Zobrazit článek ve formátu PDF

POSOUZENÍ PRACOVIŠTĚ MONTÁŽE NA ZÁKLADĚ ERGONOMICKÉ ANALÝZY
SVOČ – FST 2016
Tomáš Pipek
Západočeská univerzita v Plzni
Univerzitní 8, 306 14 Plzeň
Česká republika
ABSTRAKT
Tato publikace popisuje stěžejní části bakalářské práce založené na hodnocení vybraného pracoviště montáže pomocí
ergonomické analýzy ve firmě JTEKT. Pro hodnocení dané problematiky na pracovišti byla optimální ergonomická
metoda OWAS, která byla zohledněna dle časové studie vytvořené pomocí software Chrondata. Na základě zjištěných
poznatků byla navržena nápravná opatření.
KLÍČOVÁ SLOVA
Ergonomie, ergonomická analýza, OWAS, chronometráž, ChronData, ErgoFellow
ÚVOD
Tato práce se zabývá aplikací ergonomické analýzy na vybrané pracoviště montáže. Práce vznikla na základě
požadavku společnosti JTEKT, která vyrábí řídicí systémy pro automobilový průmysl. Cílem bylo odhalit slabá místa
na výrobní lince, která prošla v nedávně době značnými změnami. Na tomto pracovišti byly realizovány úpravy, které
vedly ke snížení taktu z původních 26 sekund na požadovaných 21 sekund. V této společnosti se používá pouze metoda
SHOUMI-RITSU pomocí které se analyzují časy výrobních operací a rozdělují se do předdefinovaných skupin.
Zmíněná metoda však nezohledňuje ergonomické aspekty. Proto bylo hlavním požadavkem aplikovat ergonomickou
metodu. Po představení metod, které by připadaly v úvahu, byla vybrána metoda OWAS, která lze zohlednit podle
časové studie. K realizaci a hodnocení metod byly využity software ChronData, ErgoFellow a Windows Movie Maker.
Na základě provedených analýz byla stanovena kritická místa v procesu, zhodnocena jejich závažnost a navrhnuta
možná nápravná opatření.
PŘEDSTAVENÍ SPOLEČNOSTI
Společnost, která mi vyšla vstříc při zadání a realizaci mé bakalářské práce, se oficiálně jmenuje JTEKT Automotive
Czech Plzeň s.r.o. se sídlem v Plzni na Borských polích. Tato firma se zaměřuje na výrobu systémů pro řízení
automobilů světových značek, která je součástí koncernu JTEKT Corp. s hlavním sídlem v japonském městě
Nagoya.[7] Díky dlouholetým zkušenostem, kvalitní práci a vyspělé technologii získali důvěru renomovaných výrobců
automobilů, jako je například Toyota, Renault, PSA Peugeot Citroën, Mercedes, Dacia, Nissan a vozy koncernu
Volkswagen Group, mezi které patří samotný Volkswagen a dále vozy značky Škoda, Seat a Audi.
Obrázek 1 - Zákazníci společnosti JTEKT [6]
JTEKT v Plzni vznikl dne 1.2.2006 jako nástupce společnosti Koyo Steering Systems Czech s.r.o., která zde fungovala
již od roku 2002. V České republice jsou další dva závody, které spadají do koncernu JTEKT Corp. a to v Olomouci a
v Pardubicích. V současné době má plzeňský závod přes 750 zaměstnanců a jejich počet je do budoucna plánováno
rozšiřovat. Zájemcům o práci nabízí uplatnění na pozicích, které jsou v mnoha směrech unikátní a nabízí příležitosti pro
kvalitní profesní růst, propracovaný systém pro individuální rozvoj a širokou škálu zaměstnaneckých benefitů.
V oblasti automobilového průmyslu a především v oblasti pro řízení automobilů je kladen velký důraz na špičkovou
kvalitu dílů a jejich perfektní zpracování. Aby bylo možné tyto požadavky plnit a obstát ve velké konkurenci, je nutné
neustále inovovat technické vybavení a zlepšovat výrobní procesy, což se zde daří a společnost využívá technické
vybavení, které odpovídá nejnovějším normám. Za těchto předpokladů je tedy společnost schopná dodávat řídicí
systémy tak, aby odpovídaly vysokým technickým požadavkům ze strany zákazníka a zároveň zákonným požadavkům
pro automobilový průmysl.
