Intérêts et limites des mannequins numériques pour l évaluation des efforts et des postures

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1 18 novembre 2014 Intérêts et limites des mannequins numériques pour l évaluation des efforts et des postures Jonathan Savin Responsable d études Laboratoire Ingénierie de Conception de Systèmes Sûrs (ICS-INRS)

2 Sommaire Contexte et méthode Simulation et évaluation de postures à l aide de mannequins numériques (1) Simulation et évaluation d efforts à l aide de mannequins numériques (4) Difficultés et précautions d usage des MN en conception Synthèse 18/11/2014 Intérêt et limites des MN efforts, postures 2

3 Contexte méthode «Prévention intégrée» à la conception Obligation réglementaire : diminuer le niveau de risque Application possible des MN (selon normes) Questions : Quelle(s) difficulté(s) peuvent être rencontrées par un concepteur cherchant à évaluer une situation de travail à l aide de MN? Quelle fiabilité d une évaluation ergonomique réalisée à partir d une simulation par MN?? Méthode : Comparer les évaluations ergonomiques obtenues par observation d une situation réelle et les simulations correspondantes Critère d analyse : cohérence des évaluations de la situation réelle et de la situation simulée 18/11/2014 Intérêt et limites des MN efforts, postures 3

4 Évaluation de postures 2 simulations / 1 vidéo soumises à un ergonome expert 18/11/2014 Intérêt et limites des MN efforts, postures 4

5 Évaluation de postures Check-list OSHA : Cotations identiques mais Incertitude sur l effort : non perçue avec les simulations Modalité Sim. 1 Sim.2 Vidéo OSHA (15?) OREGE : Postures sollicitantes identifiées en vidéo : globalement retrouvées avec le MN Incertitude sur l effort Activité Sim.1 Simu.2 Vidéo Découpe À éviter À éviter À éviter Poinçonnage Pas recom. Pas recom. Pas recom. ou éviter Stockage Pas recom. À éviter Pas recom. Contrôle qualité À éviter Pas recom. 18/11/2014 Intérêt et limites des MN efforts, postures 5

6 Évaluation d effort (1) Caisse enregistreuse 4 sujets 1 simulation à partir de vidéos (Human) Évaluation par type de produit Critère : multiplicateur des efforts de l indice OCRA calculé Résultats > Sur les valeurs d EMG normalisés > Sur les couples articulaires normalisés (BD d efforts max fournie par le logiciel) 40 % : correspondances 20+17% : sur-évaluation 19+4 % : sous-évaluation Tronc : sous-évaluation systématique 18/11/2014 Intérêt et limites des MN efforts, postures 6

7 Évaluation d effort (2) Mesures statiques en laboratoire coude 5 sujets, MN paramétré pour chaque sujet Angles articulaires de 30 à 120 (pas de 30 ) Charge de 20 à 80% de la charge max (pas de 20 %) Critère : multiplicateur des efforts de l indice OCRA 18/11/2014 Intérêt et limites des MN efforts, postures 7

8 Évaluation d effort (2) Sous-estimation des efforts réels attention aux effets de seuil liés à l évaluateur! Risque de basculement de classe d indicateur À titre d exemple Charge 60%, 30, flx Réel Simulé FoM 0,28 0,59 Indice OCRA 3,5 (NA) 2,25 (A) 18/11/2014 Intérêt et limites des MN efforts, postures 8

9 Évaluation d effort (3) Utilisation d un pistolet cloueur 18/11/2014 Intérêt et limites des MN efforts, postures 9

10 Évaluation d effort (3) Tendance à la sous-évaluation Effet des valeurs max de référence Effet des variations autour de la posture À titre d exemple Posture de travail haute Couple simulé ( / référence biblio) Fo M associé Effet sur l indice OCRA Valeur minimale autour de la posture de travail 27 % 0,44 2,6 (ASC) Valeur en posture de travail 31 % 0,33 3,5 (NA) 18/11/2014 Intérêt et limites des MN efforts, postures 10

11 Évaluation d effort (4) Perf-RV2 Prescrit / Réel Observation du réel Mesure instrumentée en laboratoire? 18/11/2014 Intérêt et limites des MN efforts, postures 11

12 Difficultés et usage des MN en conception Animation des simulations : fastidieuse! Animation manuelle Capture de mouvement (instrumentation, dépouillement ) Animation (semi-) automatique > basée sur des données enregistrer et exploiter une base de données de mouvements > basée sur des modèles définir et paramétrer des lois de commande réalistes INRS/CEA G. De Magistris ISIR/CEA P. Maurice Association des MN et de la réalité virtuelle 18/11/2014 Intérêt et limites des MN efforts, postures 12

13 Difficultés et usage des MN en conception Interprétation des simulations L influence du «rendu graphique» > Lämkull et al. (2007) La question des efforts et des valeurs max de référence > Ne pas se passer d essais en grandeur nature ni de l entretien avec l opérateur expressément prévu par les méthodes d évaluation ergo (OREGE, OSHA, etc.) 18/11/2014 Intérêt et limites des MN efforts, postures 13

14 Difficultés et usage des MN en conception Différentes «façons de faire» Anthropométrie Prescrit / réel > Des écarts inévitables Variabilité des mouvements Caractéristique du mouvement humain > performance / adaptation du mouvement Un élément actuellement négligé? 18/11/2014 Intérêt et limites des MN efforts, postures 14

15 Difficultés et usage des MN en conception Différentes «façons de faire» Anthropométrie Prescrit / réel > Des écarts inévitables Variabilité des mouvements Caractéristique du mouvement humain > performance / adaptation du mouvement Un élément actuellement négligé > Potentiellement favorable à la prévention des atteintes de l appareil locomoteur > Pouvoir prendre en compte tous les mouvements plausibles? (INRS / ISIR) Intra- / inter-opérateur Âge, genre Expérience, apprentissage Douleur, fatigue 18/11/2014 Intérêt et limites des MN efforts, postures 15

16 En résumé Intérêt des MN Première analyse de l ergonomie (dépistage) Postures : OK Efforts : avec précautions! Visualisation de l activité future pour échanges Nouveaux contextes de conception de postes de travail (cobots) Limites Animation : un compromis Temps d animation / réalisme des mouvements Prescrit / réel + variabilité Efforts : avec précautions Valeurs de référence, variations entre postures proches Modèles complexes > Calculs statiques / dynamiques, modèles articulaires / musculaires Interprétation des simulations : travailler en interdisciplinarité! Concepteurs et méthode, opérateurs, préventeurs, qualité, décideurs 18/11/2014 Intérêt et limites des MN efforts, postures 16

17 18/11/2014 Intérêt et limites des MN efforts, postures 17

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