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LA PREMIERE PHASE DE CONCEPTION : APPLICATION SUR LA PENIBILITE
Rémy Houssin, Oussama Lemouchi
To cite this version:
Rémy Houssin, Oussama Lemouchi. L’INTEGRATION DES FACTEURS HUMAINS DES LA PREMIERE PHASE DE CONCEPTION : APPLICATION SUR LA PENIBILITE. 13ème CON- FERENCE INTERNATIONALE DE MODELISATION, OPTIMISATION ET SIMULATION (MOSIM2020), 12-14 Nov 2020, AGADIR, Maroc, Nov 2020, AGADIR (virtual), Maroc. �hal- 03190403�
L’INTEGRATION DES FACTEURS HUMAINS DES LA PREMIERE PHASE DE CONCEPTION : APPLICATION SUR LA PENIBILITE
Rémy HOUSSIN, Oussama LEMOUCHI
Université de Strasbourg, CSIP-ICube Strasbourg, France
remy.houssin@unistra-fr, [email protected]
RESUME : La prise en compte des facteurs humains dans la conception des systèmes de production est une nécessité imposée par les directives et les normes. Mais aussi elle est devenue un objectif des entreprises conceptrices des machines et installatrices des systèmes manufacturiers pour améliorer la performance de leurs artefacts. Dans ce papier, à partir d’une étude de terrain et en respectant les normes et les réglementations en vigueur, nous proposons de remonter des données et des informations concernant l’utilisation des artefacts (machine ou système) pour les prendre en compte dès la phase de conception. Pour cela nous avons choisi une méthode proposée dans la littérature pour la compléter par les données remontées de l’utilisation. Une application sur la prise en compte de la pénibilité de travail est présentée toute au long de l’article pour démontrer les avantages et les limites de la méthode.
MOTS-CLES : Facteurs humains, méthode de conception, estimation, pénibilité, retour de terrain,
1 INTRODUCTION
Dans le calcul des droits à la retraite en 2010, la pénibili- té du travail n’est pas prise en compte. Mais depuis le 1er Janvier 2015 le compte personnel de prévention de la pénibilité est entré en vigueur. Ceci a eu deux effets : 1- Le premier consistait à établir un état des lieux des
conditions de travail dans les ateliers de production existants, et mettre en place, pour les postes soumis à la pénibilité, des moyens de prévention pour sup- primer ou diminuer les risques.
2- Le deuxième (pour les entreprises conceptrices des machines et installatrices des systèmes de systèmes manufacturiers) est de prendre en compte cette pé- nibilité lors de la conception de ces systèmes.
L’objectif de ce papier est de proposer une méthode pour compléter et remonter des informations ergonomiques vers le processus de conception. Nous savons que la conception de point de vue technique (Pahl et Beitz, 1996) ; (Rouse et Cody. 1988) n’est plus suffisante pour concevoir un système performant (Zhou et al. 2016) ; (Sun et al 2109). Dans ce sens, le concept de prévention intégrée a été défini et présenté dans de nombreux ar- ticles (ISO 12100 2010), (Falck et Rosenqyist 2012), (Directive CE 2006) , (Hoyos-Ruiz et al. 2017), (Ghe- mrahoui et al. 2009), (Feno et al. 2018), (de Galvez et al.
2017)). Pour pouvoir concevoir un système utilisable dans les entreprises avec un niveau de risques ergono- mique et de sécurité minimum autorisés par la loi, nous proposons de faire une estimation de la pénibilité pen- dant la phase de conception des systèmes de production dans un contexte industrie 4.0 (Martin et al. 2019).
1.1 Données de terrain
Dans le document unique de sécurité de chaque entre- prise, il est recommandé de préciser des points comme les suivants :
- D’une évaluation des risques par poste.
- Des fiches de sécurité des postes.
- Les fiches de données de sécurité des utilisateurs.
- Evaluation des TMS par poste.
- Evaluation du bruit par poste.
- etc.