1
ERGONOMIE
Pojem ergonomie se objevil poprvé v časopise Przyroda i Przemysł, kde v roce 1857 publikoval profesor Wojciech
Jastrzębowski svůj článek, jehož název je možno přeložit jako Ergonomie ve stručnosti, neboli teorie práce založená
na zákonech odvozených z přírody.[4] Jako silný základ pro současnou podobu ergonomie je možné vnímat vznik
Institutt for Samfunnsforsking og Arbeidslære, který založil norský inženýr Ewald Bosse roku 1937 v Oslu. Tento název
se dá přeložit jako Institut pro sociální výzkum a vědu o práci. Bosse pracoval již od roku 1920 na vývoji nové
společenské vědy, kterou pojmenoval Arbeidslære. Význam tohoto norského slova lze přeložit jako věda o práci a svou
podstatou lze přirovnat k dnešnímu výkladu slova ergonomie. [5]
Pojem ergonomie byl uměle vytvořen a vznikl spojením dvou řeckých slov – ergon = práce an omos = zákon, pravidlo.
Vedle pojmu ergonomie se také užívá i několik synonymních výrazů, jako např. Human Factors, Biotechnology, Hunam
Engineering apod.[1]
METODA OWAS
Tato ergonomická metoda byla vyvinuta pracovníky těžkého průmyslu v roce 1970 ve Finsku. Ke vzniku vedla potřeba
identifikovat a vyhodnotit práci v nepřirozených a namáhavých pozicích. Tyto problémy vedly k rostoucímu počtu
pracovních neschopností a předčasným odchodům do důchodu. Na základě studie ve finské ocelárně bylo pořízeno 680
fotografií různých pracovních pozic. Jejich rozborem výzkumníci identifikovali 84 typických kombinací držení těla.
Tyto typické pracovní polohy byly kombinací čtyř možných poloh zad, tří poloh, které zaujímají při výkonu práce ruce
a sedm možných poloh, ve kterých se mohou nacházet dolní končetiny pracovníka. Mimo těchto tří faktorů se také
zohledňovalo, s jak těžkým břemenem je manipulováno. Použití metody je velice jednoduché a užitečné pro zavádění
zlepšovacích návrhů. Na základě četných pokusů bylo s vysokou spolehlivostí stanoveno, jaká kombinace poloh těla a
tíhy břemene má vliv na zdravotní stav dělníka od mírných krátkodobých nevolností až k dlouhodobému poškození
pohybového aparátu. [3]
OWAS se používá při zkoumání rizikových faktorů práce týkajících se svalů a kostí a hodnocení zatížení pracovníka
statickou prací. Vychází z předpokladu, že pracovníci by měli pracovat v takových polohách, aby nedošlo k subjektivní
pracovní nepohodě, neefektivnímu namáhání svalů, nevhodnému zatížení těla.[8]
Průběh analýzy
Každý klasifikovaný postoj pracovníka je na základě metody OWAS určen čtyřmístným kódem. Číslice v tomto kódu
označují, jakou pozici v danou chvíli zaujímá poloha zad, horních a dolních končetin a poslední číslice udává, s jak
velkou zátěží je manipulováno.
Tabulka 1 - Pozice zad - OWAS
Kód první pozice
Pozice zad
1
Rovná
2
Ohnutá
3
Zkroucená
4
Ohnutá a zkroucená
Tabulka 2 - Pozice horních končetin - OWAS
Kód druhé pozice
Pozice horních končetin
1
Obě paže pod úrovní ramen
2
Jedna paže nad úrovní ramen
3
Obě paže nad úrovní ramen
2
Tabulka 3 - Pozice dolních končetin - OWAS
Kód třetí pozice
Pozice dolních končetin
1
Sezení
2
Vzpřímené stání
3
Stání na jedné napnuté noze
4
Podřep s oběma ohnutými a rovnoměrně zatíženými koleny
5
Podřep s oběma ohnutými a nerovnoměrně zatíženými koleny
6
Klečení
7
Chůze
Tabulka 4 - Váha manipulovaného břemene
Kód čtvrté pozice
Váha manipulovaného břemene
1
Méně než 10 kilogramů
2
Rozmezí 10 až 20 kilogramů
3
Více něž 20 kilogramů
Způsob pozorování a zaznamenávání dat
Pozorování a zaznamenávání dat může být náročné, vzhledem k rychlé manipulaci a montáži výrobků. Pro tento účel
může být vhodné zaznamenávání činnosti do předem připraveného formuláře. Tento dotazník může být v papírové
podobě, je ale také řada software na podporu této metody. Mezi zástupce těchto programů patří například program
OWASCO [3] nebo aplikace vytvořená na finské univerzitě Tampere University of Technology. [2] V případech, kdy
není kvůli rychlému tempu možné spolehlivě zaznamenávat odpovídající polohu těla pracovníka v daném okamžiku, by
mohlo být řešením využití videozáznamu a zaznamenání požadovaných informací zpětně z tohoto záznamu, který lze
zpomalit nebo zastavit.
