Recherche : systèmes de production et santé

Le LCFC aborde la question de la santé par le prisme des systèmes de production
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Réduire la pénibilité au travail, prévenir les troubles musculo-squelettiques (TMS) ou encore anticiper les situations accidentogènes : voici quelques thématiques santé prises en compte par les chercheurs du Laboratoire de Conception, Fabrication, Commande (LCFC) du campus Arts et Métiers de Metz, spécialisés sur les systèmes de production.

Corriger les postures favorisant l’apparition des TMS grâce à l’Intelligence Artificielle

Le principe est simple : utiliser quatre caméras standards pour analyser la posture des opérateurs dans les usines. Grâce aux images captées, le système devra pouvoir détecter les trop fortes pressions sur certaines articulations et proposer aux opérateurs des postures correctives. Tout ça dans l’objectif de prévenir l’apparition des TMS professionnels, résultats de la répétition de certains gestes ou postures souvent de manière quotidienne.

Ces travaux, menés par Jindong JIANG, doctorant, allient les compétences du LCFC sur les systèmes de production et de l’Institut de Biomécanique Humaine Georges Charpak, basé sur le campus de Paris, sur la modélisation biomécanique du système neuro-musculo-squelettique.

Pour parvenir à amorcer un système fonctionnel, Jindong Jiang doit relever plusieurs défis d’ici à la fin de sa thèse en 2023 :

  • adapter la capture du mouvement à des caméras classiques dans un environnement industriel,
  • développer l’algorithme et entrainer le réseau de neurones de l’IA pour qu’ils s’adaptent aux mouvements complexes des opérateurs.

Cobotiser des postes de travail pénibles pour diminuer les TMS

Les chercheurs du LCFC s’attachent à prendre en compte l’humain dans les systèmes de production comme dans la conception de systèmes cobotiques, c’est-à-dire de robots industriels partageant le même espace que les humains.

C’est ce qui a amené Mouad Bounouar à développer sa thèse en lien avec des ergonomes et des sociologues du travail dans le cadre du projet ANR Hecttor (l’Humain Engagé par la Cobotisation dans les Transformations du Travail et des Organisations dans les usines du futur). Grâce à deux cas d’études fournis par des industriels, le doctorant a développé une méthodologie d’aide à la décision pour la prise en compte des conditions humaines durant la conception des systèmes cobotiques.

Les deux cas d’études portaient sur des postes de travail pénibles nécessitant un effort physique important ou prolongé. Les tâches étaient répétitives et l’entreprise souhaitait prévenir l’apparition des TMS par la cobotisation des postes. En lien avec les partenaires du projet, dont les chercheurs du LISPEN basés sur le campus Arts et Métiers de Lille, les postes de travail ont été analysés, des scénarios d’assistance co-construits avec les opérateurs et des solutions techniques fonctionnelles proposées aux industriels.

Diminuer les situations de mise en danger des opérateurs par une meilleure maitrise des machines et robots

De nombreux travaux menés avec l’INRS (Institut National de Recherche et de Sécurité) visent à concevoir des postes de travail prévenant mieux le risque d’accident des opérateurs. C’est le cas par exemple des travaux de simulation sur la trajectoire des robots pour permettre aux opérateurs de travailler dans le même espace.

C’est également le cas de travaux menés depuis plusieurs années sur la conception sûre de machines. D’un côté, les travaux portent sur l’étude du comportement à risque des opérateurs visant à mettre en place des systèmes permettant d’éviter l’accident.  

De l’autre, les travaux visent à outiller les concepteurs de machines pour qu’ils prennent en compte toute la question de la sécurité/santé des opérateurs dès la phase de conception : analyse des risques en phase de conception, méthodologie, simulation, etc. Les travaux de thèse de Renjie Zhang débutés récemment permettront d’exploiter la réalité virtuelle afin que le concepteur puisse s’immerger dans son système pour prendre la place de l’utilisateur.

Le laboratoire de Conception, Fabrication, Commande (LCFC)

Les activités de recherche du LCFC visent à développer les futurs systèmes de production dans les domaines des services et de l’industrie manufacturière. Impliqués dans les projets d’industrie du futur, les compétences des membres du laboratoire se concentrent sur :
- L’humain élément du système : surveillance et anticipation, pilotage de haut niveau,
- L’usine flexible et agile : robotisation des procédés de fabrication,
- Les process et moyens de production innovants : technologies innovantes de fabrication, d’assemblage,
- L’usine virtuelle : modèles numériques, méthodes innovantes de simulation et d’optimisation produits-process, reconfiguration des systèmes.

Profondément ancrés dans une démarche de recherche méthodologique et technologique, leurs travaux mobilisent des plateformes technologiques de dimension industrielle. Ils sont pour la plupart réalisés en étroite collaboration avec le monde industriel dans divers secteurs d’activités.

Le LCFC est un laboratoire en cotutelle Arts et Métiers / Université de Lorraine (ENIM).

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