La question traitée dans cette article est d’identifier à partir des bonnes pratiques industrielles, les informations à remonter pour intégrer en conception le maximum de facteurs humains liés en particulier à la pénibilité. Pour cela nous avons utilisé la méthode DMAIC (définir, me- surer, analyser, améliorer et contrôler les mesures de préventions à prendre en compte dès la conception).
Cette méthode est appliquée sur un système existant dans l’objectif d’améliorer la conception des systèmes simi- laires futurs et de proposer une démarche répondants aux conditions d’utilisation de tels types de systèmes.
Pour cela nous avons suivi les étapes suivantes : - définition l’état des lieux de l’ergonomie et de la sécu- rité de tous les postes de l’atelier de production.
- Mise en place d’outils de mesures et des outils de tra- vail pour gérer les facteurs de risque.
- Rechercher des moyens afin d’éliminer ou de diminuer les risques dépassant les seuils.
- Fournir une évaluation des six facteurs augmentant la pénibilité au travail.
1.2 Eléments constitutifs de la pénibilité
Selon le code de travail, il faut éliminer toute exposition du travailleur à un ou plusieurs facteurs de risques pro-
fessionnels susceptibles de laisser des traces durables, identifiables et irréversibles sur sa santé.
Depuis le 1er Juillet 2016, dix facteurs identifiés à l’origine de l’augmentation de la pénibilité sont entrés en vigueur avec leurs seuils réglementaires :
Les facteurs de la pénibilité au travail et de risques défi- nis par le code de travail sont classés en :
1- Les contraintes physiques marquées 2- L’environnement physique agressif 3- Certains rythmes de travail
Dans la suite en section 2, la méthode d’intégration des informations d’utilisation dès la première phase de la conception est illustrée. Avant de conclure et présenter quelques perspectives, dans la troisième section nous développons nos travaux sur l’intégration de la pénibilité en conception et présentons les résultats obtenus.
2 L’INTEGRATION DE L’USAGE EN LA CONCEPTION
Nous utilisons, dans ce travail, la méthode proposée par Sun et al. 2018. En se basant sur le retour de terrains, l’objectif est de démontrer et d’analyser la faisabilité de la méthode d’intégration des informations d’utilisation dès la première phase de la conception.
Dans (Sun et al. 2019) et (Sadeghi et al. 2016) les au- teurs ont présenté de riches états de l'art contenant l’intégration des facteurs humains et ergonomiques dans les différentes phases et démarches de conception.
La clé pour parvenir à faire cette intégration est de com- prendre la conception, dont son objectif principal est d’obtenir un produit/système qui correspond à l'utilisa- tion et aux exigences d'utilisateur du point de vue, de la facilité d'utilisation, de la sécurité de l’utilisateur, de la fiabilité et de l'efficacité dans le lieu du travail (Mc Ruer, 1980 ; Redström, 2006) et, en particulier, à la prise en compte de la pénibilité lors de l’utilisation de l’artefact (système ou machine).
Sun et al. (2013) a proposé une méthode systématique prenant en compte les informations liées à l’utilisation.
Sun dans (Sun et al. 2018) améliore la première proposi- tion en intégrant le cadre « fonction-tâche- comportement » à trois niveaux (Fig.1) et en se basant sur la conception simultanée du produit/système et de son manuel d’utilisation. Ces documents d’utilisation contiennent très peu d’informations concernant l’évaluation de l’utilisation dans les conditions exigées par les directives européennes. De nombreux utilisateurs ne comptent pas sur ces documents lors de l’utilisation quotidienne de leur machine (Norman 1988).
