JOSRA 3 - 2011

Ergonomie a zivotní cyklus produktu

31.10.2011 | AUTOR: Ing. Tomás Görner; doc. Ing. Michal Simon, Ph.D.; doc. Ing. Milan Edl, Ph.D.

Ergonomics and product life cycle

Tomás Görner¹, Michal Simon¹, Milan Edl¹

¹Západoceská univerzita v Plzni, Katedra prumyslového inzenýrství a managementu, Univerzitní 8, 306 14 Plzen, tgorner@kpv.zcu.cz, simon@kpv.zcu.cz, edl@kpv.zcu.cz

Abstrakt

Ergonomie je vední obor s velmi rozsáhlým záberem v mnoha oblastech bezného zivota. Pomocí ergonomie je nejcasteji posuzován vztah mezi clovekem, technikou a prostredím. Ergonomie je nasazována na hodnocení pracovního prostredí, respektive pracovních míst, která jsou teprve navrhována, nebo jiz existují. Jako dalsí oblast lze zmínit napríklad nejruznejsí produkty, kdy je posuzována jejich ergonomie. Tento príspevek popisuje implementaci ergonomie na oblast, která je známa jako zivotní cyklus produktu, z pohledu ergonoma prumyslového inzenýra.)

Klícová slova: ergonomie, produkt, zivotní cyklus produktu

Abstract

Ergonomics is the science of very wide-ranging in many areas of daily life. Using of ergonomics is often considered the relationship between human, technology and environment. Ergonomics is deployed to assess the work environment, or workplaces that are only proposed or already exist. As another example, can be mentioned the area of various products, which ergonomics is considered. This paper describes the possibility to implement ergonomics in the area known as the product life cycle from the perspective of ergonomist, industrial engineer.

Keywords: ergonomics, product, product life cycle management

Úvod

V nekolika posledních letech postihla celý svet hospodárská krize. Ta se stala zaklínadlem pro mnoho neúspechu, které ani nezavinila. Globální a turbulentní prostredí, prinásející sebou plno rizik, muze vsak být chápáno i opacne. Je nutné techto jevu vyuzít a zvládnout je z duvodu vyssí konkurenceschopnosti. Na základe Lisabonského summitu EU z roku 2000 byla stanovena tzv. “road map“ (cestovní mapa) výzkumu a vývoje. Mezi jednu z oblastí patrí i tzv. inteligentní produkty, nebo koncepce výroby, adaptivní výroba, digitální vývoj produktu a konstruování atd. Jiz na základe této „cestovní mapy“ je videt smer výzkumu. Tím je nejen zefektivnení výrobních procesu, ale i zamerení se na prvky umelé inteligence, ekonomickou a ekologickou efektivitu, digitalizaci, adaptabilitu a modularitu v jednotlivých fázích zivotního cyklu výrobku. Ve vetsine techto oblastí má, a musí mít svoji nezastupitelnou roli, i ergonomie. A práve implementace ergonomických prístupu a pohledu do techto nových koncepcí je nesmírne dulezitá. Je vsak nutné si uvedomit, o cem tyto nové koncepce jsou.

Produkt

Abychom se mohli bavit o rízení zivotního cyklu produktu (PLM – Product Life cycle Management), a následne na do nej implementovat ergonomické principy, je nejprve nutné osvetlit význam pojmu produkt. Produkt je cokoliv, co muze být nabídnuté na trhu k uspokojení potreb nebo prání zákazníka. Podle Kotlera [6] je produkt jakýkoliv hmotný statek, sluzba nebo myslenka, která se stává predmetem smeny na trhu a je urcena k uspokojení lidské potreby a prání.

Produkty mohou být:

• materiální povahy (lokomotiva, letadlo, automobil, atp.),
• sluzby (pohostinství, pujcovna),
• myslenky (napr. návrh algoritmu),
• osoba (respektive transformované verejné mínení, které nekdo vytvorí - politika),
• místo (respektive transformované postoje verejnosti k urcitému místu - turismus).