V případě, že by byla analýza prováděna externí firmou či osobou, tak by nemuselo být možné využít videozáznam.
V tomto případě by nebyla zaznamenávána poloha při každé změně pozice těla pracovníka, ale stanovil by se interval
pro pozorování a zaznamenání, např. 30 nebo 60 sekund. Doba pozorování by měla být vyšší než 40 minut, aby se
zaznamenávání dat provádělo v náhodných fázích procesu a tím byla zaručena vysoká spolehlivost výsledku. Po
ukončení měření se stanoví průměrná hodnota dílčích výsledků, která vyjadřuje náročnost pro pohybové ústrojí při
daném procesu a nutnost aplikování nápravných opatření. [3]
Kategorie naléhavosti zavedení nápravných opatření
Analýza odhalí kategorii naléhavosti zavedení nápravných opatření pro zlepšení pracovních podmínek. Rozmezí
naléhavosti se pohybuje v rozmezí 1 až 4, přičemž kategorie 1 nám označuje správně navržený a prováděný proces bez
nutnosti úprav. Kategorie 4 signalizuje nevhodné pracoviště a poukazuje na nutnost okamžitého zavedení nápravných
opatření, která budou mít pozitivní vliv na výkon a prevenci zdraví pracovníka. Nápravná opatření ve formě změny
rozvržení pracoviště by měla být bezpodmínečně přijata, pokud pracovník tráví více než 70% pracovního času
s ohnutými a zkroucenými zády, nebo s ohnutými koleny. [2]
3
APLIKACE ERGONOMICKÉ ANALÝZY OWAS
Na základě požadavku společnosti JTEKT byla aplikována tato metoda na nejproblematičtější pracoviště ve výrobní
lince, která procházela v nedávné době značnými úpravami. Tyto úpravy byly spojeny se snížením výrobního taktu z 26
sekund na 21 sekund. Na všech pracovištích linky proběhly konstrukční úpravy a modifikace pracovních postupů.
Podařilo se dosáhnout snížení taktu, ale zvládání úkolů po těchto změnách není zcela vyvážené. V této společnosti se
používá metoda SHOUMI-RITSU, pomocí které se analyzují časy výrobních operací a rozdělují se do
předdefinovaných skupin. Zmíněná metoda však nezohledňuje ergonomické aspekty.
Pro aplikaci analýzy OWAS bylo potřeba získat vstupní data. Vzhledem k velice rychlému pracovnímu taktu a
návaznosti jednotlivých operací bylo nutné nahrát výrobní proces na digitální fotoaparát. Po pořízení dostatečně
dlouhého záznamu byla data stažena do notebooku. Celá analýza musela být vyhodnocena ve společnosti. Kvůli
interním směrnicím nebylo možné, aby bylo video nahráno do vlastního notebooku, nebo aby bylo nahráno na jakékoliv
datové uložiště a následně zpracováno jinde. Notebook pro přehrání videa byl proto poskytnut společností. Pracovní
postup montáže také nebyl poskytnut v originální podobě, ale bylo možné zaznamenat jednotlivé operace podle
pořízeného videa a užít při jejím popisu oficiální názvy dílů.
Obrázek 2 - Pracovní postup JKT 050
Po přípravě pracovního postupu v publikovatelné podobě bylo možné zahájit samotnou analýzu. Do protokolu, který
byl předem připraven a je jednou z příloh popisované bakalářské práce, byly zapsány indexy odpovídající skutečné
poloze těla v daném okamžiku. Každému pracovnímu úkonu popsanému v pracovním postupu odpovídá jeden záznam
pozice těla nahraného operátora.
4
Obrázek 3 - Prostředí programu ErgoFellow
Postupným zadáváním zaznamenaných poloh těla operátora bylo v programu ErgoFellow zhodnoceno všech sedm
úkonů zaznamenaných v pracovním postupu. Následně byl do protokolu této analýzy zaznamenán výsledek, tedy
odpovídající kategorie naléhavosti zavedení nápravných opatření. Pro zpracování časového snímku operací byl využit
Windows Movie Maker. Tím jsme zjistili podíl času jednotlivých operací, který se také zadal do zmíněného software.
Časy jednotlivých operací také posloužily pro vytvoření chronometráže daného procesu.
Hodnocení analýzy
Hodnocení proběhlo na základě tří aspektů. Nejprve byly hodnoceny jednotlivé operace pomocí software ErgoFellow.
Výsledkem bylo, že operace 2 až 6 jsou z pohledu této metody vyhovující. Operace 1 a 7 spadají do druhé kategorie
naléhavosti zavedení nápravných opatření. To znamená, že by měla být v blízké době tato nápravná opatření zavedena.