Figure 1 La Méthodologie proposée par Sun et al. 2019
Dans la méthode proposée par Sun et al., le concepteur définit le manuel d'utilisation initial qui dirige les spéci- fications fonctionnelles et le mode de réalisation des fonctions manuelles suivant les exigences de l’utilisation. A ce niveau, le concepteur définit les tâches pour réaliser les fonctions prévues dans les spécifica- tions. Il distingue les tâches effectuées par le produit en tant que tâches techniques, et les tâches effectuées par l’utilisateur en tant que tâches sociotechniques. Dans le
deuxième niveau, le manuel d'utilisation initial sera dé- taillé pour donner un manuel d'utilisation conceptuel qui est la ligne directrice de la conception détaillée. A ce niveau, le concepteur va proposer la structure qui remplit les fonctions techniques compatibles avec les tâches so- ciotechniques (manuelles) à réaliser par l’utilisateur.
Finalement, dans le troisième niveau, le concepteur af- fine les tâches réalisées par l’utilisateur et celles à réali- ser par la structure après avoir réalisé la conception dé-
taillée de la structure. Ensuite, il analyse l'interaction entre le comportement de l'utilisateur et le comportement du système afin de vérifier la performance globale du système (machine) et son utilisateur.
Cependant Sun, dans ses travaux, ne présente pas com- ment ce manuel d’utilisation sera défini et élaboré sur les trois niveaux cités ci-dessous ni à partir de quelles don- nées et informations.
Il a été noté que la ligne directrice de la méthode est d’éviter les mauvaises interactions entre le sys- tème(machine) et son utilisateur. Dans l'ensemble, toutes les interactions qui causent un problème ergonomique, ou nuisent à la sécurité et/ou à la santé de l'utilisateur doivent être éliminées.
3 LA PRISE EN COMPTE DE LA PENIBILITE DES LA CONCEPTION
Dans un premier temps nous avons défini les critères à prendre en compte :
1- Répondre à une obligation légale, selon l’article L4121-3-1 du Code du travail.
2- Préserver la santé et la sécurité des travailleurs : la nécessité d’évaluer les risques professionnels ne résulte pas uniquement du constat du grand nombre d’accidents de travail et de maladies professionnelles mais de prévenir leurs apparitions.
3- Contribuer à la performance du système°: Les conséquences importantes d’un point de vue humain et sur les performances économiques de l’entreprise.
Cela permet de diminuer les coûts directs et indirects.
4- Améliorer et renforcer les relations sociales : les démarches de prévention participatives permettent de favoriser les échanges
Ensuite et après avoir rassemblé les données nécessaires à une bonne approche d’un point de vue législatif, nous sommes allés sur le terrain pour identifier les facteurs de la pénibilité. Nous avons identifié des postes existants d’un atelier similaire au poste futur dans lequel le système sujet de la conception sera implanté et installé.
Sur chaque poste nous avons observé et analysé les conditions de travail en comparaison à l’évaluation des postes dans le document unique.
- Seul l’opérateur du poste a la connaissance du travail réel, sa participation active est la clé principale de la réussite de la démarche.
- L’observation des postes de travail et surtout le dialogue avec les opérateurs est donc un caractère indispensable.
- Ils permettent de prendre en compte le travail réel des opérateurs, de visualiser, d’objectiver et d’évaluer les risques.
Les risques significatifs et intolérants identifiés sont présentés dans le tableau 1. Afin de respecter la confidentialité imposée par l’entreprise partenaire, deux postes seulement sont considérés dans le tableau 1.
Risques Significatifs Débit matière Ambiance thermique
Bruit Energie
Incendie explosions
Contact avec d’autre opérateurs Postures contraignante Conduite d'engins Vibration mécanique Manutention manuelle Usinage Bruit
Postures pénibles Manutention manuelle Organisation de travail Intervention extérieures Vibrations
Agents chimiques dangereux Tableau 1 : les risques identifiés
En comparaison avec les facteurs de pénibilité, il en ressort les risques suivants (tableau 2):
Ateliers Risques concernés par la pénibilité
Débit matière
Bruit
Vibration mécanique Manutention manuelle Postures contraignantes
Usinage
Bruit
Vibration mécanique Manutention manuelle Agents chimiques dangereux Postures contraignantes
Tableau 2 : les risques liées à la pénibilité
Dans la suite, nous limitons nos observations aux facteurs liées à la pénibilités apparus en 2016. Dans l’entreprise partenaire seulement les facteurs suivants sont identifiés. Les autres facteurs n’existent pas dans cette entreprise. Par exemple il n’y a qu’une seule équipe de travail et pas de travail de nuit.
