siehe näher Csinadyt"Neue Gesichtspunkte in
der RZ-Messung, usw." Mitteilung ih der Zeitschrift Testnevelestudomany". Jahrgang
1955. Nr.3. und Csinady-Horvõth: Erm³dungsversuche auf Grund der Reaktionszeitmessung
usw." Zeitschrift "testnevel6studomany" Jahrgang 1955. Sonderheft zur Nummer 5.)
Es gehdrt zu der Bigenschaft des Arbeitsvorganges, dass derselbe gegen einem gewissen
Widerstand geleistet werden mus. Die Folge int die Ermüdung. Auoh die geringete
Arbeit, durch welche ein minimale physikalischer Widerstand ³berwnnden wird, ruft
eine ErmUdung hervor, fils die Arbeit ranch nacheinander, ohne auch eine minimale
Ruhepause su lassen, wiederholt wird und insbesondere dann, wenn sur Ausf³hrung
derelben die Aufmerksamkeit im maximalem Masse gespannt werden muss. Falls ein Mensch
mehrere Minuten lang auf derartige Aufmerksamkeitskonzentration gezwungen wird,
eo wird seine Aufmerksamkeit und auch seine Leistung rasch sinken. Werden die auf
dieee Weise entstandenen Erm³dungserscheinungen registriert, so steht einem das
zusammenfaseende Diagram der bez³glichen Person £ die Zeitdauer der vollstõndigen
PrUfungaselt zur Verft (die z.B. auf 30 Minuten bezogen ist.) Derartige Charakteristiken
haben eine grosse Bedutung in der Pr³fung
der Eigung, eowie in der
Bestimmung der Condition der untersuchten Personen.
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Bei den RZ-und BZ-Messungen kann die untersuchte Person dadurch auf
eine dauernde Aufmerksamkeitskonzentration gezwungen werden, dass die äusseren Startsignale
der Operation, die äueseren Reize, wie z. B. Licht-und Schallsignale, oder auf einen
beliebigen Analysator wirkenden Reize, rasch nacheinander, in minimalen Zeitabstanden
von etwa 700 Millisecunden, mit vollkommener Arrhythmie mehrere Minuten lang oder-falls
notwendig-auch stundenlang dosiert werden. Auf diese Signale muss die untersuchte
Person durch eine Bewegung, z. B. durch AbdrUcken eines Knopfes reagieren.
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Eine derartige Mesereihe kann lediglich mittels einer raschen und
genauen maschinellen Registrierung wiederholt durchgefthrt werden, da unter anderen
Umständen das zentrale Nervensystem sich inzwischen ausruhen kann.
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Aus jeder handbetätigten Zeichendosierung oder aus der sog. arrhythmischen,
maschinellen Dosierung bildet sich mit der Zeit ein gewisser Rythmus aus, welcher
durch eine Person mit gutem Rythmusgefühl bald erkannt wird, wobei die AntwortrUakgabe
in dieaem Rythmus durch diese Person automatisiert und dadurch die Messung verfõlsct
wird.
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Demzufolge kann das ErmUden nur mittels spezieller Reizdosierung ermöglicht
werden.
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Eine bei den physiologischen Versuchen benutate bekannte Zeitmesseinrichtung,
Hipp'-sches Chronoakop ge-< nannt, ist ein elektromagnetisch geschaltetes Gerõt
und minet mit einer Genauigkeit von 0, 001 sec. Das Gerõt arbeitet so beim Schlieen,
wie auch beim offnen gleioherweise,
doch ist mit einem bedeutenden
Nachteil behaftet, undzwar dass nur zu Einzelmessungen geeignet und die Wirkungsweise
ausserordentlich geräuschvoll ist. Es gibt viele zeitgemõsse Einrichtungen zur AusfUhrung
einzelner, abgesonderter Messungen, mittels welcher die Messungen gut ausführbar
sind, doch bei diesen Geräten gibt es keine Registrierung und die Messzeiten können-insbesondere
in raschen Nacheinanderfolgen-nicht gewertet werden.
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Eine andere bedeutend zeitgemässere Einrichtung wurde von dr. L.
