ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΙΟΙΚΗΣΗΣ & ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ Εργαστήριο Οργάνωσης της Παραγωγής Μονάδα Εργονοµίας Ανασχεδιασµός της θέσης οδήγησης Τραµ Νίκος Μαρµαράς, αν. καθηγητής Εργονοµίας ηµήτρης Ναθαναήλ, δρ Εργονοµίας, EurErg
Περιεχόµενα Εισαγωγικά Ανάλυση της θέσης οδήγησης & απαιτήσεις για ανασχεδιασµό Σχεδιαστικές παρεµβάσεις για στήριξη του σώµατος των οδηγών Προτάσειςγιατο TBC Επίλογος 2
Εισαγωγικά Ανάλυση της θέσης οδήγησης & απαιτήσεις για ανασχεδιασµό Σχεδιαστικές παρεµβάσεις για στήριξη του σώµατος των οδηγών Προτάσειςγιατο TBC Επίλογος 3
Συστηµατικές παρατηρήσεις πεδίου Πραγµατοποιήθηκαν τρεις 4ωρες συστηµατικές παρατηρήσεις σε ένα σύνολο 8 οδηγών, καθώς και δύο παρατηρήσεις µε βιντεοσκόπηση, συνολικής διάρκειας 60 λεπτών. Οι παρατηρήσεις αυτές έδωσαν α) στοιχεία για τις συνήθεις στάσεις των οδηγών, β) αξιόπιστα δεδοµένα για τις κινήσεις του αριστερού χεριού πάνω στο TBC. Συστηµατικές παρατηρήσεις στάσεων οδήγησης (παράδειγµα των καταγραφών) Α/Α Φύλο Ύψος (cm) Βάρος (Kg) Παρατηρήσεις στάσης του σώµατος 1 Α 179 80 Κάµψη κορµού αριστερά εξί χέρι στο γόνατο εξί πόδι πάνω στην κονσόλα κόντρα στο µπάτσο Αριστερός αγκώνας ακουµπά στην ακµή της τράπεζας στη θέση coasting Σε θέση πέδησης κάµπτεται ο καρπός ενώ ο αγκώνας στηρίζεται στο ίδιο σηµείο 2 Γ 164 55 Τοποθέτηση µπάρας για στήριγµα των κάτω άκρων Στήριξη αριστερού γονάτου εγκάρσια στην πλευρά της τράπεζας Στρέψη κορµού δεξιόστροφα και κάµψη λεκάνης αριστερόστροφα εξί χέρι σε πλήρη έκταση στη θέση µέγιστης έλξης Κράτηµαµετηνπαλάµηαπότοδεξίµπράτσο Κάθισµα µπροστά / έδρα πίσω / πλάτη όρθια Σκύβει µπροστά για ορατότητα 3 Α 188 100 Κάτω άκρα ανοιχτά δεξιά και αριστερά κόντρα στο µπράτσο και την τράπεζα εξής αγκώνας πάνω στο µπράτσο, αριστερός αστήρικτος στο TBC Κάµψη κορµού δεξιά Μικρή στρέψη κορµού δεξιόστροφα Προτεταµένο δεξί πόδι 4 Α 172 100 Έδρα πίσω / κάθισµα µπροστά / πλάτη όρθια Αριστερός βραχίονας αστήρικτος στο TBC εξί αντιβράχιο µπροστά στο µπράτσο Μηροί κλίση προς τα εµπρός και ανοιχτοί, πέλµατα οριακά στο δάπεδο εξί χέρι σε πλήρη έκταση στη θέση µέγιστης έλξης Κλίση κορµού δεξιά και µπροστά για τοποθέτηση αγκώνα στο µπράτσο 4
Αποτελέσµατα συστηµατικών παρατηρήσεων τυπικών στάσεων οδήγησης Με δεδοµένα: τις δυνατότητες και τους περιορισµούς που θέτουν τα µορφολογικά χαρακτηριστικά της συγκεκριµένης καµπίνας και καθίσµατος, τους σηµαντικούς, κυρίως εγκάρσιους, κραδασµούς που δέχεται το σώµα των οδηγών, τα µορφολογικά χαρακτηριστικά, την διαδροµή και την θέση του TBC, την ανάγκη για ικανοποιητικό εγγύτερο σηµείο ορατότητας µπροστά από το όχηµα, διαπιστώθηκε ότι οι οδηγοί αναγκάζονται να υιοθετούν επιβαρυντικές για το µυοσκελετικό τους σύστηµα στάσεις. Τυπικά παραδείγµατα τέτοιων στάσεων παρουσιάζονται στη συνέχεια. 5