3.1 Observation par facteur de pénibilité lors de débit matières:
Le débit matière sert à réceptionner, stocker et débiter de la matière soit pour les sous-traitants, soit pour les ordres de fabrication en interne. Les facteurs de pénibilité sui- vants sont observés :
1- Bruit : Les sources de bruit sont les scies et la ma- chine qui fabrique des lames de perforation. Les équipements de protection individuelle pour dimi- nuer l’exposition au bruit sont les bouchons d’oreilles.
2 Vibration : L’exposition aux vibrations viennent de la scie manuelle mais rarement en contact lors de la coupe.
3 Manutention manuelle : Lors du transport de la ma- tière vers une palette d’expédition ou vers la scie,
l’opérateur doit pousser les longues tiges de maté- riaux sur le chariot élévateur qui n’est pas très adap- té pour la tâche, car le déplacement de celui-ci n’est pas facile. Pour la poussée de la matière sur le con- voyeur, cela est très difficile par le mauvais état du convoyeur (certains rouleaux ne tournent plus, dia- mètres différents).
4 Postures pénibles : Présence lors de la poussée de la matière sur le convoyeur car très haut par rapport à l’utilisateur.
3.2 Observation par facteur de pénibilité dans l’atelier Usinage :
Dans l’ateliers d’usinage nous avons observé certains facteurs identiques à ceux observé dans le débit-matière mais qui n’ont pas les mêmes origines et leurs évalua- tions sont différentes :
1- Bruit : La combinaison des machines en marche présente une exposition élevée, au point d’élever la voix pour parler à une personne à un mètre de dis- tance. Des équipements de protection individuelle : bouchon d’oreille, sont présents.
2- Postures pénibles : La matière est entreposée sur des chariots à une hauteur proche du sol, l’opérateur doit se courber pour prendre les pièces et certains outils de mesures sont placés en hauteur ce qui implique des positions contraignantes.
3- Manutention manuelle : Le port de charges s’effectue régulièrement du chariot vers le poste de travail. Pour les pièces très lourdes, un pont électrique est à disposition pour les déplacer. La
manutention est également présente lors du changement d’outils.
4- Vibration : Les sources de vibration auquel peut être exposé l’opérateur sont toutes les machines qui fonctionnent dans l’ateliers.
5- Les agents chimiques dangereux : Les produits aux- quels les opérateurs sont le plus exposés sont les huiles de coupe et quelques colles pour la rectifica- tion que l’on identifiera par la suite.
4 EVALUATION DES RISQUES LIES DE PENIBILITE
Pour pouvoir évaluer la pénibilité par facteurs, il est nécessaire de mettre en place des outils permettant de récolter les données et les comparer aux seuils d’exposition. Dans la suite, nous détaillons l’évaluation réalisé pour chaque facteur.
4.1 Evaluation de Bruits
Il faut rappeler que le seuil d’exposition est fixé par les normes à 81 décibels(A) sur une période de référence de 8h soit à un nombre de 120 « chocs » par an à 135 décibels(C).
L’article R. 4431-2 du Code du travail interdit aux entreprises d’exposer les salariés à plus de 87 dB(A).
Ainsi pour analyser et diagnostiquer l’exposition à la pénibilité un logigramme permet d’exclure ou non le facteur pour chaque poste (Figure 2).
Figure 2 : Logigramme pour le facteur Bruit Dès que l’environnement est observé comme bruyant, il
faut procéder à une quantification de l’intensité sonore.