G. Horväth und seinen Mitarbeitern ausgearbeitet. Die Abmessungen dieser Einrichtung
sind auseerordentlich gross. Ausserdem wird der Leiter der Untersuchung bei einer
kontinuierlichen Untersuchung in demselben Masse ermiidet, wie die untersuchte Person
selbst, demzufolge kann auch ein Untersuchungsleiter mit grdsster Praxis die vorangewahnte
rythmische Reizdosierung nicht vermeiden. Jedoch kann eine Person nur durch absolut
t arythmische und rasche automatisierte Impulsdosierung zur gespannten und dauernden
Aufmerksamkeit gezwungen werden.
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Auch bei den anderen bekannten. und zu diesem Zweck benutzten elektrischen
und elektronischen Zahleinrichtungen wird neben der genauen Messung keine vollkommene
Arrhythmie und auch keine zeitgemõsse genaue Registrierung gesichert. Die oben angefUhrten
Nachteile werden mittels der erfindungsgemässen Einrichtung zur Messung und Registri4rung
von RZ-und/oder BZ vermieden.
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Mittels der erfindungagemõssen Einrichtung können durch Einzel-oder
Reihen-ZEitdauermessungen alle dieJeni-~ gen Geschehen, die am Gebiet der Biologie,
der Physiologie, der Arbeitsphysiologie, der Betriebsorganisation und der
Betriebs³berw@chung,
usw. vorkommen kUnnen, gewertet werden. Die Binrichtung kann zur Auswertung der
einzelnen Bewegungen und sur kontinuierlichen Auswertung deren Teilbewegungen srecks
wissenschaftlicher Forschung oder sur ~berpr³fung von Betriebsproduktivitõt, sowie
zur besseren Organisation der Arbeitsvorgange gleichfalls angewendet werden.
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In der erfindungsgemassen kombinierten RZ- und/oder BZ-Messeinrichtung
wird zu einem Zeitbasisgeber unter ZwisohenfOgung eines fremdgesteuerten Start-und
Abstellmittels ein Zihler angeschlossen, vor welchem-dber einen Elektronenschalter
ale Startsteuermittel, ein Generator, der arrhythmische Impulse gibt, geschaltet
ist. Die Rinrichtung let dadurch gekennzeichnet, dass dieser arrhythmische Generator
eine Geiger-M³ller-R~hre (im weiteren GM-Rohre) enthalt. Das Starten der Zõhleinrichtung
erfolgt dabei zweckmõssig mittele eines handbetõtigten Schalters, z. B. eines Druckknopfes
oder durch Ausl~sun einer Feder s. B. durch Fortbewegung eines Gewichtes oder Aufhebung
desselben, doch kann der Schalter auch zusätzlich als lichtelektrischer Starter
ausgebildet werden derart, dass mittels einer Bewegung der untersuchten Person der
Weg eines auf eine Photozelle fallenden Lich@strahles unterbrochen und dadurch ein
Startimpuls gegeben wird.
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Bei kontinuierlichen RZ-Untersuchungen, insbesondere bei Erm³dungs-Untersuchungen,
bei welchen die ar@hythmiache Reisdosierung besonders wichtig ist, wird Arrhythmie
derart gesichert, dass zur Herstellung der Impulse bei dem arrhythmischenGeneratormitGm-RohrezudiesemZweckder
Hintergrundrausch angewendet wird. Auf these Weise wird eine vollkommene Arrhythmie
gesichert.
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Damit die Dichte der Impulsfrequenz jeweils zu der zu ausfffhrenden
Messung angepasst werden kann, wird die durchschnittliche Impulszahl des arrhythmischen
Generators geregelt.
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Weitere Einzelheiten der erfindungsgemässen Einrichtung werden anhand
einer verwirklichten bwispielsweisen Ausfiihrung unter Zuhilfenahme der Zeichnung
näher erläutert. Es werden auf Grund der Zeichnung auch einige beispielsweise Anwendungsmöglichkeiten
der erfindungsgemässen Einrichtung geschildert.
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Fig. l zeigt eine schematische Anordnung der erfindungsgemässen RZ-und/oder
BZ-Messeinrichtung.