Τυπικά παραδείγµατα επιβαρυντικών στάσεων Κλίση κορµού αριστερά - δεξιά εξιόστροφη στρέψη κορµού Άνοιγµα - στήριξη των µηρών Κάµψη καρπού κατά την πέδηση 6
Τυπικά παραδείγµατα επιβαρυντικών στάσεων Κάµψη καρπού κατά τη θέση coasting Πρηνισµός παλάµης Επιβαρυντικές στάσεις κάτω άκρων Καταπόνηση αγκώνων 7
Μοντελοποίηση τυπικών στάσεων Οι στάσεις που εντοπίστηκαν διαφέρουν από οδηγό σε οδηγό, ανάλογα µε τα σωµατοµετρικά του χαρακτηριστικά, το προτιµώµενο στιλ οδήγησης, αλλά και µε την κόπωσήτου. Παρ όλα αυτό µπορούν να καθοριστούν κάποιες γενικές τάσεις. Για την επιβεβαίωση και τεκµηρίωση των παραπάνω παρατηρήσεων δηµιουργήθηκαν τρισδιάστατες απεικονίσεις ενδεικτικών γενικών τάσεων (λογισµικό Mannequin Pro ): γιαµεγαλόσωµοάνδρα (95 ο εκατοστηµόριο) γιαµεσαίουµεγέθουςάνδρα (50 ο εκατοστηµόριο), οοποίοςαςσηµειωθεί ότιαντιστοιχείκαισεµεγαλόσωµηγυναίκα (95 ο εκατοστηµόριο) γιαµεσαίουµεγέθουςγυναίκα (50 ο εκατοστηµόριο) 8
Τυπικήστάσηµεγαλόσωµουάνδρα (95 ο εκατοστηµόριο) Κάµψη κορµού αριστερά Πέλµατα εκτός εσοχής υποποδίων Αριστερό χέρι στην ακµή της τράπεζας Κύρτωση σπ. στήλης εξί χέρι αστήρικτο Άνοιγµα µηρών και στρέψη κορµού αριστερόστροφα
Τυπικήστάσηµεσαίουµεγέθουςάνδρα (50 ο εκατοστηµόριο) Κλίση κορµού δεξιά Απαγωγή βραχιόνων πάνωαπό 20 Άνοιγµα µηρών Κλίση µηρών προς τα εµπρός Στήριξη κορµού στο δεξί µπράτσο µέσω του δεξιού αντιβράχιου Στρέψη κορµού δεξιόστροφα
Τυπικήστάσηµεσαίουµεγέθουςγυναίκας (50 ο εκατοστηµόριο) Απαγωγή βραχιόνων πάνωαπό 20 Προτεταµένο αριστερό άνω άκρο για maximum Traction εξί χέρι αστήρικτο Στρέψη λεκάνης αριστερόστροφα Στρέψη κορµού δεξιόστροφα
Ανάλυσηκαταγραφώνβίντεογιατηχρήσητου TBC Τµήµα των καταγραφών της θέσης του TBC ανά sec -2.5-2 -1.5-1 -0.5 0 50 100 150 200 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Συµβατική θέση TBC % χρόνου συνολικό % χρόνου µε το όχηµα σε κίνηση Πλήρης έλξη 6% 8% Έλξη 20% 27% Νεκρό (coasting) 52% 35% Πέδηση 18% 24% Πλήρης πέδηση 4% 5% Μέσος χρόνος σταθερής θέσης TBC 5.24 sec Μέσος χρόνος σταθερής θέσης TBC µε το όχηµα σε κίνηση 3.93 sec Μέσες εναλλαγές θέσης TBC µεταξύ έλξης και πέδησης 4/min Σηµειώνεται ότι σηµαντικό ποσοστό του καταµετρηµένου χρόνου ως χρόνου έλξης και πέδησης αναφέρεται σε θέσεις ελάχιστης έλξης (minimum traction) και ελάχιστης πέδησης (minimum braking) αντίστοιχα. Οι θέσεις αυτές αντιστοιχούν σε 8 εκατέρωθεν της κατακόρυφηςθέσης (coasting), µεχορδήσυνολικήςδιαδροµής ~ 45 mmαπότα 220 mm πουείναιησυνολικήδιαδροµήτου TBC. -40 16 +30 Εκτιµάται ότι το ποσοστό του χρόνου κίνησης του TBC από ελάχιστη έλξη σε ελάχιστη πέδηση αντιπροσωπεύει πάνω από το 50% του συνολικού χρόνου κίνησης του TBC. Η εκτίµηση αυτή υποδεικνύεικαιτασηµείασταοποίαθαπρέπειναδοθεί έµφασησε ό,τι αφορά τη στήριξη του αριστερού άνω άκρου.
