Ryzyko i obciążenie statyczne operatorów wiertarek stołowych

Transkrypt

1 LASOTA Andrzej Marek 1 HANKIEWICZ Krzysztof 2 Ryzyko i obciążenie statyczne operatorów wiertarek stołowych WSTĘP Systemy produkcji są określane jako układ złożony z elementów fizycznych takich jak: maszyny i urządzenia, narzędzia pracy i (co najważniejsze) ludzi. Co więcej, systemy zależne od człowiekaoperatora są szczególnie podatne na problemy związane z: bezpieczeństwem pracy, uciążliwościami, zapewnieniem produkcji, jakości i wzrostem kosztów szkolenia oraz nieobecności w pracy [8]. Ponadto, pracy wykonywanej przez człowieka towarzyszy wysiłek fizyczny, który może powodować pojawianie się mięśniowo-szkieletowego dyskomfortu (MSD) u pracowników [27, 28] w postaci dolegliwości zdrowotnych [12-14]. Badania wykazały, że pozycja podczas pracy, zakres ruchów, siła, powtarzalność i czas trwania muszą być brane pod uwagę podczas kategoryzowania poziomu wysiłku fizycznego [11]. Natomiast pozycja i ruchy operatora są istotnymi zmiennymi, które należy uwzględnić w bezpieczeństwie pracy, ponieważ są to dwa najważniejsze czynniki, które determinują obciążenie pracownika. Z kolei na pozycję pracownika wpływają takie czynniki jak: realizowane zadanie, stanowisko pracy, narzędzia pracy, ich projekt i cechy antropometryczne pracowników [27]. Techniki badawcze, zaproponowane do oszacowania poziomu dyskomfortu i obciążenia sylwetki pracownika związanej z przyjmowaniem różnych pozycji podczas pracy można podzielić na obserwacyjne i bazujące na urządzeniach. W przypadku technik obserwacyjnych kątowe odchylenie segmentów ciała od położenia neutralnego uzyskuje się za pomocą obserwacji wzrokowej. Natomiast w technikach opartych na instrumentach, ciągłe monitorowanie postawy ciała odbywa się przez urządzenia podłączone do pracownika. Ze względu na brak integracji w proces pracy, niski koszt, łatwość użycia techniki obserwacyjne są bardziej powszechnie stosowane w przemyśle [2]. Wśród metod o charakterze obserwacyjnym stosowanych do oceny obciążenia posturalnego pracownika można wymienić: Ovako Working posture Analysing System (OWAS) [7], Rapid Upper Limb Assessment (RULA) [21], Rapid Entire Body Assessment (REBA) [4, 15]. Zostały one opracowane do różnych celów i w związku z tym stosowane są w ramach różnych warunków w miejscu pracy. Każda technika ma swój własny system klasyfikacji postawy operatora, który różni się od innych technik; co może powodować rozbieżności w wyniku końcowym obciążenia. Od czasu ich publikacji badania naukowe wykazały ich przydatność w ocenie pozycji pracownika podczas pracy w różnych środowiskach pracy takich jak: obsługa i utrzymanie statków [6], przy obróbce metali [3], drewna [5], pakowaniu [17, 19], w przemyśle stalowym, elektronicznym, motoryzacyjnym i chemicznym [9, 16, 18, 20, 22, 26], itp. Z punktu widzenia systemu produkcji, w którym zaangażowani są pracownicy, o efektywnym i wydajnym działaniu nie decyduje wyłącznie podsystem techniczny, istotne znaczenie posiada podsystem ludzki. Z powodu zaburzeń w systemie ludzkim może dojść do problemów związanych z zapewnieniem produkcji, jakości oraz wzrostu kosztów związanych z absencją chorobową spowodowaną negatywnym wpływem pracy na zdrowie pracowników. Stąd istotną rolę odgrywa bezpieczeństwo pracy i zarządzanie nim [23, 25]. Co więcej, kluczowym elementem systemu zarządzania bezpieczeństwem i higieną pracy jest ocena ryzyka zawodowego na stanowiskach pracy [24], a jednym z jej fundamentalnych elementów jest identyfikacja czynników ryzyka i ich ocena. Jednym z powszechnie występujących czynników ryzyka jest obciążenie statyczne układu mięśniowo-szkieletowego związane z przyjmowanymi pozycjami podczas wykonywania pracy. Pojawienie się znacznego obciążenia statycznego powoduje wzrost narażenia na MSD, a w dalszej 1 Uniwersytet Zielonogórski, Międzywydziałowe Centrum Edukacyjno-Badawcze, ul. prof. Szafrana 4, Zielona Góra, a.lasota@iibnp.uz.zgora.pl 2 Politechnika Poznańska, Wydział Inżynierii Zarządzania, ul. Strzelecka 11, Poznań, krzysztof.hankiewicz@put.poznan.pl 904

