Bir kablo demetleme konveyör hattındaki çalışma duruşlarının AnyBody Modelleme Sistemi ile analizi ve yeni bir hat tasarımı önerisi

GÖNEN OCAKTAN, Demet; ATICI ULUSU, HİLAL

doi:10.17341/gazimmfd.791702

Bir kablo demetleme konveyör hattındaki çalışma duruşlarının AnyBody Modelleme Sistemi ile analizi ve yeni bir hat tasarımı önerisi

Demet GÖNEN, (Balıkesir Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Endüstri Mühendisliği Bölümü, Balıkesir, Türkiye)

Hilal Atıcı Ulusu (Bursa Uludağ Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Endüstri Mühendisliği Bölümü, Bursa, Türkiye)

Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi

7 2

Yıl: 2021 Cilt: 36 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 1303 - 1317 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.791702 İndeks Tarihi: 10-11-2022

Bir kablo demetleme konveyör hattındaki çalışma duruşlarının AnyBody Modelleme Sistemi ile analizi ve yeni bir hat tasarımı önerisi

Öz:

Emek yoğun işletmelerde ergonomik açıdan uygun olmayan bazı çalışma duruşlarıyla karşılaşılmaktadır. Üretimde bu çalışma duruşları performans, kalite, maliyet ve verimlilik üzerinde olumsuz etki oluşturmaktadır. Bu çalışmada, otomobiller için komple kablo demetleme işlemi yapan bir firmada, kablo demetleme konveyör hattı incelenmiştir. Uygun olmayan duruşların kaslarda yarattığı zorlanmayı değerlendirmek için AnyBody Modelleme Sistemi kullanılmıştır. Analizlerde gövde, omuz, kol ve bacaklarda kas-iskelet sistemi rahatsızlıklarına neden olabilecek yüksek eklem reaksiyon kuvvetleri oluştuğu görülmüştür. Bu nedenle, operatörler üzerindeki iş yükünü azaltabilecek yeni bir konveyör hattı tasarımı önerilmiştir. Önerilen tasarımdaki çalışma duruşları analiz edilmiş ve yeni tasarımın operatörlerin çalışma duruşlarını önemli ölçüde iyileştirdiği tespit edilmiştir. Ardından prototip konveyör hattı üretilerek, bu hat üzerinde de çalışma duruşları incelenmiştir. Analizler ile doğrulanan konveyör hattının imalatı gerçekleştirilmiştir. Son analizler gövde, omuz, kol ve bacaklar üzerindeki iş yükünün azaldığını göstermektedir. Elde edilen kazanımlar ortaya konulduğunda bu imal edilen prototip hattın işletmedeki diğer hatlar için de örnek olduğu ve benzer konveyör hatlarına da uygulanabileceği sonucuna varılmıştır.

Anahtar Kelime: Kas-iskelet sistemi rahatsızlıkları AnyBody Modelleme Sistemi duruş bozuklukları

Analysis of working postures in a wiring harness conveyor line with AnyBody Modeling System and design proposal of a new line

Öz:

Ergonomically unsuitable working postures are encountered in labor-intensive companies. These postures in production have a negative affect on the performance, quality, costs, and productivity. In this study, a wiring harness conveyor line was investigated in a company that performs complete wiring harness for automobiles. To evaluate the stress on the muscles caused by unsuitable postures, the AnyBody Modeling System was used. The analysis demonstrated excessively high joint reaction forces in the trunk, shoulders, arms, and legs, which can cause musculoskeletal disorders. Therefore, a new conveyor line design that can reduce the workload on operators is proposed. The working postures in the proposed design were analyzed, and the new design significantly improved the working postures. Then, the prototype conveyor line design was produced. Working postures on the produced prototype were also analyzed. The validated conveyor was manufactured, and final analyses showed that the workload on the trunk, shoulders, arms, and legs was decreased. This produced prototype is a useful example for other similar conveyor lines.