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Fig. 2 zeigt das Schema zwei nacheinander geschalteten erfindungsgemässen
Einrichtungen zur gemeinsamen Messung von RZ und/oder BZ.
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Fig. 3 stellt das Sphema der Messens eines beispielsweisen Sportvorganges
dar und Fig. 4 zeigt das Schema einer Arbeitsanalyse am Laufband eines Betriebes.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, bildet den Grund der erfindungsgemässen
RZ-oder BZ-Messeinrichtung eine Zeitmeasregistriereinheit Sz. Diese ist zum Messen
vox RZ oder BZ bei Startzeichen, deren Frequenz nicht höher ale 0, 7 sec ist, geeignet
und die Messung kann in beliebig langen Serien durchgefthrt werden. Die Dosierung
der Impulse erfolgt mittels Hand oder automatisch. Die automatische Impulsdosierung
und ihre erfindungsgemässe Löaung wird im weiteren noch näher erläutert. In dem
vorhandenen Beispiel ist der Aufbau der Zeitmass-Registriereinheit Sz, wie folgt.
Die elektrischen Impulse werden durch einen
Kristalloazillator
1 gegeben. Diese werden auf einen veränderlichen Frequenzteilerstromkreis gefUhrt.
Die Bestandigkeit der Wiederholungszeit der Zeitbasisimpulse wird durch einen Schwingkristall
in der Grbssenordnung von 10"°Cgesichert.
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In der verwirklichten Einrichtung beträgt die Frequenz des angewandten
Quarzkristalle 4 kHz und die hergestellte geringste Zeitbasis 0, 25 msec. Von den
sich in je 0, 25 msec wiederholenden Zeichen des Kristalloszillators wird durch
den Frequenzteilerstromkreis 2 gemäss der jeweiligen Einstellung, jeder zweite,
achte oder vierzigste Impuls weitergeleitet. Dementsprechend stehen folgende Zeitbasen
zur VerfUgung : 0, 25 ; 0, 5 ; 2, 0 ; und 10 msec, die zu den Untersuchungen vollkommen
genügen. Die Zeitbasenimpulse gelangen je nach dem eingeschalteten oder ausgeschalteten
Zustand des Elektronenschalters 3, an den binären Zählstromkreis 5. Der Elektronenschalter
3 kann mittels eines an den Startkontakt i geleiteten Impulses-welcher bei der beispielsweisen
Einrichtung ein Impuls negativer Polarität ist-oder aber mittels eines Kurzschlusses,
welcher durch AbdrUcken eines Druckknopfes hergestellt werden kann, in die leitende
Lage gebracht werden. Auf Einwirkung der Zeitbasenimpulse wird der Zählstromkreis
5, welcher bistabile Multivibratoren enthält, betätigt und fängt an die der Messung
entsprechend eingestellten Zeitbasenimpulse zu zählen. Das Ende der Messperiode
wird wieder durch einen negativen Impuls oder einem Kurzschluss, welcher aber an
den Abstellkontakt geleitet wird, gegeben, oder durch Abdrücken eines Abstelltasters
ausgelöst.
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In diesem Fall wird die Verbindung zwischen dem Frequenzceilerstromkreis
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und dem Zählstromkreis 5 unterbrochen und der Zähler bleibt in jener Lage stehen,
welche der Anzahl der zwischen dem Startimpuls und dem Abstellimpuls angekommenen
Zeitbasenimpulse entspricht. Dieser Zustand kann entweder aus dem Zustand der an
die einzelnen Multivibratoren des Zahlstromkreises 5 angeschlossenen Glimmlampen
p dieselben leuchten oder nicht bei Einzelmessungen abgelesen werden. Bei Serienmessungen
wird das Ergebnis in Form einer Lochreihe auf einem Papierstreifen festgelegt. In
der letzteren Betriebsart wird die Programmsteuerung der Einrichtung durch eine
Automatik 4 ausgefiihrt, wobei die Löcher mittels Ausstechern der elektromagnetischen
Relais der Registriereinheit 6, die durch die entsprechenden Multivibratoren des
Zählstromkreises 5 betätigt sind, ausgestochen werden. Bei Einzelmessungen kann
der Zählstromkreis 5 mittels eines handbetätigten Nulleinstellers auf Null eingestellt
werden.