Samotný produkt má nekolik úrovní a platí, ze cím vyssí úroven má, tím má produkt vyssí dulezitost [6]:

• obecná prospesnost a uzitecnost (z duvodu této prospesnosti a uzitecnosti si zákazník produkt kupuje),
• základní produkt (transformuje produkt z uzitecnosti na konkrétne pouzitelný výrobek, ci sluzbu),
• idealizovaný ocekávaný produkt (ideální predstava produktu v ocích zákazníka),
• prídavek k produktu (ci rozsírený produkt, je neco navíc, co prekonává ocekávání zákazníka),
• potenciální produkt (zahrnuje veskeré rozsírení a prídavky, které lze vyvíjet v budoucnosti).

U produktu je mozné také mluvit o jeho udrzitelnosti. Znamená to, ze vývoj takovéhoto produktu je vzdy v souladu s principy ekonomické, sociální i environmentální udrzitelnosti.

PLM – Rízení zivotního cyklu produktu

V klasickém pohledu na tvorbu produktu panuje predstava, ze rízení produktu koncí jeho výrobou a expedicí zákazníkovi. Tento pohled je zastaralý a je nutné do nej téz zaradit servis a likvidaci produktu.

PLM (Product Life Cycle Management) lze tedy definovat jako proces rízení „zivota“ produktu od koncepce, pres výrobu a servis, az po likvidaci. Také je mozné se na nej dívat jako na informacní strategii spolecnosti, integrující lidi, data, procesy, systém rízení a technologie. Tento prístup integruje systémy, postupy a nástroje pro resení realizace jak nového, tak inovovaného produktu.[3] Pokud se pokusíme znázornit uvedené informace graficky, mohl by být záber PLM znázornen pomocí viz Obr 1.

Obr. 1: Grafické znázornení zamerení  PLM [3]

Na samotné rízení zivotního cyklu produktu je mozné se dívat mnoha pohledy. Muze jít o pohled z hlediska odbytového mnozství, tedy marketingový pohled. Dalsí muze být pohled z hlediska zivotnosti produktu, nebo pohled z hlediska transformacních procesu.

Pokud se na PLM podíváme z hlediska nejcastejsího a nejznámejsího marketingového pohledu, tedy zivotnosti produktu, lze jeho jednotlivé fáze popsat pomocí následujících kroku.

Analýza potreb → koncept produktu a prototyping → vývoj produktu → príprava výroby → výroba → prodej a distribuce → údrzba a opravy produktu → likvidace a recyklace produktu.

Na produkt dívat jako na celek, od nápadu na jeho realizaci, az po jeho likvidaci. Zákazníci si tento pohled zacali uvedomovat, az kdyz museli zacít platit recyklacní poplatek, respektive poplatek, který odrází schopnost konstruktéru vymyslet produkt, který bude lehce, nebo naopak tezce, recyklovatelný.

V dnesní dobe kolem sebe také stále casteji slysíme pojmy jako procesy, procesne orientovaná organizace. I na PLM a ergonomii je mozné aplikovat procesní pohled. [3]

Ergonomie v procesním pojetí

Pokud se bavíme o ergonomii, tak hned za tímto slovem by nám melo v mysli vytanout slovo racionalizace, nebot upravovat z ergonomického hlediska systém, který není racionálne fungující, by bylo plýtvání financními prostredky i silami na to vynalozenými.

Dnesní komplexní racionalizaci charakterizujeme jako soustavnou cílevedomou cinnost za dosazení co nejvetsí úcelnosti, metodicnosti, systematicnosti a hospodárnosti v jakémkoliv konání. Racionalizací výrobního procesu rozumíme soubor technicko-organizacne-psychologických metod, postupu a opatrení, vedoucích ke zvýsení produktivity práce na takovou úroven, která pri stávajících podmínkách není ani predstavitelná. Komplexní racionalizaci muzeme clenit z ruzných hledisek, napríklad na racionalizaci technicko-organizacní, racionalizaci práce, nebo racionalizaci rízení [4]. Tento pohled ve svojí práci uvádí i Bures [1].

Procesní pohled na zivotní cyklus produktu

Abychom mohli ergonomické prístupy dobre aplikovat na zivotní cyklus produktu, je nutné zvolit adekvátní vyjádrení práve zivotního cyklu. Jako vhodný se ukázal procesní prístup, který se téz shoduje s dnesním prístupem k výrobnímu systému v podnicích. Pokud se zamyslíme nad klasickým nejvíce uzívaným pohledem na zivotní cyklus produktu, tedy z hlediska marketingu (tedy jeho zivotnosti), je jasné, ze se ergonomické pozadavky promítnou ve vsech jeho oblastech. Dalsí pohled muze být z hlediska místa realizace jednotlivých fází – viz Obr 2.