Anahtar Kelime: Musculoskeletal disorders AnyBody Modeling System postural disorders

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. World Health Organization. Protecting workers' health series no. 5: Preventing musculoskeletal disorders in the workplace. https://www.who.int/occupational_health/publications/ en/oehmsd3.pdf. Yayın tarihi 2003. Erişim tarihi 2019.
2. Korhan, O., & Memon, A. A., Introductory Chapter: Work-Related Musculoskeletal Disorders. In Work- related Musculoskeletal Disorders. IntechOpen, 2019.
3. Kılıç Delice E., Can G.F., Kahya E., Improving the rapid office strain assessment method with an integrated multi-criteria decision making approach. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 35 (3), 1297-1314, 2020.
4. Crawford, J. O., Berkovic, D., Erwin, J., Copsey, S. M., Davis, A., Giagloglou, E., ... & Woolf, A., Musculoskeletal health in the workplace. Best Practice & Research Clinical Rheumatology, 101558, 2020.
5. Edwards K., Winkel J., A method for effect modifier assessment (EMA) in ergonomic intervention research, Appl. Ergon., 72, 113-120, 2018.
6. Mirka G. A., Ning X., Jin S., Haddad O., Kucera K., Ergonomic interventions for commercial crab fishermen, Int. J. Ind. Ergon., 41 (5), 481-487, 2011.
7. Ramsey T., Davis K., Kotowski S., Anderson V., Waters T., Reduction of spinal loads through adjustable interventions at the origin and destination of palletizing tasks, Human Factors: The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society, 56 (7), 1222-1234, 2014.
8. Bernardes J. M., Wanderck C., Moro A., Participatory ergonomic intervention for prevention of low back pain: assembly line redesign case, Work: A Journal of Prevention, Assessment and Rehabilitation, 41, 5993- 5998, 2012.
9. Battini D., Faccio M., Persona A., Sgarbossa F., New methodological framework to improve productivity and ergonomics in assembly system design, Int. J. Ind. Ergon., 41 (1), 30-42, 2011.
10. Shin W., Park M., Ergonomic interventions for prevention of work-related musculoskeletal disorders in a small manufacturing assembly line. International Journal of Occupational Safety and Ergonomics, 25 (1), 110-122, 2019.
11. Kee D., Kamalinia M., Oliaee M., Daneshmandi H., Mohammadi H., An ergonomic intervention to relieve musculoskeletal symptoms of assembly line workers at an electronic parts manufacturer in Iran, Work: A Journal of Prevention, Assessment and Rehabilitation, 61 (4), 515-521, 2018.
12. Yeow P. H. P., Sen R. N., Quality, productivity, occupational health and safety and cost effectiveness of ergonomic improvements in the test workstations of an electronic factory, Int. J. Ind. Ergon., 32, 147-163, 2003.
13. Gonen D., Oral A., Yosunlukaya M., Computer-aided ergonomic analysis for assembly unit of an agricultural device, Hum. Factors Ergon. Manuf. Serv. Ind., 26 (5), 615-626, 2016.
14. Zare M., Black N., Sagot J. C., Hunault G., Roquelaure Y., Ergonomics interventions to reduce musculoskeletal risk factors in a truck manufacturing plant. Int. J. Ind. Ergon., 75, 1-12, 2020.
15. Sundin A., Christmansson M., Larsson M., A different perspective in participatory ergonomics in product development improves assembly work in the automotive industry, Int. J. Ind. Ergon., 33 (1), 1-14, 2004.
16. Candan, S. A., Sahin, U. K., & Akoğlu, S., The investigation of work-related musculoskeletal disorders among female workers in a hazelnut factory: Prevalence, working posture, work-related and psychosocial factors. Int. J. Ind. Ergon., 74, 102838, 2019.
17. Chryssolouris G., Mavrikios D., Fragos D., Karabatsou V., A virtual reality-based experimentation environment for the verification of human-related factors in assembly processes, Rob. Comput. Integr. Manuf., 16 (4), 267- 276, 2000.
18. Mgbemena, C. E., Tiwari, A., Xu, Y., Prabhu, V., & Hutabarat, W., Ergonomic evaluation on the manufacturing shop floor: A review of hardware and software technologies. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, 30, 68-78, 2020.
19. Ma L., Chablat D., Bennis F., Zhang W., Guillauma F., A new muscle fatigue and recovery model and its ergonomics application in human simulation, Virtual and Physical Prototyping, 5 (3), 123-137, 2010.
20. Regazzoni D., Rizzi C., Digital human models and virtual ergonomics to improve maintainability, Comput.-Aided Des. Applic., 11 (1), 10-19, 2014.
21. Chang S., Wang M., Digital human modeling and workplace evaluation: Using an automobile assembly task as an example, Hum. Factors Ergon. Manuf. Serv. Ind., 17 (5), 445-455, 2007.
22. Spada S., Sessa F., Corato F., Virtual reality tools and statistical analysis for human movements simulation: Application to ergonomics optimization of workcells in the automotive industry, Work: A Journal of Prevention, Assessment and Rehabilitation, 41, 6120-6126, 2012.
23. Zhu, W., Fan, X., & Zhang, Y., Applications and research trends of digital human models in the manufacturing industry. Virtual reality & intelligent hardware, 1 (6), 558-579, 2019.
24. Polášek P., Bureš M., Šimon M., Comparison of digital tools for ergonomics in practice, Procedia Eng., 100, 1277-1285, 2015.
25. Wirsching H.J., Human Solutions RAMSIS, DHM and Posturography, 1, Editörler: Sofia Scataglini, Gunther Paul, Academic Press, A.B.D, 49-55, 2019.
26. Rasmussen J., Vondrak V., Damsgaard M., De Zee M., Christensen S. T., Dostal Z., The AnyBody Project - computer analysis of the human body. Biomechanics of Man., 270-274, 2002.
27. Özoğul B., Çimen B., Kahya E., Bir metal sanayi işletmesinde ergonomik risk analizi, Journal of Engineering Sciences and Design, 6, 159-175, 2018.
28. Chaffin D. B., The evolving role of biomechanics in prevention of overexertion injuries, Ergonomics, 52 (1), 13-14, 2009.
29. Rasmussen J., Olesen C., Lund M., Andersen M., Farahani S., De Zee M., Prediction of motion in musculoskeletal models. ISB Technical Group on Computer Simaluation Symposium, Leuven, Belçika, June 30 – July 2, 2011.