2 perspektywie prowadzi do problemów zdrowotnych pracowników. Stąd szczególnego znaczenia nabiera jego ocena, gdyż umożliwia wczesne wykrycie nieprawidłowości, a w konsekwencji podjęcie właściwych działań korygujących. W tym badaniu skoncentrowano się na ocenie obciążenia statycznego na stanowiskach wiercenia, co zezwoliło na szczegółowe zbadanie interakcji pracowników z każdym elementem wykonywanego zadania. Zastosowano zbiór metod takich jak: wywiad, hierarchiczna analiza zadań, chronometraż oraz OWAS, która jest jedną z prostszych technik obserwacyjnych i w powiązaniu z metodą obserwacyjną umożliwia szybkie wykonanie oceny, oszacowanie obciążenia statycznego pracowników i poziomu interwencji ergonomicznej związanej z obciążeniem statycznym operatorów. Celem pracy była ocena obciążenia statycznego i ryzyka pośród operatorów wiertarek stołowych pracujących w pozycji siedzącej podczas wykonywania otworów w detalu X1. 1. MATERIAŁ I METODY 2.1. Grupa badawcza Badania zrealizowano w zakładzie przemysłu motoryzacyjnego na stanowiskach wiercenia otworów w detalu X1 wyposażonych w wiertarki stołowe model WS-15. Grupę badawczą stanowiło 14 mężczyzn, średni wiek badanych wynosił 31,3 lat, odchylenie standardowe (SD) 9,8 lat, średni staż pracy na stanowiskach o podobnym charakterze 8,8 (SD = 6,5) lat. Czas pracy: od godziny 6.00 do 14.00, z jedną 30 minutową przerwą. Zadaniem pracowników było pobranie detalu X1 z pojemnika, umieszczenie w przestrzeni obrabiarki, uruchomienie wiertarki za pomocą dźwigni (w dół), po wykonaniu otworu ustawienie dźwigni do stanu pierwotnego (w górę) oraz wyciągnięcie i odłożenie elementu na stół roboczy. Operatorzy pracowali w pozycji siedzącej Obserwacja, wywiad i analiza zadań Kilka technik zostało zastosowanych do zebrania materiału badawczego: obserwacja, wywiad, analiza zadań, chronometraż i metoda OWAS. Obserwacje zadań wykonywanych przez pracowników były poprzedzone wywiadem z przełożonymi i pracownikami, co pomogło zrozumieć proces pracy i czynności wykonywane przez operatorów. Zastosowano hierarchiczną analizę zadań [1] do określenia czynności wykonywanych przez pracowników i następnie sporządzenia chronometrażu Metoda OWAS i ocena pozycji operatorów Metoda OWAS została opracowana przez fińskich autorów w przedsiębiorstwie Ovako Oy [7] do oceny narażenia na ryzyko MSD związanego z pozycją operatora podczas pracy i została upowszechniona w wielu krajach. Kompleksowo ujmuje zagadnienie opierając się na technice obserwacji pracownika podczas wykonywania pracy. Uwzględniono w niej przyjmowane przez pracownika pozycje podczas pracy wyróżniając następujące segmenty ciała: tułów (plecy), ramiona, nogi oraz obciążenie zewnętrzne w kilogramach, które posiada znaczący wpływ na ryzyko. Podstawę oceny narażenia na MSD stanowi stopień łącznego obciążenia pozycją ciała z uwzględnieniem obciążenia zewnętrznego. Metoda OWAS ukierunkowana jest na identyfikację problemów oraz działania korekcyjne co znajduje swój wyraz w kategoriach oceny. Głównym celem oceny staje się, zatem ujawnienie i ewentualna korekta niepożądanych pozycji. W metodzie, w modelu człowieka, wyróżniono trzy segmenty ciała, które mogą przyjmować różne położenia oraz obciążenie zewnętrzne: plecy (cztery zakodowane pozycje: 1 wyprostowane, 2 zgięte do przodu, 3 skręcone, 4 zgięte i skręcone), ramiona (trzy pozycje: 1 obydwa poniżej stawu ramiennego, 2 jedno powyżej stawu ramiennego, 3 obydwa powyżej stawu ramiennego), nogi (siedem pozycji: 1 pozycja siedząca, 2 stojąca z nogami wyprostowanymi, 3 stojąca z jedną nogą wyprostowaną, 4 stojąca z nogami zgiętymi, 5 stojąca z jedną nogą zgiętą, 6 klęczenie na jednym lub obu kolanach, 7 chodzenie), obciążenie zewnętrzne w kg (trzy kody: 1 mniejsze od 10kg, 2 10 do 20kg, 3 powyżej 20kg); 905