Obr. 2. Zivotní cyklus s obvyklým clenením podle místa realizace [5]

U tohoto pohledu je jiz lépe patrné predstavit si, ve kterých oblastech se budou projevovat ergonomické pozadavky. Vliv bude mít návrh produktu, kdy tyto pozadavky ovlivní uzivatele, ale také návrh pracoviste, kde vsak ovlivní pracovníka.

Pro lepsí pochopení techto vazeb a jejich úcinku se jeví jako vhodný pohled procesní, kde se dají ergonomické pozadavky promítnout do kazdé fáze zivotního cyklu produktu.

Pokud se podíváme na procesy obecne, vyznacují transformací vstupu na výstupy. Pokud se na ne podíváme podle Teorie technických systému (dále TTS), tak v rámci transformacního procesu dochází k transformaci operandu, který do procesu vstupuje ve „vstupním“ stavu, respektive ve stavu 1, a vystupuje z nej ve stavu pozadovaném zákazníkem, tedy ve stavu 2.

Protoze tento systém provádí transformaci operandu (cehokoliv), jedná se o transformacní systém. Samotná transformace probíhá za pomoci jednotlivých operátoru, které ovlivnují transformacní proces.

Jak takový transformacní systém s transformacním procesem vypadá, si muzeme prohlédnout na následujícím obrázku – viz Obr. 3.

Obr. 3: Obecný model transformacního systému TrfS s transformacním procesem TrfP [2]

V rámci tohoto modelu je mozné specifikovat tzv. provádecí systém – viz Obr. 3, který je tvoren operátory:

HuS – Human System – clovekem, TS – Technical System – technickým systémem,
AEnv – Activ Environment – aktivním a reaktivním okolím.

Práve tyto operátory umoznují zobrazit vliv jednotlivých prvku, které známe z klasického pohledu, tedy pusobení v rámci systému clovek, technika, prostredí.

I v tomto systému existuje zpetná vazba od transformacního procesu. Tato zpetná vazba muze být celková – viz Obr. 3, (oznacená oválem).

Je vsak mozné a vhodnejsí tuto celkovou zpetnou vazbu rozdelit na jednotlivé zpetné vazby pusobící na jednotlivé operátory a zkoumat tyto zpetné vazby tak, jak je zachycuje Obr. 4 (zpetné vazby jsou vyznaceny cervene). Pokud se opet ponoríme hloubeji do TTS, lze konstatovat fakt, ze nejvetsí vliv má z hlediska operátoru clovek (pracovník, obsluha), který pusobí na transformacní proces pomocí technických prostredku (nástroje). Dochází také ke zpetné vazbe mezi technickými prostredky a clovekem, a to v obou smerech – viz Obr. 4.

K tomuto pusobení dochází v rámci aktivního a reaktivního okolí (v klasickém pojetí ergonomie se jedná o oblast techniky prostredí), pricemz informacní systém by mel poskytovat potrebné informace k tomuto pusobení a rídicí systém by mel toto pusobení podporit vedením. Tyto vazby je mozné si prohlédnout na následujícím obrázku.

Obr. 4: Obecný model provozního systému s provozním procesem [5]

Aplikace procesního pohledu teorie technických systému na zivotní cyklus produktu

Po vysvetlení procesního prístupu a aplikace teorie technických systému, je mozné sestavit zivotní cyklus produktu z hlediska jednotlivých transformacních systému.

Pokud uzijeme obecný model transformacního systému s transformacním procesem, je mozné vytvorit systematicky strukturovaný model etap zivotního cyklu produktu, který je sestaven z retezce vzájemne provázaných transformacních systému. Výstup jednoho transformacního procesu je vstupem pro transformacní proces následující - viz Obr. 5.