30. Cadova, M., Use of OpenSim and AnyBody modelling software for dynamic simulation of the human masticatory system. 18th International Symposium on Computational Biomechanics in Ulm CBU, 37-38, 2013.
31. Damsgaard M., Tørholm S., Rasmussen J., An Efficient Numerical Algorithm for Solving The Muscle Recruitment Problem in Inverse Dynamics Simulations, International Society of Biomechanics 18th Congress, Zürih- Switzerland, January, 2001.
32. Carbes S., Tørholm S., Telfer S., Woodburn J., Oosterwaal M., Rasmussen J., A New Multisegmental Foot Model and Marker Protocol for Accurate Simulation Of The Foot Biomechanics During Walking, International Society of Biomechanics 23rd Congress, Brüksel, Belçika, 3-7 July, 2011.
33. Cao E., Inoue Y., Liu T., Shibata K., Estimate muscle forces of ankle joint with wearable sensors. Journal of Biomechanical Science and Engineering, 6 (4), 299- 310, 2011.
34. Nolte D., Andersen M., Rasmussen J., Al-Munajjed A., Development of a Patient-Specific Musculoskeletal Model of a Healthy Knee to Analyze Hard and Soft Tissue Loading, 21th Annual Symposium on Computational Methods in Orthopeadic Biomechanics, Texas, A.B.D, January 25th, 2013.
35. Kasal A., Yüksel M., Kılıç H., Ergun M. E., Ozcan C., Oturma mobilyası tasarımında bilgisayar destekli ergonomik analiz, Selçuk-Teknik Dergisi, 14 (2), 26-44, 2015.
36. Cao E., Inoue Y., Liu T., Shibata K., An inverse dynamic approach for quantitative muscle force estimation during human standing-up process, Journal of Biomechanical Science and Engineering, 8 (1), 63- 78, 2013.
37. Stambolian D., Eltoukhy M., Asfour S., Development and validation of a three dimensional dynamic biomechanical lifting model for lower back evaluation for careful box placement. Int. J. Ind. Ergon., 54, 10-18, 2016.
38. Andersen M., Rasmussen J., Ramsey D., Benoit D., Validation of knee joint models - an in vivo study, IFMBE Proceedings, 31, 1288-1291, 2010.
39. Oosterwaal M., Telfer S., Tørholm S., Carbes S., van Rhijn L., Macduff R., Woodburn J., Generation of subject-specific, dynamic, multisegment ankle and foot models to improve ortotic design: a feasibility study, BMC Musculoskeletal Disorders, 12 (1), 256, 2011.
40. Sandholm A., Schwartz C., Pronost N., de Zee M., Voigt M., Thalmann D., Evaluation of a geometry-based knee joint compared to a planar knee joint, The Visual Computer, 27 (2), 161-171, 2011.
41. Kim S., Nussbaum M. A., Jia B., Low back injury risks during construction with prefabricated (panelised) walls: Effects of task and design factors, Ergonomics, 54 (1), 60-71, 2011.
42. Pontonnier C., de Zee M., Samani A., Dumont G., Madeleine P., Strengths and limitations of a musculoskeletal model for an analysis of simulated meat cutting tasks, Appl. Ergon., 45 (3): 592-600, 2014.
43. Hopkins A., Emmenegger D., Stroud L., Schärer C., Lovem B., Holt C., Seebeck J., Generation of Subject Specific Kinematic Models From Motion Capture Data and AnyBody Simulation, ISB Technical Group on Computer Simaluation Symposium, Leuven, Belçika, June 30 – July 2, 2011.
44. Cutlip K., Nimbarte A., Chowdhury S., Jaridi M., Evaluation of shoulder stability during forceful arm exertions, Industrial and Systems Engineering Review, 3 (1), 49-58, 2015.
45. Møller S. P., Brauer C., Mikkelsen S., Alkjær T., Koblauch H., Pedersen E. B., Simonsen E. B., Thygesen L. C., Risk of subacromial shoulder disorder in airport baggage handlers: Combining duration and intensity of musculoskeletal shoulder loads, Ergonomics, 61 (4), 576-587, 2018.
46. Nimbarte A., Sivak-Callcott J., Zreiqat M., Chapman M., Neck postures and cervical spine loading among microsurgeons operating with loupes and headlamp, IIE Trans. Occup. Ergon. Hum. Factors., 1 (4), 215-223, 2013.
47. De Zee M., Hansen L., Wong C., Rasmussen J., Simonsen E., A generic detailed rigid-body lumbar spine model, J. Biomech., 40 (6), 1219-1227, 2007.
48. Zander, T., Dreischarf, M., Schmidt, H., Bergmann, G., Rohlmann, A., Spinal loads as influenced by external loads: A combined in vivo and in silico investigation, J. Biomech., 48, 578–584, 2015.
49. Galibarov P., Dendorfer S., Rasmussen J., Two Computational Models of the Lumbar Spine: Comparison and Validation, Orthopaedic Research Society 2011 Annual Meeting, Long Beach, A.B.D, January, 2011.
50. Graichen S., Stein T., Deml B., Adaptive workplace design based on biomechanical stress curves, Advances in Production Technology, 175-183, 2014.
51. Gönen D., Oral A., Bir Tarım Aleti Montaj Ünitesinin Bilgisayar Destekli Ergonomik Analizi, 18. Ulusal Ergonomi Kongresi, Gaziantep, Türkiye, 16-18 Kasım, 2012.
52. Gönen D., Oral A., Özcan C., Analysis of working postures in the assembly process of wheel hay rake using Anybody Modelling System. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 32 (3), 651-660, 2017.
53. Sugiono S., Efranto R.Y., Budiprasetya A.R., Reducing musculoskeletal disorder (MSD) risk of wiring harness workstation using workplace ergonomic risk assessment (WERA) method. Scientific Review - Engineering and Environmental Sciences, 27 (4), 536-551, 2018.
54. Delfs N., Bohlin R., Gustafsson S., Mårdberg P., Carlson J., Automatic creation of manikin motions affected by cable forces, Procedia CIRP, 23, 35-40, 2014.
55. Waters T. R., Putz-Anderson V., Garg A., Fine L. J., Revised NIOSH equation for the design and evaluation of manual lifting tasks, Ergonomics, 36, 749-776, 1993.
56. Callaghan J. P., McGill S. M., Intervertebral disc herniation: studies on a porcine model exposed to highly repetitive flexion/extension motion with compressive force, Clin. Biomech., 16 (1), 28-37, 2001.
57. Atıcı H., Gönen D., Oral A., Kaya B., Ergonomic Analysis of an Assembly Line Using the AnyBody Modeling System, 3rd World Congress on Mechanical, Chemical, and Material Engineering (MCM'17), Roma, İtalya, 8 – 10 Haziran, 2017.

