ERGO4ALL : Validation d'un algorithme d'analyse des postures et applications de force

L'émergence des nouvelles technologies de réalité virtuelle a ouvert un nouveau domaine d'application qu'est l'ergonomie virtuelle permettant d'effectuer une évaluation ergonomique de manière proactive dans un environnement de travail virtuel à l'aide du mannequin numérique. Cependant, les outils actuels de DHM (Digital Human Modeling) sont difficiles à maîtriser nécessitant beaucoup de temps et un effort de formation important pour en arriver à une utilisation efficace. Dassault Systèmes (3DS) planifie la mise en marché dès 2019 d'une nouvelle application «Ergonomic Workplace Design (EWD)» qui permettra de faire le lien entre une situation de travail défavorable et des suggestions à envisager pour réduire le risque de troubles musculo-squelettiques (TMS). Ce mémoire est une synthèse des travaux réalisés issus de l'équipe Recherche et Développement (R&D), chez Dassault Systèmes. L'objectif général de ce projet est de poursuivre le développement d'un algorithme d'évaluation de situations de travail simples élaboré dans un projet précédent, afin de l'amener à un niveau où il peut être intégré à la nouvelle application « EWD ». Pour atteindre cet objectif, une comparaison des valeurs de capacité calculées par 3DSSPP et par les équations de Stobbe (1982) a été réalisée afin d'actualiser des valeurs de capacité dans le calcul biomécanique de DELMIA en intégrant les équations de Stobbe. Cette étude contribue à l'avancement de la recherche sur la détermination des valeurs de capacité physique au niveau d'une articulation dans le but d'assurer une meilleure validité de l'évaluation des risques d'une situation de travail. Par ailleurs, l'outil développé a été testé pour un ensemble plus vaste d'échantillons (216 postures * 3 niveaux des forces = 648 situations de travail) que celui du projet précédent dans le but de valider la méthode d'évaluation des risques se basant sur la norme EN 1005-3 et de vérifier que les suggestions générées par l'arbre de décision correspondent toujours bien aux problématiques de la situation réelle. Il ressort de cette étude que les indices de risque évoluent de façon monotone dans la grande majorité des cas analysés. En outre, les suggestions générées par l'arbre de décision ne peuvent pas fournir correctement des indices de solutions pour certaines postures analysées. Il est donc recommandé de continuer le processus d'amélioration de l'algorithme d'évaluation et de vérifier la concordance du résultat d'analyse produit par l'outil avec un consensus d'experts en ergonomie.Ce projet de recherche permet d'aider 3DS à améliorer son environnement virtuel en vue de mieux supporter les concepteurs industriels dans leur prise de décision quant aux aspects d'ergonomie, ce qui correspond à la vision de l'ergonomie virtuelle que 3DS s'est fixée.

Abstract

The emergence of virtual reality technology has opened up a new field of application, namely virtual ergonomics, which allows to perform ergonomic assessments proactively in a virtual environment by means of digital manikin. However, the current DHM (Digital Human Modeling) tools are difficult to manipulate and require plenty of practice to master. Dassault Systèmes (3DS) is planning to launch a new application called "Ergonomic Workplace Design (EWD)" by 2019, whose aim is to find the link between unfavourable work situations and further improvements need to be realised in order to reduce the risk of musculoskeletal disorders (MSDs). This memoir is a summary of research conducted with Research and Development (R&D) team at Dassault Systèmes. The overall goal of this study is to optimize the evaluation algorithm that has been developed previously for simple work situations when it reaches a level of maturity where this algorithm can be integrated into the new "EWD" application. To achieve this goal, the joint capacity values calculated by 3DSSPP and by empirical equations from Stobbe (1982) were compared. This comparaision can help to update joint capacity values in biomechanical calculation of DELMIA by integrating equations of Stobbe into the calculation module of new application. This research contributes to the understanding of how to determine the physical capacity values of joint, which is an essential component to ensure a better validity of the workplace risk assessment. In addition, the developed evaluation tools were tested on a larger sample (216 postures * 3 levels of force = 648 work situations) than that of the previous study. The results of the test can further validate the risk assessment method based on EN 1005-3 standard and verify that the suggestions generated by the decision tree correspond appropriately to the ergonomics issues in the workplace. This study shows that risk index evolves monotonously in the vast majority of cases. In addition, suggestions generated by the current decision tree cannot correctly provide solutions for certain awkward postures. It is therefore recommended to continue the optimization process of the current evaluation algorithms and to verify the concordance between analysis results produced by developed tools and expert consensus in the assessment of ergonomic risks. This research project helps 3DS to improve its virtual environment, which can offer industrial designers a better support in their decision-making about ergonomic issues. This corresponds to the vision of virtual ergonomics fixed by 3DS.