Les instruments les plus souvent utilisés pour mesurer le bruit sont les sonomètres, l’audiodosimètre et le sonomètre intégrateur. Ici nous avons décidé de connaitre l’exposition personnelle au bruit. Pour évaluer le bruit et récolter les données nécessaires, nous avons utilisé un exposimètre pour mesurer l’intensité perçue par l’opérateur. Il est plus précis pour mesurer l’exposition personnelle au bruit sachant que les opérateurs se déplacent beaucoup, Il est nécessaire de cartographier l’atelier de production dans son ensemble pour avoir des données utilisables dans le temps s’il n’y a pas de modification de l’emplacement des postes.
Les mesures sont réalisées et ensuite comparées aux valeurs seuils fixées par la réglementation.
4.2 Evaluer les agents chimiques dangereux
L’évaluation des risques chimiques a nécessité une grande investigation avec la recherche d’un moyen d’évaluer et de standardiser une démarche avec les produits chimiques. L’évaluation est basée sur la méthode ND 2233 et constitue un langage commun pour les médecins, la CARSAT, et l’inspection du travail.
Les étapes suivies pour l’évaluation de ce facteur sont les suivantes :
1. Inventaire des produits utilisés et leur localisation dans l’ateliers, poste de travail et tâche.
a. Renseigner tous les produits dans le logiciel choisi avec leurs mentions de danger.
b. Enquête sur l’utilisation par les opérateurs.
2. Confrontation au données de l’ERP pour connaitre les quantités utilisées et faire le lien avec les codes articles de commande.
3. Sortir les produits chimiques contenant les mentions de danger rentrant dans la réglementation de la pénibilité.
4. Evaluer la durée d’exposition pour les produits concernés et les comparer aux seuils d’exposition.
Les produits visés sont les agents chimiques dangereux étiquetés, ou émis dans le cadre de procédés (soudage, ponçage). Pour ressortir les produits dits éligibles à la pénibilité, nous avons procédé par effet d’entonnoir. Les produits avec les mentions de pénibilité sont identifiés et l’inventaire et la classification par poste de travail et par machines a permis de les localiser. Une fois les produits concernés repérés, nous avons quantifié la durée d’exposition pour chaque opérateur (les moments d’utilisation, la durée et la fréquence de chaque exposition). En chronométrant les opérateurs travaillant dans la cabine de peinture nous avons obtenu une durée d’exposition supérieure au seuil réglementaire de 150 heures/an. Les produits dépassants les seuils sont identifiés. Ces produits sont utilisés pour plusieurs tâches ce qui multiple le temps total d’exposition.
Nous obtenons les durées d’exposition suivantes par peintre (Tableau 3) :
Cabine ouverte Heure/an
Cabine fermée Heure/an
Produit 1 125,32 68,17
produit 2 323,76 131,76
Durcisseur 1 131,95 Heures / an Mélange 1 73,8 Heures / an Base universel 7 Heures / an
Tableau 3 : Temps d’exposition au produit chimiques.
Pour les produits dépassant les seuils, des moyens de prévention des risques devraient être pris en compte.
Des équipements de protection individuelle sont obligatoires afin que l’opérateur soit le moins exposé tel qu’un scaphandre et une combinaison spécifique à la peinture.
Pour chacun de ces produits, il faut diminuer les conditions d’exposition et améliorer la prévention par la reconception des systèmes.
4.3 Evaluation les vibrations mécaniques
La réforme de 2016 impose de cumuler les niveaux de vibration transmis aux mains et aux bras avec celles transmises à l’ensemble du corps et de le comparer à un seuil de 450 heures par an.
Après identification préalable des postes exposés aux vibrations, nous avons remarqué rapidement que la plupart des machines dépassent le seuil de 2.5 m/s² pour les vibrations ressenties aux mains et aux bras, où l’usinage présente la plus grande exposition par rapport aux autres postes.
Pour évaluer ce facteur nous avons suivi la même démarche en identifiant les postes qui causent des
vibrations. Ensuite il était nécessaire de déterminer les durées d’exposition et de comparer le résultat aux seuils d’exposition. Nous avons relevé la durée d’exposition en chronométrant les temps des tâches réalisés par les différents opérateurs. Les mesures sont faites sur une semaine de travail normal (pas trop chargé et sans chômage technique). La durée maximale par jour est de 23 minutes ce qui représente 15% du temps sur un temps de travail de 8h30.