APA	GÖNEN OCAKTAN D, ATICI ULUSU H (2021). Bir kablo demetleme konveyör hattındaki çalışma duruşlarının AnyBody Modelleme Sistemi ile analizi ve yeni bir hat tasarımı önerisi. , 1303 - 1317. 10.17341/gazimmfd.791702
Chicago	GÖNEN OCAKTAN Demet,ATICI ULUSU HİLAL Bir kablo demetleme konveyör hattındaki çalışma duruşlarının AnyBody Modelleme Sistemi ile analizi ve yeni bir hat tasarımı önerisi. (2021): 1303 - 1317. 10.17341/gazimmfd.791702
MLA	GÖNEN OCAKTAN Demet,ATICI ULUSU HİLAL Bir kablo demetleme konveyör hattındaki çalışma duruşlarının AnyBody Modelleme Sistemi ile analizi ve yeni bir hat tasarımı önerisi. , 2021, ss.1303 - 1317. 10.17341/gazimmfd.791702
AMA	GÖNEN OCAKTAN D,ATICI ULUSU H Bir kablo demetleme konveyör hattındaki çalışma duruşlarının AnyBody Modelleme Sistemi ile analizi ve yeni bir hat tasarımı önerisi. . 2021; 1303 - 1317. 10.17341/gazimmfd.791702
Vancouver	GÖNEN OCAKTAN D,ATICI ULUSU H Bir kablo demetleme konveyör hattındaki çalışma duruşlarının AnyBody Modelleme Sistemi ile analizi ve yeni bir hat tasarımı önerisi. . 2021; 1303 - 1317. 10.17341/gazimmfd.791702
IEEE	GÖNEN OCAKTAN D,ATICI ULUSU H "Bir kablo demetleme konveyör hattındaki çalışma duruşlarının AnyBody Modelleme Sistemi ile analizi ve yeni bir hat tasarımı önerisi." , ss.1303 - 1317, 2021. 10.17341/gazimmfd.791702
ISNAD	GÖNEN OCAKTAN, Demet - ATICI ULUSU, HİLAL. "Bir kablo demetleme konveyör hattındaki çalışma duruşlarının AnyBody Modelleme Sistemi ile analizi ve yeni bir hat tasarımı önerisi". (2021), 1303-1317. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.791702

