Ergonomic Analysis of Operator Consoles on Air Support Aircraft

Year 2023, Volume: 4 Issue: 2, 101 - 110, 30.08.2023

İbrahim Mert Kılıç , Cengiz Eldem , Neslihan Top , Oğulcan Eren , İsmail Şahin

https://doi.org/10.52795/mateca.1332176

Abstract

The Digital Human Modelling (DHM) method, in which the anthropometric characteristics of humans are represented using a computer-aided three-dimensional model, is used in many different ergonomic optimisation applications, especially in areas such as manufacturing, machine utilization, assembly simulation, cabin design, human-robot communication. This method aims to identify and reduce potential ergonomic risks in posture and work positions during the design phase by simulating human-machine interactions in digital environments.Thus, possible injuries and injuries can be prevented. Especially in critical aviation applications where operator safety is vital, functionality and ergometry analyzes are important in cockpit and console designs. In this study, ergonomic analyzes of the operator consoles in an air support aircraft were carried out according to the Rapid Entire Body Assessment (REBA) and Rapid Upper Limb Assessment (RULA) methods, according to two different postures, using the Human Builder and Human Activity Analysis modules in the CATIA V5 sofware. In Position-1, the operator's situation of directly looking at the screen and reaching for the screen buttons is considered, while in Position-2, the operator's situation of reaching for the tablet located on the side and looking at the screen below has been evaluated from an ergonomic perspective. Additionally, angle of view analyses have been performed for these two postural positions.

Keywords

Ergonomic analysis, REBA, RULA, Digital human modeling, Aviation industry

Hava Destek Uçağındaki Operatör Konsollarının Ergonomik Analizi

Abstract

İnsanlara ait antropometrik özelliklerinin bilgisayar destekli üç boyutlu model kullanılarak temsil edildiği Dijital İnsan Modelleme (DHM) yöntemi, başta üretim, makine kullanımı, montaj simülasyonu, kabin tasarımı, insan-robot iletişimi gibi alanlar olmak üzere bir çok farklı ergonomik optimizasyon uygulamalarında kullanılmaktadır. Bu yöntem, dijital ortamlarda insan-makine etkileşimlerini simüle ederek, tasarım aşamasında duruş ve çalışma pozisyonlarındaki potansiyel ergonomik riskleri belirlemeyi ve azaltmayı amaçlamaktadır. Böylece, olası yaralanma ve sakatlanmaların önüne geçilebilmektedir. Özellikle operatör güvenliğinin önemli olduğu kritik havacılık uygulamalarında, kokpit ve konsol tasarımlarında işlevsellik ve ergometri analizleri önem taşımaktadır. Bu çalışmada, CATIA V5 uygulaması içerisindeki Human Builder ve Human Activity Analysis modülleri kullanılarak bir hava destek uçağının içerisindeki operatör konsollarının iki farklı duruşa göre Rapid Entire Body Assessment (REBA) ve Rapid Upper Limb Assessment (RULA) yöntemlerine göre ergonomik analizleri gerçekleştirilmiştir. Pozisyon-1’de operatörün ekrana düz bakma ve ekran düğmelerine ulaşma durumu ele alınırken, Pozisyon-2’de operatörün yanda bulunan tablete uzanma ve aşağıda bulunan ekrana bakma durumu ergonomik açıdan değerlendirilmiştir. Ayrıca, bu iki duruş pozisyonuna yönelik görüş açısı analizleri de gerçekleştirilmiştir.