3 tworząc czterocyfrowy kod. Ich kombinacja tworzy kategorie oceny opisujące ryzyko narażenia na MSD oraz kategorie działań (KD) niezbędnych do poprawy warunków. Autorzy wyróżnili następujące kategorie działań: KD 1 bez ryzyka, pozycja prawidłowa, bez szczególnego szkodliwego wpływu na układ mięśniowo-szkieletowy operatora, działania interwencyjne nie są wymagane. KD 2 występuje niewielkie ryzyko, pozycja robocza ma niewielki szkodliwy wpływ na układ mięśniowo-szkieletowy, występuje lekkie obciążenie, natychmiastowa interwencja nie jest wymagana, ale korekta ergonomiczna powinna być wzięta pod uwagę w przyszłych działaniach. KD 3 znaczne ryzyko, pozycja robocza posiada znaczny szkodliwy wpływ na układ mięśniowoszkieletowy, interwencja ergonomiczna powinna być przeprowadzona możliwie jak najszybciej. KD 4 bardzo wysokie ryzyko, pozycja robocza ma bardzo duży szkodliwy wpływ na układ mięśniowo-szkieletowy, interwencja ergonomiczna wymagana jest natychmiast. Pozycje przyjmowane przez każdego z operatorów zostały ocenione podczas codziennej rutynowej pracy. Pod uwagę wzięto najbardziej niekorzystne pozycje przyjmowane przez pracowników. 2. WYNIKI I OMÓWIENIE Wyposażenie i konstrukcja ocenianych stanowisk pracy, algorytm zadania roboczego determinował sposób wykonywania pracy przez operatorów. Dla każdego z pracowników dwukrotnie zmierzono czas trwania każdej z czynności, wyznaczono średni czas trwania a wyniki zamieszczono w tabeli 1. Ocenione pozycje pracowników metodą OWAS zamieszczono w tabeli 2. Tab. 1. Chronometraż czynności na stanowisku wiercenia Nr Czynność Średni czas trwania (SD) [s] % czasu trwania 1 Pobranie detalu 2,0 (0,50) 12 2 Umieszczenie w przestrzeni 3,1 (0,57) 19 3 Uruchomienie obrabiarki 3,0 (0,46) 19 4 Wyłączenie obrabiarki 2,0 (0,38) 12 5 Wyciągnięcie detalu 3,2 (0,38) 20 6 Odłożenie detalu 2,9 (0,37) 18 Razem 16,3 100 Źródło: opracowanie własne Tab. 2. Ocena OWAS na stanowisku wiercenia Nr Czynność Kod pozycji segmentów ciała Plecy Ramiona Nogi Obciążenie KD 1 Pobranie detalu Umieszczenie detalu Uruchomienie obrabiarki Wyłączenie obrabiarki Wyciągnięcie detalu Odłożenie detalu Źródło: opracowanie własne Realizowane zadanie składało się z sześciu czynności. Średni czas pojedynczego cyklu pracy wynosił 16,3 sekundy. Dwie czynności trwały średnio po 2 sekundy natomiast pozostałe po ok. 3 sek. (tabela 1.). Pobieranie detalu z pojemnika zajmowało operatorom 12% czasu pracy (t p ) a pozycje przyjmowane przez operatorów zakwalifikowano do KD 2 (tabela 2), która związana jest z niewielkim ryzykiem wystąpienia MSD. Główną nieprawidłowością było jednoczesne pochylanie i skręcanie pleców. Z kolei umieszczanie detalu w przyrządzie trwało 19% t p i również zakwalifikowano je do KD 2. Głównym problemem było nadmierne pochylanie pleców do przodu. Natomiast uruchomienie obrabiarki trwało 19% t p, nie stwierdzono nieprawidłowości w pozycji operatorów stąd KD 1, która wiąże się z brakiem ryzyka wystąpienia MSD. Czynność wyłączenia obrabiarki trwała 12% t p i pozycję zakwalifikowano również do KD 1. Z kolei wyciągnięcie detalu 906

4 trwało 1/5 t p i zakwalifikowano ją do KD 2 ze względu na pochylanie pleców do przodu przez operatorów. Natomiast odłożenie detalu trwało 18 % t p i pracownicy podczas tej czynności jednoczesne pochylali i skręcali plecy KD 2. Oceniając obciążenie statyczne operatorów wzięto pod uwagę łączny czas przebywania operatorów w określonej KD i rodzaj pozycji (wymuszona, niewymuszona) [10]. Łączny czas przebywania w KD 1 dotyczył dwóch czynności: uruchomienie i wyłączenie obrabiarki i wynosił 31% t p, pozycja wymuszona co wiąże się z małym obciążeniem statycznym. Z kolei pozostałe cztery czynności zakwalifikowane do KD 2 wykonywane były w pozycji wymuszonej i łącznie stanowiły 69% t p stąd duże obciążenie statyczne. W trakcie wykonywania wszystkich czynności masa detali nie przekraczała 10kg, jedynie w przypadku wyłączania obrabiarki jedno ramię było utrzymywane powyżej linii barków. 