Obr. 5: Zivotní cyklus produktu z transformacních systému s transformacními procesy [5]

Pokud si tedy pro lepsí pochopení zameríme na návrh nového produktu, je z hlediska dodrzení ergonomických pozadavku nutné, aby bylo s ergonomií pocítáno ve vsech etapách jeho zivotního cyklu. Tedy od plánování vzniku produktu, pres jeho konstruování, technologickou a organizacní prípravu výroby. Pokud je vliv ergonomických pozadavku zkoumán a zásahy jsou aplikovány za úcelem jejich dodrzení v techto etapách, jde o proaktivní prístup. Následují etapy, kdy se produkt vyrábí a projevují se ergonomické pozadavky v návrhu pracoviste, i samotného produktu. Následuje distribuce produktu, kdy napríklad konstrukce produktu a styl jeho balení muze ovlivnit pozadavek na splnení ergonomických podmínek manipulace a prepravy. V etape provozování produktu, se projevuje vliv konstrukce produktu, kterou je ovlivnen pozadavek na dodrzení ergonomických pozadavku pri uzívání. Je treba myslet i na to, jakým zpusobem bude plnení ergonomických pozadavku ovlivnovat jeho likvidaci.

Aplikace ergonomie teorií technických systému na zivotní cyklus produktu

Hlavní oblastí, na kterou jsme se chteli zamerit v rámci tohoto clánku, je nová aplikace ergonomických pozadavku a prístupu v rámci transformacních systému. Jak bylo popsáno výse, týká se HuS (cloveka), TS (technického systému) a AEnv (Aktivního a reaktivního prostredí).

Hlavní myslenkou nového prístupu aplikace ergonomických pozadavku a prístupu na teorii technických systému jsou presvedcení a fakta získaná pri praktických projektech zabývajících se ergonomií. Tato myslenka se týká tvrzení, ze ergonomie není ovlivnena pouze stavem pracoviste, ale také výrobkem, respektive produktem, který na pracovisti jeho provozováním vzniká.

Samotným provozováním pracoviste dojde k výrobe produktu. Tento stav, aplikujeme-li myslenku tvorby zivotního cyklu produktu pomocí transformacních systému, popisuje následující obrázek (Obr. 6).

Dochází na nem k protnutí dvou zivotních cyklu. Produktu (výrobku), k jehoz výrobe dochází v rámci etapy provozování dalsího zivotního cyklu druhého produktu (pracoviste).

Obr. 6: Provázání dvou zivotních cyklu produktu - "výrobku" a pracoviste, na kterém bude vyráben – aplikace transformacních systému

Praktický príklad aplikace nového prístupu

Predstavme si, ze existuje sekvencní pracoviste. Jeho úkolem je príprava nestejných dílu pro výrobní linku, dle sekvence, ve které jdou finální produkty na výrobní lince. Samotné produkty se vkládají dle stanoveného sekvencního rozpisu do sekvencní palety (vozíku). Pracoviste muze být upraveno dle ergonomických parametru. Spolu s pracovistem je také upraven vozík, kterým se díly dopravují k výrobní lince. Tento vozík je stezejní, nebot by mel být brán zretel i na navazující pracovní úkony s ním související. Jde o prepravu vozíku k výrobní lince (rucní manipulace, tahac, vysokozdvizný vozík). Následne je nutné uvazovat umístení vozíku u výrobní linky. Dále samotná manipulace s díly pri vyjímání z vozíku.

Pokud upravíme sekvencní pracoviste a sekvencní vozík pro potreby pracovníka sekvencního pracoviste bez prihlédnutí k ostatním okolnostem, muze se problém zpusobený nedodrzováním ergonomických parametru stehovat mezi pracovisti. Mezi ostatní výse uvedené okolnosti, patrí manipulace s vozíkem, operace na dalsím navazujícím pracovisti, stejne jako operace se samotným produktem.

S ergonomickými pozadavky je nutné pracovat jako s celkem ve vsech oblastech zivotního cyklu produktu. Rozumíme tím predevsím oblasti plánování a konstruování. V techto etapách zivotního cyklu lze ergonomii ovlivnit aktivne, kdy produkt neexistuje a je navrhován. Je nutný pohled z hlediska samotného vyrábeného produktu – výrobku, tak z hlediska produktu – pracoviste, na kterém bude produkt/výrobek vyráben práve provozováním pracoviste.

Tento prístup se dá oznacit za prístup proaktivní a je videt i obrázku – viz Obr. 6.

