AnyBody model tijdens het tillen van dozen

Musculoskeletaal model voor fysieke belasting

Bewegingsanalyse zit in de lift. De data kunnen bovendien dienen als input voor een musculoskeletaal model dat de spierkrachten en gewrichtsmomenten berekent. AnyBody is bijvoorbeeld een model waar men de data van een 3D houdingsanalyse via Xsens kan invoegen. Het musculoskeletaal model berekent dan de druk- en schuifkrachten op de lage rug en de gewrichtsmomenten in de schouders en knieën. Deze dynamische analyses geven een meer nauwkeurige inschatting van de fysieke belasting.

Data van 3D houdingsanalyse worden omgezet in een musculoskeletaal model.

Supermarkt

Zeventien medewerkers in een supermarkt voerden twaalf typische taken uit: het tillen van bananen (20,2kg), melk (17,3kg), komkommers (10,2kg) en brood (7,9kg) op verschillende hoogtes. De hoogtes varieerden van 15cm (pallethoogte) tot de verschillende hoogtes van de leggers in de winkelrekken (tot 1m60). Dat leverde 50 tilsituaties op die telkens vier keer werden opgemeten. De medewerkers droegen daarvoor de sensoren van Xsens, die alle bewegingen in 3D registreren. De data van deze bewegingsanalyse vormden de input voor het musculoskeletaal model Anybody. De virtuele markers van Xsens werden overgenomen in het model. Resultaat waren de druk- en schuifkrachten op L4-L5 en L5-S1, de gewrichtsmomenten in de schouders en de knieën.

Resultaten

De drukkrachten in de lage rug kan men vervolgens vergelijken met de grenswaarde van 3400N uit de NIOSH methode. Voor de schuifkrachten geldt als grenswaarde 1000N. Over deze limieten was een algemene experten consensus volgens de literatuur.

Het opnemen van een pak melk vanop de pallet levert bij de start een belasting van de rug op van 5x het lichaamsgewicht. Bij het oprichten van de romp ziet men deze waarde geleidelijk dalen en bij het neerzetten opnieuw stijgen. Bij de knieën is er veel meer variatie te zien. Dat komt namelijk door het wandelen naar de winkelrekken.

Het tillen van de zware gewichten (melk en bananen) blijkt zo gepaard te gaan met een onaanvaardbaar hoge fysieke belasting. Dit dient vermeden te worden. Voor brood en komkommers is de belasting in de schouders dan weer te hoog wanneer men werkt boven schouderhoogte. Maatregelen in een supermarkt zijn dus noodzakelijk.

Maatregelen

Zware gewichten boven de 15kg dient men te vermijden. Een oplossing is deze op pallet te laten leveren en deze zo in de winkel te plaatsen. Voor dranken is deze oplossing reeds ingeburgerd. Voor producten met een lagere rotatie kan men hetzelfde toepassen op halve palletten (Düsseldorf palletten).

Gewichten boven de 15kg kan men ook bij de leverancier onderhandelen om de verpakking aan te passen en zo het gewicht te verminderen. De belasting op de rug zal dan aanzienlijk dalen.

De gebogen rug bij het tillen vanop de pallet kan verbeteren door het voorzien van in hoogte verstelbare transpalletten. Deze brengen de palletten op heuphoogte. Op deze manier komt de piekbelasting van het tillen met gebogen rug veel minder voor.

Tillen boven schouderhoogte blijkt al snel belastend voor de schouders, zelfs met relatief lichte dozen. Een oplossing hiervoor kan een opstapje zijn zodat men niet hoger dan 1m35 (schouderhoogte) dient te tillen. Het opstapje dient wel stabiel te zijn om geen veiligheidsrisico te introduceren.

Andere optie is dat men boven schouderhoogte geen volle dozen inzet, maar stuk per stuk. Broden kan men één per één inzetten in plaats van een hele mand tegelijk. Hierin dient een evenwicht gezocht te worden tussen productiviteit en ergonomie. De grenzen van fysieke belasting mogen evenwel nooit overschreden worden.

Dynamische analyse

Het grote voordeel van een musculoskeletaal model is dat alle houdingen en bewegingen in 3D in rekening worden genomen. Een analysemethode zoals KIM baseert zich op observaties met het blote oog. Daarbij gaat men vaak uit van een gemiddelde of representatieve houding. RULA en NIOSH zijn rekenmethodes die dan weer één statische houding evalueren. Dit is echter een onderschatting ten opzichte van de dynamische belasting. Bewegingsanalyse biedt hier een oplossing voor op expertniveau.

Het biomechanisch modelleren van de data vraagt uiteraard extra tijd. Ook zijn in deze studie individuele taken bekeken. Het is echter nog niet evident een geaccumuleerde belasting te berekenen. Voor de grenswaarden wordt ook uitgegaan van de algemene werkbevolking. Individuele factoren zoals leeftijd en geslacht spelen uiteraard ook een rol bij de aanvaardbare druk- of schuifkrachten op de rug. Mensen boven de 45 jaar kunnen minder drukbelasting op de rug aan.

Bron: Skals ea 2020 Musculoskeletal modeling of manual materials handling in the Danish supermarket sector. Webinar van Anybody.