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Bei der erfindungsgemässen Einrichtung besteht die Möglichkeit auch
die Einzelmessungen durch Ausstechen zu registrieren, wobei das Umschalten durch
AbdrEcken eines Knopfes R ausgefiihrt wird, wodurch bei Einzelmessung die Registriereinheit
6 eingeschaltet wird. Die Stromversorgung wird aus der Netzstromquelle 7 gesichert,
durch welche auch die Heizung FU, die Anodenspannung A, die Relaisspannung J, usw.
gesichert wird. iur Speicherung der Registrate dient ein Speicher 8, wobei das Auslesen
des Registras mittels eines bekannten Lochreihenauslesemittels vorgenommen werden
kann. Bei der erfindungsgemässen Zeitmess-Zähleinrichtung erfolgt das Einleiten
und das Abstellen auf autonatisierte Weise, mittele zwischengefilgter
Relais.
Demzufolge kann das Abstellzeichen nur nach dem Startzeichen die Einrichtung betätigen,
wodurch die oublichen Messfehler der bekannten Einrichtungen, z. B. die Antizipation,
beseitigt werden.
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Zur AusfUhrung von Ermüdungsversuche dient der Elektronenschalter
3, welcher Uber einem Startkontakt mit dem mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten
Lichtreizgeber verbundenen Kontakt f oder mit dem mit irgendeiner anderen reizgebenden
Einrichtung verbundenen Kontakt s in Betätigungsverbindung steht. Auf diese Weise
wird durch die untersuchte Person mit dem fremden Startimpuls zugleich auch ein
äusserer Reiz wahrgenommen.
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Wird eine Ermüdungsserienmessung ausgeführt, so ist es notwendig-wie
bereits erwähnt-dass die Startimpulse arrhythmisch aufeinander folgen. Zu diesem
Zweck wird an die Zeitmess-Registriereinheit Sz erfindungsgemäss ein arrhythmischer
Generator AG derart angeschlossen, dass der Ausgang Ki des letzteren iiber eine
Leitung 9 an den Startkontakt i des Elektronenschalters 3 angeschlossen wird.
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Eine vollkommene Arrhythmie des arrhythmischen Generators AG wird
derart gesichert, dass zum Herstellen der Impulse die Hintergrundimpulse der SK-Röhre
10 angewendet werden.
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Diese werden dem Diskriminator 11 zugeführt, in welchen die in Zeit
und Amplitude zufälligerweise aneinander folgenden Impulse einer Amplitudenselektion
unterworfen werden. Da-zwar mit geringer Wahrscheinlichkeit-die Impulse auch mit
einem äusserst geringen Zeitabstand aufeinander folgen können, und alle diese Impulse
auch Uber dem Diskriminator 11 hindurchkommen können, wird zur-Einhaltung der Spezifikation
von 700 msec Zeitdauer ein Impuls
der beim ZurUckkippen eines monostabilen
Multivibrators 12 durch Differenzieren erhalten wird, als Ausgangszeichen der Einrichtung
gewählt. Dieser Ausgangszeichen erreicht den Ausgangskontakt Ki liber den Impedanztransformator
13.
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An den Impedanztransformator 13 wird auch der mechanische Zahler 14
angeschaltet, mit dessen Hilfe, z. B. durch Anwandung einer Stopperuhr, die durchschnittliche
Wiederholungszeit der Impulse abmessbar ist, bzw. durch Regelung des Diskriminators
11 auf den gewünschten Wert eingestellt werden kann.
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Die Stromversorgung wird entweder von den Ausfthrungen eines Netztransformators
7 abgenommen oder aber kann auch eine besondere Netz-Speisestromquelle 15, mit entsprechenden
Ausgengen (Fü, A) angewendet werden.
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Da die erfingungsgemässe Zeitmesseinrichtung infolge ihres Wirkunsprinzips
jeweils nach dem Ablauf der Messung registriert, können die in einer ununterbrochenen-Folge
nacheinanderfolgendenZeitabstände durch eine einzige Einrichtung nicht gemessen
und registriert werden.