Avsak pokud jiz pracoviste i produkt existují, je nutné rídit se korektivním racionalizacním procesním prístupem. Dostáváme se tak do oblasti, kde se zivotní cykly obou produktu, jak pracoviste, tak výrobku na nem vznikajícím, protínají – provozování pracoviste X výroba produktu.

Záver a shrnutí

Pokud budeme schopni pomocí tohoto nového prístupu a v této fázi poznání, popsat jednotlivé vlivy HuS, TS a AEnv i s jejich vzájemnými vazbami, bude mozné jít zpetne po zivotním cyklu produktu a stanovit:

• v jakém stavu by mel být operand na vstupu do príslusného transformacního systému,
• tedy v jakém stavu by mel být operand na výstupu predchozího transformacního systému,
• respektive stanovit, jaký vliv má provádecí systém tohoto (predchozího) transformacního systému,
• a jaké vazby se vyskytují v jeho rámci.

Dojdeme tak az na úplný zacátek zivotního cyklu produktu, kde je nejvíce mozné ovlivnit pohled konstruktéru, designéru a plánovacu, aby s ergonomií pocítali jak pri návrhu produktu, tak výrobního procesu, pri kterém bude vznikat.

Splnení ergonomických pozadavku bude ovlivnovat:

• jednotlivé cásti finálního produktu (podoba odpovídající ne jen technickým pozadavkum na funkci),
• pracoviste, na kterých budou tyto cásti vznikat,
• pracovníky, kterí je budou vyrábet,
• pracoviste, na kterých budou cásti produktu vyrábeny,
• prepravu, skladování a manipulaci s temito produkty,
• montáz techto produktu do produktu finálního,
• celý produkt,
• uzivatele tohoto produktu,
• servis a udrzování tohoto produktu,
• likvidaci tohoto produktu.

Tento komplexní pohled a popis vazeb a vlivu z hlediska ergonomie bude rozsáhlý, avsak mel by prinést mnohem vetsí efekty nez reaktivní prístup. Jeho praktická aplikace by také mela zasáhnout vetsí pocet zúcastnených skupin pracovníku, kterí mohou ergonomii ovlivnit více, nez ergonom ve fázi korektivního zásahu. Tento komplexní prístup by mel prispet k vetsí osvete a pochopení ergonomie nejen u ergonomu, ale hlavne u osob, které ji mohou svými nápady ovlivnovat. U osob, které se podílejí na ovlivnování jednotlivých fází produktu, v jeho zivotním cyklu.

Literatura

[1]   BURES, M. Metodika digitálního ergonomického návrhu a hodnocení pracovist ve strojírenských podnicích. Disertacní práce, Západoceská univerzita v Plzni. Plzen, 2010

[2]   EDER, E.; HOSNEDL, S. Design Engineering, A manual for Enhanced Creativity. Boca Raton (Florida, USA) : CRC Press, Taylor & Francis Group. ISBN 978-1-4222-476.

[3]   EDL, M. Rízení zivotního cyklu produktu (PLM) : e-book projektu Kvalitní výzkumný tým zamerený na problematiku rízení zivotního cyklu výrobku v prostredí digitálního podniku. Plzen : Západoceská univerzita, 2011.

[4]   HLAVENKA, B. Racionalizace technologických procesu. Brno : PC-DIR, 1995. S. 66. ISBN 80-214-0705-0.

[5]   HOSNEDL, S. Prednásky k predmetu ZKM. Plzen : Západoceská univerzita, 2010.

[6]    KOTLER, P. Marketing Management. Praha : Grada Publishing, 1998. 710 s. ISBN 80-7169-600-5.

Podekování

Príspevek byl vytvoren za podpory projektu 402/08/H051 s názvem „Optimalizace multidisciplinárního navrhování a modelování výrobního systému virtuálních firem“ poskytnutým Grantovou agenturou Ceské republiky.

Vzorová citace

GÖRNER, Tomás; SIMON, Michal; EDL, Milan. Ergonomie a zivotní cyklus produktu. Casopis výzkumu a aplikací v profesionální bezpecnosti [online], 2011, roc. 4, c. 3. Dostupný z WWW: <http://www.bozpinfo.cz/josra/josra-03-2011/ergonomie-produkt.html>. ISSN 1803-3687.

TISKNOUT | POSLAT MAILEM