Comment mesurer la force en production et pourquoi est-elle importante ?

Cet article est un résumé de la thèse de doctorat du Dr Mario Walther (voir sources ci-dessous en allemand).

Quelle est la meilleure façon de mesurer la force en production et pourquoi est-elle importante ? 

Les forces d'assemblage appliquées en production peuvent représenter des facteurs de risque et favoriser le développement de troubles de la santé. Ce risque augmente considérablement avec l'âge et peut donc augmenter l'absentéisme pour cause de maladie. Par ailleurs, les entreprises qui ne mettent pas en place de mesures d’ergonomie doivent également payer les coûts élevés.

Il est donc important de donner la priorité aux personnes et à leur santé en reconnaissant et en éliminant les facteurs de risque à un stade précoce !

Afin de mesurer ces forces d'assemblage d'une manière pratique avec une influence humaine et pour effectuer des mesures efficaces, l'intervention d'ergonomes sur le lieu de travail avec des instruments de mesure de force est recommandée. Ces mesures fournissent des résultats objectifs, détaillés et exacts des variables de contrainte du corps humain. Pour cela, les ergonomes ont besoin des instruments de mesure les plus précis.

Des forces élevées exercées à la main

C’est en production et plus spécifiquement dans la zone de montage que le plus grand nombre d’actions impliquant une force manuelle sont réalisées. L'assemblage des raccords rapides, des connecteurs et des revêtements est associé à des forces répétitives et élevées de la main et du doigt et représente un risque assez élevé pour les installateurs. Les forces d'assemblage élevées, les mauvaises postures et les périodes de repos insuffisantes peuvent nuire à la santé. Les dimensions et le matériau des assemblages jouent également un rôle décisif dans l'application de la force.

La prise en compte anticipée des aspects ergonomiques peut conduire à des mesures d'amélioration qui peuvent réduire ou prévenir les facteurs de risque. Par exemple, les entreprises peuvent réduire considérablement les forces d'assemblage nécessaires en développant des composants faciles à assembler dès la phase de conception, et les postes de travail et les outils peuvent être conçus de manière plus ergonomique.

Pour tenir compte de ces éléments ergonomiques, il est nécessaire d'effectuer des mesures pratiques qui définissent avant tout la force d'assemblage réelle.

Pourquoi la force d'assemblage ne correspond-elle pas à la force d'impact ?

Il est important de distinguer la force d'assemblage de la force d'impact. La force d'assemblage est la force nécessaire pour réaliser l'assemblage d'un composant. La force exercée par le monteur après l'insertion est la force d'impact ou la force de maintien. En raison du peu de temps dont dispose un monteur pour sa tâche, il lui est souvent impossible de réduire suffisamment ses efforts. Lorsque la force exercée s'approche de la force à exercer, le travail est effectué efficacement. Sinon, l'effort peut entraîner la maladie du monteur.

En cas d'utilisation d'un dynamomètre pour la mesure ergonomique qui ne mesure que le maximum, ce n'est pas la force d'assemblage mais la force d'impact qui est déterminée. Les forces de montage impliquent des vibrations à haute fréquence de l'ordre de 250 Hz : une fréquence de mesure trop faible ne permet pas de déterminer la différence entre la force d'assemblage et la force d'impact en raison de la méthode de montage rapide. Cela conduit à un manque de retour d'information sur le processus d'assemblage et peut conduire à l'application d'une plus grande force.

La solution : le dynamomètre: Centor Touch

Le dynamomètre Centor Touch d'Andilog est une solution flexible et sophistiquée pour les mesures pratiques dans les zones de production. Ce dynamomètre économique, robuste et très précis est équipé de jauges de contrainte et permet des mesures rapides sans perturber les processus de travail.

Le Centor Touch mesure à une fréquence d'échantillonnage de 5000 Hz, ce qui permet de mesurer les fluctuations de force les plus faibles. Il offre des calculs automatiques tels que la première rupture (force d'assemblage) et le maximum de l'essai complet (force d'impact ou force de maintien). La courbe est affichée sur l'écran en temps réel, ce qui permet au monteur de juger si elle a été correctement réalisée immédiatement après la mesure. Des seuils de force réglables dans le Centor Touch permettent à l'utilisateur d'entrer la force à exercer : un signal acoustique indique au monteur quand la valeur souhaitée a été atteinte et il peut arrêter la mesure.

Comme la direction de la force influence la mesure, Andilog a développé des plaques de pression de petites dimensions (Ø20 et 8 mm), qui aident la personne qui teste dans sa mesure sur l'axe idéal de jonction. Les valeurs déterminées sont très précises et le certificat d'étalonnage fourni garantit une précision de 0,1% sur toute la plage de mesure du capteur.

Résultats des mesures avec le Centor Touch

Le Centor Touch offre un très bon rapport qualité/prix avec une vitesse de test réaliste. La mesure démarre manuellement après l'application d'une force préalablement définie et se termine automatiquement après une période de temps définie.
 
L'écran tactile affiche les deux forces nécessaires calculées à 5000 Hz, que chaque ergonome souhaite analyser : les forces d'assemblage et d'impact. La courbe déterminée peut être comparée à la courbe cible et si elle est correcte, les points de courbe peuvent être enregistrés sur une clé USB.
 
Dans le logiciel informatique Datastick II, il est possible de marquer les 4 phases de l'assemblage - augmentation de la force, force d’assemblage, dappui et baisse de force - et de les exporter dans des rapports. Les responsables de l'ergonomie peuvent ainsi accroître l'acceptation des mesures ergonomiques dans l'entreprise grâce à des résultats précis et objectifs.

Conclusion

Des mesures ergonomiques concrètes ne peuvent être mises en œuvre que sur la base de résultats de mesure concrets. Mais elles nécessitent aussi la sensibilisation et la bonne volonté des salariés et des managers concernés. De cette façon, les employés peuvent optimiser la force quils appliquent pour quelle soit aussi basse que possible mais aussi haute que nécessaire. Les départements impliqués dans le développement de produits peuvent concevoir les propriétés et les matériaux de leurs composants de telle sorte que les forces de montage élevées soient réduites, voire empêchées. En tant que partenaire en ergonomie, Andilog offre un compromis entre une mesure de haute précision et une utilisation flexible directement sur la chaîne de montage.

L'ergonomie est le résultat d'une collaboration entre tous les départements et partenaires d'une entreprise. Elle joue un rôle essentiel dans le processus visant à faire des personnes la principale ressource de l'entreprise et à restaurer leur santé et leur potentiel de création de valeur. Andilog se considère également comme un acteur et un partenaire dans ce domaine.

 

Source: Mario Walther, 2015, "Développement et évaluation d'une procédure systématique d'enregistrement des forces de montage dans la production automobile", Entwicklung und Evaluierung eines systematischen Vorgehens zur Erfassung von Aktionskräften in der Automobilproduktion, genehmigte Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doktor-Ingenieur, Fakultät für Maschinenbau der Technischen Universität Chemnitz

Document disponible sur le site web qucosa.