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Bei einigen Ztitdauern, die im Vergleich zu 700 msec gering sind,
muss eine Anzahl von Zeitmessgeräten, die gleich der zu messenden Zeitphasen ist,
angewendet werden. Beim Messen von geringeren Zeitabständen, oder-falls es nicht
wichtig ist, das die Zeitdauern der nacheinander wiederholt erfolgenden Ereignisse
an demselben Registrat enthalten werden, so kann aus den Zeitmessgeräten ein Ring
gebildet werden, wobei im Laufe der Registrierung des Vorganges die einzelnen Zeitmessgeräte
zyklisch nacheinander in Gang kommen und die Anzahl der notwendigen Zeitmessgeräte
aus der Anzahl der abgesondert zu messenden
Vorgange, aus der Lange
der zu messenden Zeitdauern und aus der auf die Einrichtung kennzeichnenden minimalen
Wiederholungsperiode von 700 maec bestimmt werden kann.
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In Big. 2 wurden die erfindungsgemässen Einrichtungen I und II derart
nacheinander geschaltet, dass der Startkontakt iI der Einrichtung I den Startimpuls
enthõlt, wobei der Abstellkontaktij, mit dem Startkontakt iII der Einrichtung II
zu einem doppelten Schalter ß I+ iII vereinigt ist. Die auf diese Weise ausgebildete
Einrichtung ist zur Messung von RZ-BZ geeignet..
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In Fig. 3 wird als Beispiel eine mit der erfindungsgemässen Einrichtung
durchfUhrbare, praktische Messung illustriert. Die Aufgabe sei die Analyse der Zeitdauer
eines Wettlaufens von 100 m. Beim Ertönen des Startsignals St, welches dem Läufer
den Reiz gibt, startet die Einrichtung und misst die RZ-Dauer Ri bis zum Zeitpunkt
Ti des tatsächlichen Startens. Im Zeitpunkt Ti, wenn der Fuss des Läufers den Erdboden
verlässt, wird durch diese Bewegung der doppelte Schalter XI + iII der Einrichtung
in Fig. 2 betätigt. Demzufolge wird die Einrichtung I abgestellt, die Einrichtung
II eingeleitet, und die Zeitdauer des Laufens, d. h. die BZ der Betätigung gemessen.
Im Moment Cs des Ankommens ins Ziel wird auch die Einrichtung II abgestellt. Es
wird z. B. durch den Läufer ein auf eine Photozelle gerichteter. Lichtstrahl unterbrochen.
Auf diese Weise kann die RZ-Vorbereitungszeit mit"Bewegungscharakter"und auch die
tatsächliche BZ gemessen werden.
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Werden die beiden Einrichtungen der Fig. 2 derart
verbunden,
dass der Abstellschalter der Einrichtung II die Einrichtung I in Gang setzt, so
kann-der Verlauf der in Fig. 4 schematisch dargestellten Betriebsorganisations-und
ArbeitsUberwachungsaufgabe gelöst werden. Hier wird durch die Einrichtung I ein
auf einem Laufband vorzunehmende Arbeitsvorgang Mf gemessen, wobei die Zeitdauern
der Pausen zwischen zwei Arbeitsvorgange-durch Msz bezeichnet-durch die Einrichtung
II gemessen werden. Die Umschaltzeitpunkte sind mit K bezeichnet. Derartige und
ähnliche Messungen können dazu dienen, dass in den verschiedenen Zeitpunkten der
Arbeitszeit, bzw. bei kontinuierlich ausgefUhrten Messunä gen die Geschwindigkeit
des Laufbandes jeweils an die Ermüdung der Arbeitsnehmer angepasst und dadurch der
Ausschuss herabgesetzt und eine wirtschaftliche Produktion gesichert werden kann,
wobei auch die Inanspruchnahme der Arbeitenden gleichmässiger wird. Durch ähnliche
Messungen kann man im Zusammenhang mit einzelnen Personen objektiv feststellen,
ob sie zur Ausftihrung gewisser Arbeiten geeignet sind oder nicht.