Απαιτήσεις για τον ανασχεδιασµό της θέσης οδήγησης Με βάση την ανάλυση που προηγήθηκε διατυπώθηκαν µια σειρά απαιτήσεις προκειµένου να εξασφαλίζεταιάνετηκαιασφαλήςγιατοµυοσκελετικόσύστηµαεκτέλεσητηςεργασίαςοδήγησης. Αυτές είναι: Στήριξη αριστερού άνω άκρου στις θέσεις µεταξύ ελάχιστης έλξης και ελάχιστης πέδησης (κατά το δυνατόν) Κίνηση TBCµέσαστηνεργόσφαιρατουαριστερούάνωάκρουκαικατάτοδυνατόνµέσα στη ζώνη άνεσης, όταν ο κορµός των οδηγών στηρίζεται ικανοποιητικά στην πλάτη του καθίσµατος (δηλαδή, δεν αναγκάζεται να σκύβει) υνατότητα περισσοτέρων του ενός τρόπου κρατήµατος της λαβής του TBC (για µείωση του πρηνισµού της παλάµης) Στήριξηδεξιούάνωάκρουστοσηµείοτουαγκώνα Συχνά ενεργοποιούµενα χειριστήρια µέσα στην εργόσφαιρα του δεξιού άνω άκρου και κατά το δυνατόν µέσα στη ζώνη άνεσης, µε τον κορµό των οδηγών να στηρίζεται ικανοποιητικά στην πλάτη του καθίσµατος Στήριξη κάτω άκρων µε δυνατότητα εναλλαγής στάσεων Εγγύτερο σηµείο ορατότητας µπροστά από το όχηµα < 3m για το σύνολο του πληθυσµού των οδηγών. 13
Εισαγωγικά Ανάλυση της θέσης οδήγησης & απαιτήσεις για ανασχεδιασµό Σχεδιαστικές παρεµβάσεις για στήριξη του σώµατος των οδηγών Προτάσειςγιατο TBC Επίλογος 14
Για την καλύτερη στήριξη του σώµατος των οδηγών προτείνονται οι εξής παρεµβάσεις (πέραν της επιλογής καθίσµατος) Μείωσηύψους, µείωση διαδροµής και αλλαγή χειρολαβής του TBC Προσθήκη στηρίγµατος κάτω άκρων Προσθήκη δύο υποβραχιονίων από ελαστικό υλικό Βελτίωση υποποδίου 15
Μείωση της απόστασης µεταξύ τράπεζας TBC και δεξιού µπράτσου Προτείνεται η µείωση αυτής της οριζόντιας απόσταση µεταξύ τράπεζας TBC και δεξιού µπράτσου, ώστε να επιτρέπει στο µεγαλύτερο ποσοστό τον οδηγών να στηρίζουν τους αγκώνεςτουςεκατέρωθεντηςθέσηςοδήγησης.. Επιπρόσθετα προτείνεται η αύξηση του ύψους των επιφανειών από 71 cm που είναι σήµερα σε 73 74 cmγιαµείωσητηςεγκάρσιαςκάµψης του κορµού. Αυτά επιτυγχάνονται µε την προσθήκη δύο υποβραχιονίωνµήκους 20 και 40 cm όπως φαίνεται στο σχήµα. Το πλάτος των υποβραχιονίων θα πρέπει να είναι ~ 15 cm και το υλικό κατασκευής ελαστικό µε µικρό συντελεστή τριβής.