Obrázek 4 - Hodnocení jednotlivých operací
5
Druhým aspektem byla analýza setrvání operátora v jednotlivých pozicích po dobu celého jednoho cyklu. Tato analýza
byla také provedena v programu ErgoFellow. Přesto, že nejhorší index, který stanovuje kategorii naléhavosti zavedení
nápravných opatření ve výše zmíněných operacích, byl s hodnotou 2, objevuje se při této analýze vážnější index 3.
Tento index nás upozorňuje, že je potřeba zavést nápravná opatření tak brzy, jak to bude možné. Příčinou je dlouhá
doba (57,6%), po kterou pracovník setrvává v pozici se zkroucenými zády. Z toho plyne, že tuto metodu je velice
důležité hodnotit současně s časovou studií operace.
Obrázek 5 - Hodnocení vyváženosti časů
Třetím aspektem bylo hodnocení vyváženosti časů jednotlivých operací. Procentuální možná odchylka byla stanovena
na 5%, což je hodnota, podle které jsou analyzována data ve firme JTEKT. Na základě této analýzy vyhověly všechny
úkony kromě operace „Vezmi TA“ a operace „Odlož FIN“.
ZÁVĚR A DOPORUČENÍ
Po důkladné analýze celého procesu montáže na výrobní lince JKT 050 bylo nalezeno několik nedostatku. Jedná se o
neergonomickou polohu těla při operacích „Vezmi TA“ a „Nasaď TA“. Tyto problémy lze vyřešit konstrukční změnou
konkrétní části pracoviště. Pro první operaci bylo navrženo změnit způsob umístění přepravek, ze kterých musí operátor
vyjmout díl na začátku procesu.
Při hodnocení procesu na základě doby setrvávání operátora v jednotlivých polohách vyšlo najevo, že je nutné aplikovat
nápravná opatření tak brzy, jak to bude jen možné. Operátor setrvává v pozici s ohnutými zády 57,6 % času z celého
jednoho cyklu. Takto dlouhý časový úsek spadá do třetí kategorie naléhavosti zavedení nápravných opatření. Řešením
by mohl být polohovatelný pracovní prostor, který by umožnil nastavení optimální výšky pro všechny pracovníky.
Podle třetí analýzy zpracované v programu ChronData bylo zjištěno, že operace „Vezmi TA“ a operace „Odlož FIN“
nevyhovují stanovené hodnotě odchylky časů 5%. Tento problém by bylo možné vyřešit pozměněním pracovního
postupu a rozdělením jednotlivých úkonů předepsaných operací.
6
PODĚKOVÁNÍ
Tímto bych chtěl poděkovat vedoucí práce Ing. Václavě Pokorné za cenné rady a pomoc při zpracování této práce. Rád
bych také poděkoval firmě JTEKT Automotive Czech Plzeň s.r.o. za zadání reálného problému a vstřícný přístup při
jeho řešení a v neposlední řadě panu Romanu Juhovi za odbornou pomoc a praktické zkušenosti při aplikování vybrané
ergonomické metody.
LITERATURA
[1] GILBERTOVÁ, S., MATOUŠEK, O.: Ergonomie – optimalizace lidské činnosti, GRADA, Praha, 2002, ISBN 80247-0226-6
[2] HELANER, M.: A Guide to Human Factors and Ergonomics, Bristol, London, 1995, ISBN 0-415-28248-9
[3] KARWOWSKI, W., MARRAS, S., W.:The Occupational Ergonomics Handbook, CRC Press, Ohio, 1999, ISBN
978-0849326417
[4] Co je to ergonomie? Co je to ergonomie? - Ergonomie - Profim [online]. 2014 [cit. 2016-04-21]. Dostupné z:
http://www.profim.cz/ergonomie/co-je-to-ergonomie
[5] Ewald Bosse. Ewald Bosse – Norsk biografisk leksiko [online]. Norsko: Ragnvald Kallenberg, 2009 [cit. 2016-0421]. Dostupné z: https://nbl.snl.no/Ewald_Bosse
[6] JTEKT. JTEKT Automotive Czech Plzen s.r.o. [online]. Plzeň, 2016 [cit. 2016-04-21]. Dostupné z:
http://www.jtekt.cz/cs/
[7] JTEKT. JTEKT CORPORATION [online]. 2015 [cit. 2016-04-21]. Dostupné z: http://www.jtekt.co.jp/e/
[8] OWAS. OWAS - IPA Slovník - IPA Czech [online]. Žilina: Jozef Krišťak, 2007 [cit. 2016-04-21]. Dostupné z:
http://www.ipaczech.cz/cz/ipa-slovnik/owas
7