Keywords

Ergonomik analiz, REBA, RULA, Dijital insan modelleme, Havacılık sektörü

References

• 1. N. Top, Operasyonel ofis mobilyası tasarımının rula yöntemi ile ergonomik analizi ve yeniden tasarımı, Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 5(3): 290-299, 2019.
• 2. Ö. Kaya, A.F. Özok, Tasarımda antropometrinin önemi, Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 5: 309-316, 2017.
• 3. R. Bridger, Introduction to Ergonomics, 2nd ed., NewYork, 2003.
• 4. C. Eldem, N. Top, H. Şahin, Dijital insan modelleri kullanarak otomobil sürücüsü duruş pozisyonlarının ergonomik değerlendirilmesi üzerine bir çalışma, Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 5(1): 22-31, 2019.
• 5. N. Stanton, A. Hedge, K. Brookhuis, E. Salas, H.W. Hendrick, Handbook of human factors and ergonomics methods, CRC Press, Boca Raton, FL, 2004.
• 6. K.J. Vicente, The Human Factor, Routledge, New York, 2004.
• 7. J.R. Wilson, N. Corlett, Evaluation of human work, CRC press, 2005.
• 8. S.J. Ulijoszek, C.G.N. Mascie-Taylar, Antropometry, the individual and the population, Cambridge University Pres Great, Britain, 1994.
• 9. C.R. Rodriguez-Añez, Anthropometry and it application in ergonomics, Brazilian Journal of Kinanthropometry and Human Performance, 3(1): 102-108, 2001.
• 10. E. Helvacılar, C. Eldem, İnsan faktörleri mühendisliği bakış açısı ile askeri mesaj işletim sistemleri, Gazi Journal of Engineering Sciences, 3(3): 41-46, 2017.
• 11. İ. Şahin, N. Top, Ergonomik risk değerlendirmesi için dijital insan modellerin kullanımı, İksad Yayınevi, Ankara, 2021.
• 12. K. Abdel-Malek, J. Arora, L.F. Law, C. Swam, S. Beck, T. Xia, R. Bhatt, J. Kim, Y. Xiang, M.K. Rasmussen, Santos: A digital human in the making. In IASTED International Conference on Applied Simulation and Modeling, ADA542025, June 2008, Greece.
• 13. K.A. Malek, J. Yang, T. Marler, S. Beck, A. Mathai, X. Zhou, A. Patrick, J. Arora, Towards a new generation of virtual humans. International Journal of Human Factors Modelling and Simulation, 1(1): 2-38, 2006.
• 14. Grupoesparco. (t.y.). Classic Jack. https://www.grupoesparco.com/gestor/menus/secciones/articulos/archivos/C LASSIC_JACK.pdf, 09.22.2021.
• 15. http://everyspec.com/MIL-STD/MIL-STD-1400-1499/MIL-STD-1472F_208/
• 16. F. Caputo, A. Greco, M. Fera, R. Macchiaroli, Digital twins to enhance the integration of ergonomics in the workplace design, International Journal of Industrial Ergonomics, 71: 20-31, 2019.
• 17. E.P. Takala, I. Pehkonen, M. Forsman, G.Å. Hansson, S.E. Mathiassen, W.P. Neumann, G. Sjøgaard, K. B. Veiersted, R.H. Westgaard, J. Winkel, Systematic evaluation of observational methods assessing biomechanical exposures at work, Scand J Work Environ Health, 36(1): 3-24, 2010.
• 18. N. Top, H. Başak, İ. Şahin, Biyomimetik tabanlı fonksiyonel yürüteç tasarımı ve dijital insan modelleme ile ergonomik analizi, El-Cezeri, 8(2): 618-634, 2021.
• 19. S. Hignett, L. McAtamney, Rapid entire body assessment (REBA), Applied ergonomics, 31(2): 201-205, 2000.
• 20. C. Eldem, İ. Şahin, M. T. Demir, N. Top, T. Şahin, Araç bakim kanallarinin dijital insan modelleri ile ergonomik analizi ve yeniden tasarımı, Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 7(2): 386-392, 2019.
• 21. L. McAtamney, E.N. Corlett, RULA: A survey method for the investigation of work-related upper limb disorders, Applied ergonomics, 24(2): 91-99, 1993.
• 22. S.M. Qutubuddin, S.S. Hebbal, A.C.S. Kumar, Ergonomic risk assessment using postural analysis tools in a bus body building unit, Industrial Engineering Letters, 3(8): 10-20, 2013.