Des modèles humains numériques aident à optimiser les équipements et processus de travail

Les outils de CAO offrent aujourd’hui de nombreuses possibilités d’optimiser l’ergonomie et, par là même, la sécurité et la santé au travail. Parmi eux, les modèles humains numériques (DHM) occupent une place de plus en plus importante pour la conception de bons équipements et systèmes de travail. L’enjeu consistera pour l’avenir à les rendre plus simples à utiliser, et à explorer de nouveaux domaines d’application.

Lors de la conception d’équipements de travail et de la préparation de processus industriels, la planification virtuelle permet de déterminer directement les effets de la conception. À cet effet, les équipements et systèmes de travail sont tout d’abord visualisés uniquement sur ordinateur. L’objectif consiste à simuler exactement l’interaction homme-technique. Il existe sur le marché différents modèles humains numériques permettant par exemple de visualiser les mouvements en 3D et de calculer et d’évaluer les contraintes physiques. Le concepteur peut définir différents paramètres, en fonction de la population utilisatrice, et en tirer des conclusions quant à l’amplitude des mouvements, aux champs de vision, etc. Ceci permet d’éviter les erreurs de conception à un stade précoce, avant la réalisation proprement dite.

Actuellement, c’est surtout l’industrie automobile qui a recours à ces logiciels, utilisant les DHM à la fois pour la conception des produits (p.ex. l’habitacle des voitures, la simulation de la montée et descente de voiture), et pour la planification des processus industriels et l’élaboration de solutions pour l’assemblage des véhicules (p.ex. analyse de l’amplitude des mouvements).

De la norme au modèle humain
Pour de nombreuses questions qui se posent lors de la conception, portant par exemple sur la définition des distances de sécurité, les données anthropométriques constituent une référence importante. On les trouve notamment dans les séries de normes DIN 33402 « Ergonomie – Mesures du corps de l’homme », ou DIN EN ISO 7250 « Définition des mesures de base du corps humain pour la conception technologique ». Ces normes ne contenant toutefois pas toutes les données nécessaires pour les divers domaines d’application des modèles humains, leur mise en oeuvre n’est parfois possible que de manière restreinte. C’est pourquoi les grands fabricants de logiciels ont souvent recours à des données commerciales, qui sont plus exhaustives, plus actuelles et plus faciles à intégrer dans des applications logicielles 3D.

La série de normes DIN EN ISO 15536 « Ergonomie – Mannequins informatisés et gabarits humains » définit les exigences générales relatives aux modèles humains. La norme DIN EN ISO 15537¹ contient des principes généraux sur le choix et l’utilisation de sujets d’essai dans le but d’évaluer les équipements et systèmes de travail à l’aide de données anthropométriques.

Standardiser les modèles humains et l’échange de données
Il reste du travail à faire pour l’avenir. Une étude Delphi² menée par l'Agence fédérale de la sécurité et santé au travail et de la médecine du travail (BAuA) a mis en particulier en évidence les besoins suivant ayant un rapport direct avec la normalisation³ :

• Mise au point d’un format d’échange de données pour les modèles humains (paramètres anthropométriques et biomécaniques, données relatives aux mouvements, etc.), visant à faciliter le passage des résultats de recherches aux systèmes logiciels commerciaux et à encourager l’échange scientifique de résultats de simulations. Une première piste de solution est peut-être fournie par la norme DIN EN ISO 15535⁴, qui définit déjà un format de stockage des données anthropométriques.
• Élaboration d’un modèle humain normalisé (par exemple en fixant la nomenclature et le nombre minimum des articulations nécessaires, ainsi que leur degré de liberté et leur orientation), qui pourrait se faire par exemple en optimisant et en concrétisant la série de normes DIN EN ISO 15536.

Le Comité technique « Human Simulation and Virtual Environments » de l’Association Internationale d’Ergonomie (IEA) joue un rôle important dans le perfectionnement des DHM. Depuis 2011, des experts y échangent leurs avis sur les toutes dernières avancées et analysent aussi, dans ce contexte, quels sont les résultats qu’il conviendrait d’intégrer dans les normes.

Aujourd’hui déjà, les modèles humains numériques peuvent contribuer à concevoir des conditions de travail plus sûres et plus saines. Du fait de leur complexité, ils sont encore principalement du ressort exclusif des spécialistes de l’ergonomie assistée par ordinateur. Il serait souhaitable pour l’avenir que ces systèmes s’ouvrent à une plus vaste catégorie d’utilisateurs (p.ex. les concepteurs), en améliorant par exemple la convivialité des logiciels.

Dr. Sascha Wischniewski
wischniewski.sascha@baua.bund.de