3. WNIOSKI I REKOMENDACJE W systemach produkcji zarządzanie bezpieczeństwem pracy musi uwzględniać szereg czynników ryzyka związanych z narażeniem operatorów. Jednym z nich jest obciążenie statyczne. W pracy dokonano oceny obciążenia statycznego i ryzyka pośród operatorów wiertarek stołowych pracujących w pozycji siedzącej podczas wykonywania otworów w detalu X1. Obciążenie statyczne układu mięśniowo-szkieletowego oszacowano jako duże co powoduje duże ryzyko wystąpienia MSD u pracowników. Głównymi czynnikami ryzyka były: wymuszone pozycje pracy przez konstrukcje stanowisk pracy, algorytm wykonywania zadania oraz czas trwania czynności. Inżynierowie produkcji oraz specjaliści z zakresu BHP powinni zwrócić szczególną uwagę na organizację stanowiska pracy a zwłaszcza na czynności związane z pobieraniem i odkładaniem detali. Interwencja ergonomiczna powinna być związana z: reorganizacją stanowisk pracy ze szczególnym uwzględnieniem pobierania i odkładania detali oraz normatywów czasowych, opracowaniem i wdrożeniem systemu rotacji pracowników w celu zapewnienia zmienności obciążenia pracą. PODZIĘKOWANIE Autorzy składają podziękowania Dyrekcji przedsiębiorstwa oraz pracownikom za współpracę i pomoc w przeprowadzeniu oceny. Streszczenie W pracy przedstawiono ocenę ryzyka i obciążenia statycznego operatorów wiertarek stołowych pracujących w pozycji siedzącej podczas wykonywania otworów w detalu X1. Do oceny zastosowano: wywiad, hierarchiczną analizę zadań, chronometraż oraz metodę OWAS. Dwie czynności zakwalifikowano do kategorii działań (KD) 1 (brak ryzyka), cztery czynności do KD 2 (niewielkie ryzyko). Obciążenie statyczne układu mięśniowo-szkieletowego oszacowano jako duże, ryzyko wystąpienia MSD u operatorów duże. Głównymi czynnikami ryzyka były: wymuszone pozycje pracy (nadmierne pochylanie oraz pochylanie i jednoczesne skręcanie pleców) przez konstrukcje stanowisk pracy, algorytm wykonywania zadania oraz czas utrzymywania pozycji. Zalecono: reorganizację stanowisk pracy ze szczególnym uwzględnieniem pobierania i składowania detali; opracowanie i wdrożenie systemu rotacji pracowników w celu zapewnienia zmienności obciążenia pracą. Risk and static workload on bench drill operators Abstract The paper presents a risk assessment of the static workload on bench drill operators working in a sitting position while drilling the workpiece X1. Methods for evaluation included interview, hierarchical task analysis, timing and the OWAS method. Two operations were classified as action categories (AC) 1 (no risk) and four steps as AC 2 (low risk). Static musculoskeletal workload and risk of MSD s for operators was estimated to be large. The main risk factors were: forced labour positions (excessive bending and simultaneous bending and twisting of the back) for construction of workstations, the algorithm for performing the task and the duration of 907

5 the position. Recommendations: the reorganization of work with particular emphasis on the collection and storage of parts; development and implementation of employee rotation to ensure variability of the workload. BIBLIOGRAFIA 1. Annett J., Hierarchical task analysis. Handbook of Human Factors and Ergonomics Methods. 