La durée globale d’utilisation de certaines machines ne dépasse pas les seuils par personne exposée parce que plusieurs personnes l’utilisent.
En heure Chariot Magasin
Chariot
Montage Usinage
Moyennes/J 1,26 0,18 0,16
Cumul prévi-
sionnel/an 285,51 39,54 35,12
Max 1,90 0,53 0,31
Min 0,50 0,01 0,00
Tableau 3 : Durée d’utilisation globale
5 DISCUSSION
Notre objectif est d’identifier grâce à cette étude de ter- rain les données, paramètres, facteurs, etc. nécessaires à la prise en compte de la pénibilité dès la phase de con- ception. Les données récoltées lors de cette étude de ter- rain sont plus riches que celles prises en compte dans la méthode proposée par Sun et al. 2018. En effet, Sun a focalisé sa méthode sur les données des tâches à faire par les utilisateurs qu’il les a jugées nécessaires pour définir comment seront réalisées les foncions demandées par le client et celles nécessaires pour une utilisation sûre d’un produit. Il a pris en compte les facteurs : la durée de la tâche, qui fait la tâche (machine ou opérateur), la posi- tion dans les procédures d’utilisation ainsi que la struc- ture de la tâche. Or une tâche peut être décomposée en sous-tâches jusqu’à un niveau élémentaire.
Par contre, les données de terrain ont permis de constater le besoin de connaitre la nature des matières traitées (chimique, bois, métaux, etc.) mais aussi la dimension de l’organisation de travail (même tâche réalisable par un seul opérateur peut être répartie sur plusieurs opérateurs et en plusieurs fois).
Aussi, la dimension des seuils imposées par les législa- tions sont peu pris en compte dans la méthode proposée.
En effet, les notions d’estimation de risques se basent sur le produit d’un indicateur de risque calculé en fonction de phénomènes dangereux, temps d’exposition, fré- quence d’exposition et la gravité (Coulibaly et al. 2016).
C’est-à-dire à la place de chercher à changer, lors de la conception, la solution technique fonctionnelle par une autre (qui peut-être plus chère pour minimiser, comme par exemple, la vibration), le concepteur pourrait garder la première solution trop vibrante en automatisant une partie des tâches manuelles et par conséquent minimiser le temps d’exposition. Il pourrait aussi préciser dans les documents fournis au client utilisateur qu’il faut éviter qu’un seul opérateur travaille tout le temps sur cette ma-
chine mais qu’il serait bien d’alterner deux opérateurs dans l’année.
6 CONCLUSION
Nous pouvons constater que l’intégration des facteurs humains dans la conception de produits, machines, systèmes est devenue une obligation et que les méthodes proposées sont en amélioration permanente pour respecter les réglementations mais aussi plus aller plus loin que les normes. Dans cet article, nous avons tout d’abord défini le cadre de ces travaux par l’évaluation de la pénibilité pour respecter le code du travail afin de pouvoir l’estimer dès la phase de conception. Pour cela nous avons basé le travail sur une méthode proposée dans la littérature pour déterminer les données à chercher sur le terrain mais aussi pour les compléter par des données constatées sur le terrain et potentiellement intégrables dans la conception des systèmes similaires futurs. Ces travaux ont montré que la méthode prend en compte la plupart des données et des informations utilisées par les utilisateurs concernant la pénibilité de travail dont les facteurs ont changé récemment. Mais nous avons constaté que la prise en compte des matières utilisées et de l’organisation de travail dans la conception est possible et rend le respect des normes plus facile.
Dans les futurs travaux, d’autres domaines seront analysés dans d’autres contexte d’utilisation pour proposer une démarche globale et plus complète afin d’alimenter les concepteurs par des données de terrain liées à la législation mais aussi des procédures d’utilisation de leur produits chez les clients utilisateurs.
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