Prévention de la charge de travail au-dessus de la tête - le cas assemblage/désassemblage des turbines à gaz

Djefour, Djoher (2024). Prévention de la charge de travail au-dessus de la tête - le cas assemblage/désassemblage des turbines à gaz. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Dans les pays industrialisés, les travailleurs sont souvent confrontés à des troubles musculosquelettiques (TMS), impactant leur santé et la productivité des entreprises. Pour prévenir ces troubles, il est essentiel d’identifier les risques et les facteurs favorisant leur apparition. L’objectif principal de ce mémoire est d’évaluer le travail au-dessus du coeur dans le cadre de l’assemblage de turbines à gaz. Une revue critique de la littérature a permis de définir ce type de travail et d'identifier les paramètres influençant son apparition afin de sélectionner les méthodes ergonomiques les plus adaptées pour l'évaluation du système de travail étudié.

Le logiciel Jack 7.1 Tecnomatix de Siemens a été utilisé pour concevoir le poste de travail. Le calcul de temps a été effectué à l'aide de l'outil de temps prédéterminé basé sur la méthode Methods-Time Measurement-1 (MTM-1) de Jack 7.1. Le temps de repos a été calculé selon les directives du Bureau international du Travail. Un environnement virtuel a été créé via le mannequin virtuel de Jack 7.1 et des postures représentatives des situations réelles d'assemblage ont été analysées ergonomiquement via la méthode Rapid Upper Limb Assessment (RULA), intégré dans Jack 7.1.

Les méthodes Occupational Repetitive Actions Index (OCRA Index) et Key Indicator Method For Manual Handling Operations (KIM-MHO) ont complété l'analyse, permettant une évaluation plus détaillée des risques ergonomiques.

Concernant l’étude de la main, des méthodes alternatives ont été mobilisées, notamment l’utilisation du gant de données VMG 30 / VMG30+ Technical Datasheet (Virtual Motion Glove) et la combinaison de VMG 30 avec le logiciel AnyBody Modeling System. Une évaluation qualitative de l’utilisation des outils a également été réalisée. Toutefois, la création du mannequin numérique s'est avérée longue et contraignante. De plus, la distance de déplacement de la main utilisée pour le calcul du temps est linéaire. Par ailleurs, ce calcul n'inclut pas le temps de serrage. L'analyse RULA s’est concentrée principalement sur la posture sans inclure d'autres facteurs de risque. Les méthodes OCRA Index et KIM-MHO ont permis de pallier ces limites en offrant une évaluation ergonomique plus complète.

Le gant de données, bien qu'utile pour étudier la main, présente des limites liées au déplacement des capteurs, rendant les données imprécises pour une analyse biomécanique dans AnyBody Modeling System. Enfin, l'évaluation qualitative a permis d'examiner les outils en prenant en compte des variables telles que le diamètre, le poids, les matériaux, les vibrations et les forces d'assemblage.

Nous recommandons d’améliorer le processus de création du mannequin numérique dans Jack 7.1 et l’ajout d’outils permettant une analyse ergonomique plus complète du système de travail étudié, en tenant compte de divers facteurs pouvant contribuer à l’apparition des TMS. Pour l’étude de la main, il est conseillé de mener de nouveaux projets sur l’utilisation des outils les plus courants en assemblage, comme les outils pneumatiques et les clés dynamométriques, en utilisant des gants de données avec participants humains. Le modèle de main d’AnyBody Modeling System (Regensburg-Ulm Hand Model) est particulièrement intéressant pour réaliser une analyse biomécanique détaillée. Pour ce faire, nous recommandons de développer un projet consacré à la conception de gants de données adaptés à une analyse biomécanique précise, en corrigeant les problèmes de déplacement des capteurs. Ce projet devrait également inclure une étude visant à standardiser les critères nécessaires pour garantir la fiabilité et la précision des données recueillies.

Titre traduit

Prevention of overhead workload - the case of assembly/disassembly of gas turbines

Résumé traduit

In industrialized countries, workers often face musculoskeletal disorders (MSDs), which affect both their health and company productivity. To prevent these disorders, it is essential to identify the risks and factors contributing to their occurrence. The main objective of this thesis is to evaluate overhead work in the context of gas turbine assembly. A critical literature review was conducted to define this type of work and identify the parameters influencing its occurrence, to select the most appropriate ergonomic methods for evaluating the studied work system.

The Siemens Tecnomatix Jack 7.1 software was used to design the workstation. Time calculations were performed using the predetermined time tool based on the Methods-Time Measurement-1 (MTM-1) method of Jack 7.1, and rest time was calculated according to the guidelines of the International Labour Organization. A virtual environment was created using a digital mannequin in Jack 7.1, and representative postures of real assembly situations were ergonomically analyzed using the Rapid Upper Limb Assessment (RULA) method integrated into Jack 7.1. The Occupational Repetitive Actions Index (OCRA Index) and Key Indicator Method For Manual Handling Operations (KIM-MHO) methods complemented the analysis, providing a more detailed assessment of ergonomic risks. For the study of hand movements, alternative methods were employed, including the use of the VMG 30 / VMG30+ Technical Datasheet (Virtual Motion Glove) data glove and the combination of VMG 30 with AnyBody Modeling System software. A qualitative evaluation of tool usage was also performed. However, creating the digital mannequin was a lengthy and complex process. Moreover, the hand displacement distance used for the time calculation is linear. Furthermore, this calculation does not include the tightening time. The RULA analysis focused primarily on posture without including other risk factors. The OCRA Index and KIM-MHO methods helped to overcome these limitations by offering a more comprehensive ergonomic assessment.

While the data glove proved useful for studying hand movements, it has limitations due to sensor displacement, making the data imprecise for biomechanical analysis in AnyBody Modeling System. Finally, the qualitative evaluation allowed for an examination of the tools, considering variables such as diameter, weight, materials, vibrations, and assembly forces. We recommend improving the digital mannequin creation process in Jack 7.1 and adding tools that enable a more complete ergonomic analysis of the studied work system, considering various factors contributing to the development of MSDs. For hand studies, new projects on the use of common assembly tools, such as pneumatic tools and torque wrenches, should be undertaken using data gloves with human participants. The hand model in AnyBody Modeling System (Regensburg-Ulm Hand Model) is particularly promising for conducting detailed biomechanical analyses. To achieve this, we recommend developing a project dedicated to designing data gloves suitable for accurate biomechanical analysis, addressing the issue of sensor displacement. This project should also include a study aimed at standardizing the necessary criteria to ensure the reliability and accuracy of the collected data.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maîtrise avec mémoire en génie mécanique". Comprend des références bibliographiques (pages 153-167).
Mots-clés libres:	ergonomie, facteurs humains, travail au-dessus de la tête, aéronautique, méthodes, biomécanique, physiologie, outil manuel
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Nadeau, Sylvie
Codirecteur:	Codirecteur Landau, Kurt
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	23 mai 2025 15:07
Dernière modification:	23 mai 2025 15:07
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3601

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