Προσθήκη στοιχείου στήριξης κάτω άκρων Η ανάγκη για ορατότητα µπροστά από το όχηµα, σε συνδυασµό µε το ύψος της κεντρικής κονσόλας δεν επιτρέπουν τη σωστή στήριξη των κάτω άκρων στο επιδαπέδιο υποπόδιο της καµπίνας για ένα σηµαντικό ποσοστό των οδηγών (~ 30 %). Προτείνεται η προσθήκη : ρυθµιζόµενου καθ ύψος υποποδίου στηριγµένου στοδάπεδοµετηνπαρούσακλήσηκαιεύρος ρύθµισης 0 15 cm. ή αναδιπλούµενου στοιχείου στήριξης των κάτω άκρων, στηριγµένου στην κεντρική κονσόλα, µε δύοθέσειςρύθµισηςστα 43 και 13 cm απότο δάπεδο Η δεύτερη πρόταση θεωρείται πιο οικονοµική και ευκολότεραυλοποιήσιµηαπότεχνικήςάποψης, απαιτεί όµως στιβαρή κατασκευή, λόγω του ρόλου της, και ευκολία στην αναδίπλωση, ώστε να µην περιορίζει τον ελεύθερο χώρο στους οδηγούς που δεν την χρησιµοποιούν. Το υλικό κατασκευής θα πρέπει να είναι µεταλλικό µε επίστρωση αντιολισθητικού ελαστοµερούς στην οριζόντια επιφάνειά του.
Αλλαγή υλικού και αύξηση του ύψους του επιδαπέδιου υποποδίου Λόγω των απαιτήσεων ορατότητας µπροστά από το όχηµα η έδρα του καθίσµατος δεν θα πρέπει να βρίσκεται σε ύψοςµικρότεροτων 45 cm. Η απαίτηση αυτή δηµιουργεί πρόβληµα στη στήριξη των κάτω άκρων για ένα σηµαντικόποσοστότωνοδηγών. Γιατολόγοαυτόπροτείνεταιηαύξησητου ύψουςτουεπιδαπέδιουυποποδίουκατά 2 cm. Η παρέµβαση αυτή θα βελτιώσει αισθητά τηστήριξητωνκάτωάκρωνέωςκαιγιατο 50% των ανδρών χωρίς να επιβαρύνει ιδιαίτερα τους µεγαλόσωµους. 18
Εισαγωγικά Ανάλυση της θέσης οδήγησης & απαιτήσεις για ανασχεδιασµό Σχεδιαστικές παρεµβάσεις για στήριξη του σώµατος των οδηγών Προτάσειςγιατο TBC Επίλογος 19
Εύρεση χώρου τοποθέτησης του TBC Εντοπίσθηκε η τοµή των ζωνών άνεσης των καρπών µεγαλόσωµου ανδρός (95 ο εκατοστηµόριο) και της µέσης γυναίκας (50 ο εκατοστηµόριο), όταν οι ώµοι τους βρίσκονται στο ίδιο σηµείο ως προς τον µπροσθ-οπίσθιο και τον κατακόρυφο άξονα. Τα ακρότατα των θέσεων των άνω άκρων που λήφθηκαν υπ όψιν για την παραγωγή τωνζωνώνάνεσηςείναι: Απαγωγήβραχίονα 10-30 Περιστροφή Βραχίονα -10 +70 Γωνία µεταξύ βραχίονα και αντιβράχιου 80 160 20
TBC: Περιστροφικό - Μικρή διαδροµή - Σφαιρική λαβή Οι εναλλακτικές λύσεις για χειρισµό του TBC Συρόµενο Περιστροφικό Οι εναλλακτικές λύσεις για τις χειρολαβές Κυλινδρική οριζόντια Κυλινδρική κάθετη (joy-stick) Σφαιρική Η διεθνής εµπειρία δείχνει ότι: Η λύση του συρόµενου TBC δεν προτιµάται καθώς η µεγάλη του διαδροµή αναγκάζει το αντιβράχιο να είναι αστήρικτο και σε συνεχή κίνηση. Αντίθετα το περιστροφικό, σε συνδυασµό µε µικρή διαδροµή µπορεί να χειρίζεται µε κινήσεις της παλάµης και στήριξη του αντιβραχίου στην τράπεζα. Οιοριζόντιεςκυλινδρικέςλαβές, σεσυνδυασµόµε deadman button αναγκάζουν το χέρι σε συνεχή πρηνισµό αυξάνοντας την πιθανότητα εµφάνισης µυοσκελετικών προβληµάτων. Οι σφαιρικές λαβές αντίθετα, επιτρέπουν χειρισµό σε περισσότερες γωνίες στρέψης καρπού-αντιβραχίου, και σε κάποιες από αυτές ταυτόχρονη στήριξη της παλάµης στην τράπεζα.