2004, pp Genaidy A.M., Al-Shed A.A., Karwowski W., Postural stress analysis in industry, Applied Ergonomics, 25(2), 1994, pp Gonzalez B.A., Adenso-Diaz B., Torre P.G., Ergonomic performance and quality relationship: an empirical evidence case, International Journal of Industrial Ergonomics, 31(1), 2003, pp Hignett S., McAtamney L., Rapid Entire Body Assessment (REBA), Applied Ergonomics, 31(2), 2000, pp Jones T., Kumar S., Comparison of ergonomic risk assessments in a repetitive high-risk sawmill occupation: Saw-filer, International Journal of Industrial Ergonomics, 37(9), 2007, pp Joode B.W., Burdorf A., Verspuy C., Physical load in ship maintenance: hazard evaluation by means of a workplace survey, Applied Ergonomics, 28(3), 1997, pp Karhu O., Kansi P., Kuorinka I., Correcting working postures in industry: a practical method for analysis, Applied Ergonomics, 8(4), 1977, pp Kasvi J.J.J., Vartiainen M., Pulkkis A., Nieminen M., The role of information support systems in the joint optimization of work systems, Human Factors and Ergonomics in Manufacturing, 10(2), 2000, pp Kee D., Karwowski W., A Comparison of three observational techniques for assessing postural loads in industry, International Journal of Occupational Safety and Ergonomics (JOSE), 13(1), 2007, pp Konarska M., Roma-Liu D., Zasady ergonomii w optymalizacji czynności roboczych, [w:] Bezpieczeństwo pracy i ergonomia, prac. zbior. pod red. D. Koradecka, CIOP, Warszawa 1999, s Kumar S., A conceptual model of overexertion, safety, and risk of injury in occupational settings, Human Factors, 36(2), 1994, s Lasota A., Dolegliwości mięśniowo-szkieletowe szwaczek maszynowych, w: Obciążenie układu ruchu. Przyczyny i skutki, red. R. Paluch i in., Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2008, s Lasota A., Dolegliwości zdrowotne projektantów pracujących na stanowiskach pracy wyposażonych w komputery, Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej. Organizacja i Zarządzanie, 33, 2001, s Lasota A., Ergonomiczna ocena dolegliwości mięśniowo-szkieletowych operatorów stanowisk dyspozytorskich w: Dolegliwości zdrowotne a warunki pracy, red. E. Kowal, Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego, Zielona Góra 2008, s Lasota A., REBA - metoda oceny obciążenia i ryzyka zawodowego spowodowanego sposobem wykonywania pracy w: Zarządzanie ryzykiem zawodowym w miejscu pracy, red. A. Rabenda, Oficyna Wydawnicza Uniwersytetu Zielonogórskiego, Zielona Góra 2006, s Lasota A. M., Analiza obciążenia pracą metodą OWAS, Zarządzanie Przedsiębiorstwem, 16(3), 2013, s Lasota A.M., Analysis of packers' workload on the packing line - a case study, LogForum 10(4), 2014, pp Lasota A. M., A Reba-based analysis of packers workload: a case study, LogForum, 10(1), 2014, pp Lasota A. M., Packer s Workload Assessment using the OWAS Method, Logistics and Transport, 18(2), 2013, pp Lasota A. M., Ścigaj M., Workload analysis of assembly positions, in: ed. G. Dudarski, J. Martinka, M. Rybakowski, I. Turekova: Modern trends in ergonomics and occupational safety : 908

6 selected problems: scientific monograph, Zielona Góra 2013, Publishing House of The University of Zielona Góra, pp McAtamney L., Corlett E.N., RULA: a survey method for the investigation of work-related upper limb disorders, Applied Ergonomics, 24(2), 1993, pp Muthukumar K., Sankaranarayanasamy K., Ganguli A.K., Analysis of frequency, intensity, and interference of discomfort in computerized numeric control machine operations, Human Factors and Ergonomics in Manufacturing & Service Industries, 24(2), 2014, pp PN-N-18001:2004, Systemy zarządzania bezpieczeństwem i higieną pracy - Wymagania. 24. PN-N-18002:2011; Systemy zarządzania bezpieczeństwem i higieną pracy - Ogólne wytyczne do oceny ryzyka zawodowego. 25. PN-N-18004:2001; Systemy zarządzania bezpieczeństwem i higieną pracy - Wytyczne. 26. Sesek R., Gilkey D., Rosecrance J., Guzy A., The Utility of OWAS in Auto Manufacturing Assembly Job Evaluations, 2nd Annual Regional National Occupational Research Agenda (NORA) Young/New Investigators Symposium, Salt Lake City Vieira E.R., Kumar S., Working postures: a literature review, Journal of Occupational Rehabilitation, 14(2), 2004, pp Wang H., Hwang J., Lee K-S., Kwag J-S., Jang J-S., Jung M-C., Upper body and finger posture evaluations at an electric iron assembly plant, Human Factors and Ergonomics in Manufacturing & Service Industries, 24(2), 2014, pp