APA	GÖNEN OCAKTAN D, ATICI ULUSU H (2021). Bir kablo demetleme konveyör hattındaki çalışma duruşlarının AnyBody Modelleme Sistemi ile analizi ve yeni bir hat tasarımı önerisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 36(3), 1303 - 1317. 10.17341/gazimmfd.791702
Chicago	GÖNEN OCAKTAN Demet,ATICI ULUSU HİLAL Bir kablo demetleme konveyör hattındaki çalışma duruşlarının AnyBody Modelleme Sistemi ile analizi ve yeni bir hat tasarımı önerisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 36, no.3 (2021): 1303 - 1317. 10.17341/gazimmfd.791702
MLA	GÖNEN OCAKTAN Demet,ATICI ULUSU HİLAL Bir kablo demetleme konveyör hattındaki çalışma duruşlarının AnyBody Modelleme Sistemi ile analizi ve yeni bir hat tasarımı önerisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.36, no.3, 2021, ss.1303 - 1317. 10.17341/gazimmfd.791702
AMA	GÖNEN OCAKTAN D,ATICI ULUSU H Bir kablo demetleme konveyör hattındaki çalışma duruşlarının AnyBody Modelleme Sistemi ile analizi ve yeni bir hat tasarımı önerisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2021; 36(3): 1303 - 1317. 10.17341/gazimmfd.791702
Vancouver	GÖNEN OCAKTAN D,ATICI ULUSU H Bir kablo demetleme konveyör hattındaki çalışma duruşlarının AnyBody Modelleme Sistemi ile analizi ve yeni bir hat tasarımı önerisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2021; 36(3): 1303 - 1317. 10.17341/gazimmfd.791702
IEEE	GÖNEN OCAKTAN D,ATICI ULUSU H "Bir kablo demetleme konveyör hattındaki çalışma duruşlarının AnyBody Modelleme Sistemi ile analizi ve yeni bir hat tasarımı önerisi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 36, ss.1303 - 1317, 2021. 10.17341/gazimmfd.791702
ISNAD	GÖNEN OCAKTAN, Demet - ATICI ULUSU, HİLAL. "Bir kablo demetleme konveyör hattındaki çalışma duruşlarının AnyBody Modelleme Sistemi ile analizi ve yeni bir hat tasarımı önerisi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 36/3 (2021), 1303-1317. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.791702