A simulation-based approach for time allowances assessment during production system design with consideration of worker’s fatigue, learning and reliability
Une approche de simulation pour l'évaluation des marges de manoeuvre lors de la conception d'un système de production, en considérant fatigue, apprentissage et fiabilité de l'opérateur
Résumé
Health and safety of human operators in production systems is tightly linked to overall work system design. Welldesigned production systems must grant adequate allowances to operators, to cope with the variability of predictable situations, whether normal or not. In this article, time allowances concept is presented from two standpoints: industrial engineering and occupational risk prevention field. This is followed by an introduction of a new time allowances indicator. Combined with an agent-based simulation model, this indicator can be used to assess time allowances in a given work organization during its design process. The proposed model integrates worker’s fatigue, learning and reliability as relevant human factors. To uphold the article proposal, three production system configurations are investigated: a classical production line designed based on Ford work paradigm, a cellular configuration with autonomous breaks, inspired from Volvo Uddevalla plant and finally, a hybrid configuration, cellular with planned breaks. The simulations showed that cellular configuration with autonomous breaks grants to operators the time allowances they need to carry out their work activity safely and efficiently.
La santé et la sécurité des opérateurs de production dépendent fortement de la manière dont sont conçus les futurs systèmes de travail. Ces derniers doivent laisser suffisamment de marges de manœuvre aux opérateurs pour faire face à la variabilité prévisible des situations, qu'elles soient normales ou anormales. Dans un premier temps, cet article précise la notion de « marges de manœuvre » du point de vue de l'ingénierie et de la prévention des risques professionnels. Il introduit ensuite un nouvel indicateur pour ces marges de manoeuvre : mis en oeuvre dans un modèle de simulation multi-agents, cet indicateur peut être utilisé pour évaluer les marges de manoeuvre d'un système de travail pendant sa conception. Le modèle proposé intègre différents facteurs humains comme la fatigue de l'opérateur, son apprentissage et la fiabilité de sa production. Pour illustrer cette approche, les simulations de trois configurations de systèmes de production sont réalisées : une ligne de production classique, une cellule de production avec des pauses autonomes et une configuration hybride avec des pauses planifiées. Les simulations montrent que la configuration cellulaire avec des pauses autonomes garantit aux opérateurs les marges de manoeuvre nécessaires à la réalisation de leur activité dans de bonnes conditions de santé et de performance.
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