TBC Πρόταση για ανασχεδιασµό Όλος ο µηχανισµός του TBC µετατοπίζεται προς τα κάτω κατά 50 mm. Μείωσητουύψουςτουµοχλούκατά 20 mm. Αντικατάσταση της πάνω επιφάνειας της τράπεζας του TBC µε ειδικά διαµορφωµένη επιφάνεια, όπως αυτή που παρουσιάζεται στις εικόνες. Η σηµερινή χειρολαβή αντικαθίσταται µε σφαιρική. Το dead-man button γίνεται είτε επαγωγικό, είτε ενεργοποιείται µε ελαφρά πίεση της χειρολαβής. Ηκόρναµεταφέρεταιστοδεξίχέρι. Ο προτεινόµενος ανασχεδιασµός στοχεύει στο να παρέχεται η δυνατότητα: στήριξης του αριστερού αντιβραχίου στις θέσεις µεταξύ ελάχιστης έλξης και πέδησης, στήριξης του καρπού πάνω στην ηµικυκλική επιφάνεια, υιοθέτησης ουδέτερης στρέψης του συστήµατος καρπού-αντιβραχίου Επίσης µε τον προτεινόµενο ανασχεδιασµό µειώνεται η διαδροµή του TBC, καθώς και η καταπόνηση των τενόντων των δακτύλων που προέρχεται από τη χρήση του σηµερινού dead-man button.
Εισαγωγικά Ανάλυση της θέσης οδήγησης & απαιτήσεις για ανασχεδιασµό Σχεδιαστικές παρεµβάσεις για στήριξη του σώµατος των οδηγών Προτάσειςγιατο TBC Επίλογος 23
Πέραν των όσων παρουσιάστηκαν, προτάθηκαν επίσης: Προδιαγραφές για νέο κάθισµα Αντικατάσταση των κουµπιών ανοίγµατος-κλεισίµατος των θυρών, µε νέα κατάλληλων προδιαγραφών για µείωση της καταπόνησης των µυών των άνω άκρων των οδηγών Μείωση της έντασης των ηχητικών σηµάνσεων στάσης και κλεισίµατος θυρών Οι προτάσεις έτυχαν θετική αποδοχή τόσο από τη διοίκηση όσο και από τους εργαζοµένους. Πριν την οριστική υλοποίησή τους, κάποιες από αυτές υλοποιήθηκαν και αξιολογήθηκαν πιλοτικά. 24
Στην επιτυχία της µελέτης, συνέβαλαν αποφασιστικά: Ηεµπλοκήτωνεκπροσώπωντωνεργαζοµένωνσεόλατα στάδια της µελέτης Η υιοθέτηση µιας συστηµικής οπτικής κατά την ανάλυση της εργασίας των οδηγών, η οποία έλαβε υπ όψη το σύνολο των παραγόντων που καθορίζουν την εργασία τους Η ανάπτυξη προτάσεων οι οποίες µπορούσαν να υλοποιηθούν µε δεδοµένους τους οικονοµικούς και τεχνολογικούς περιορισµούς, αλλά και τις προθέσεις της διοίκησης, των εµπλεκόµενων στελεχών, και των εργαζοµένων.