Otomobil montaj hattı içinde hız değişikliğinin eklem kuvvet ve torklarına etkisi

Abstract

Üretim endüstrilerinde, çalışanlar üzerinde fiziksel yükler oluşur. Bu çalışmanın amacı, fiziksel yüklenme esnasında vücut eklemlerindeki kuvvet ve torkların farklı süreler içinde nasıl etkilendiğini araştırmaktır. Bu yüklerin etkisi, bir otomotiv endüstrisi montaj hattı için incelenmektedir. Özellikle montaj hatlarında, operatörlerden, belirli bir sürede işi yapması beklenmektedir. Operatör de, hızını ve hareketlerini, bu işi zamanında tamamlamak üzere kurgular. Bu süre zarfında, çalışanın üzerinde oluşan fiziksel kuvvetler de buna bağlı olarak değişiklik gösterir. Bu çalışmada, çalışanın, bir prosesi hızlı yapması ile yavaş yapmasının, vücut üzerinde, hangi değerlerde, nasıl etki oluşturduğu ortaya konulmuştur. Veri toplamak için, donanım alt sistemi olarak, bir hareket yakalama sistemi, yazılım alt sistemi olarak da fiziksel tabanlı insan simülasyonu olan bir araç içeren sistem kullanılmıştır. Elde edilecek biyomekanik veriler, alt gövde(L4), üst gövde(T12), sol omuz ve üst kol(Lshoulder), sağ omuz ve üst kol(Rshoulder) olarak bilinen eklem kuvvetlerini ve torklarını değerlendirmeyi sağlamıştır. Montaj istasyonunda çalışan operatörün vücudundaki belli eklemlerde oluşan kuvvet ve torklar 3 eksenli olarak belirlenmiştir. Farklı senaryolarda, gerçek bir üretim istasyonunda alınacak veriler, hareket yakalama sistemi ve simülasyon aracı kullanılarak sayısal olarak ortaya konulmuştur. Sonuçlar, operatörün 3 saniyelik çalışmasının, 5 saniye ile kıyaslandığında alt gövde(L4), üst gövde(T12), sol omuz ve üst kol(Lshoulder) eklemlerindeki kuvvet ve torklarda negatif etkileşim meydana geldiğini göstermektedir. Ancak, sağ omuz ve üst kol(Rshoulder) eklemlerindeki kuvvet ve tork değerlerinde, operatörün baskın kullandığı eli ile ilişkili olarak bir azalma görülmüştür. Ayrıca, hızdaki değişiklikler nedeni ile tüm eklem kuvvet ve tork grafiklerdeki başlangıç aralıklarında dalgalanmalar ve pik değerler vardır. Başlangıç ivmesi, kas-iskelet sistemi bozuklukları, fiziksel yükler ve ergonomik sorunlar ile yüksek ilişkiye sahiptir. Bu durum, üretim kapasitesini arttırmak için bir prosesi hızlandırmanın, operatör üzerindeki yükleri de dikkate alarak daha iyi analiz edilmesi gerektiği anlamına gelmektedir. Bu çalışma, operatör için uygun işlem süresinin sağlanmasının önemini göstermektedir.

In production industries, physical loads have been observed for employees. The purpose of this study was to evaluate the effects of different takt times on the forces and torques in body joints during loading. The impact of these loads has been investigated in automotive industry assembly lines. Especially in assembly lines, expectations from operators are to do processes in a certain time. So, the operator edits his/her speed and movements to complete this work in time. During this time, physical forces generated on the operator also vary accordingly. In this study, it was revealed which values are affected on the body and how the impact will be occured when working fast and compared with working slow. An integrated system that includes a motion capture system as hardware sub-system and a tool for physics-based human simulation as software sub-system was used for data collection. Comprehensive simulated biomechanical data allowed us to evaluate joint forces and torques the bottom of torso (L4), top of torso (T12), left shoulder and upper arm (Lshoulder), right shoulder and upper arm (Rshoulder). The forces and torques on the body joints which occur on the operator working at the assembly station was determined as 3 axes. In different scenarios, data received at a real production station was quantified using motion capture and simulation tool. Results indicate that when the operator worked in 3 seconds compared with working 5 seconds, there occurred negative impaction the bottom of torso (L4), top of torso (T12), left shoulder and upper arm (Lshoulder) joint forces and torques but there was a reduction in the joint force and torque values on the upper arm (Rshoulder) which is related to the dominant used hand of the operator. Furthermore, there are fluctuations and peak values in all joint forces and torques at the initial intervals of the graphs due to the variation in the speed. The initial acceleration is highly correlated with the risk of musculoskeletal disorders, physical loads and ergonomic problems. This case means that considering the loads on the operator, accelerating a process should be better analyzed to raise the production capacity. This study illustrates the importance of providing the appropriate processing time for the operator.