Ingegneria ergonomia

Il termine ERGONOMIA descrive una disciplina che studia i fenomeni di interazione dell’uomo con ciò che lo circonda e persegue la progettazione di prodotti, ambienti e servizi che rispondano alle necessità dell'uomo, migliorando la sicurezza, la salute, il comfort, il benessere e la prestazione umana.
L'ergonomia è una metodologia operativa che utilizza ed integra da un lato conoscenze di tipo tecnico-progettuale e dall'altro conoscenze scientifiche di tipo biologico e comportamentale.
Di conseguenza, è possibile affermare che si tratta di una scienza interdisciplinare.

L'Ergonomia si propone di tutelare e perseguire il benessere fisico, psichico e sociale del lavoratore o dell'utilizzatore di un dato sistema adattando il lavoro o il sistema all'uomo e non costringendo l'uomo ad adattamenti innaturali, per perseguire un'ottimizzazione dell'interazione tra le parti (uomo-lavoro o utilizzatore-sistema).
L’approccio è quindi di tipo Antropocentrico.

L’Ergonomia sulla base dell’approccio dell’intervento, può essere distinta in:
• ergonomia di concezione: l’intervento avviene durante la progettazione di un sistema nuovo
• ergonomia di correzione: l’intervento riguarda sistemi già esistenti.
In passato, l’Ergonomia era ergonomia di prodotto, orientata allo studio delle interfacce tra l’uomo e gli ambienti o oggetti che usa, per progettare sistemi compatibili con il “fattore umano”.
Oggi, l’ ergonomia di processo o macroergonomia studia le interfacce uomo-organizzazione.

I principali elementi su cui si può intervenire sono:
• Ambiente fisico: temperatura, rumore, fattori chimico-fisici (ergonomia dell’ambiente)
• Lavoro senso-motorio: esigenze antropometriche, fisiologiche: (ergonomia dell’hardware)
• Lavoro percettivo/cognitivo: (ergonomia cognitiva)
• Struttura organizzativa: contesto lavorativo, procedure, tecnologie, sistemi (macroergonomia)

1949: Murrel fonda a Londra la prima società di ergonomia, per la prima volta si parla di Ergonomia
1961: ”Associazione Internazionale di Ergonomia” (I.E.A.) che rappresenta le società di 40 Paesi
1961: nasce la Società Italiana di Ergonomia con sede a Milano, nella Clinica del Lavoro.

La prima industrializzazione comporta l’impiego di uomini che fanno: L’ergonomia si occupa di studi sulle condizioni psico-fisiche dei lavoratori e sugli aspetti antropometrici, biomeccanici e fisiologici.
In una seconda fase, la tecnologia impiega uomini che controllano, L’ergonomia si occupa di studi relativi all’attenzione, alla detezione dei segnali, ai tempi di risposta e al numero di errori.

Negli anni ‘80, lo studio della comunicazione uomo-macchina diventa uomo-calcolatore. Si studia:
• l’interazione tra il sistema automatico e gli operatori umani
• le procedure che migliorano la cooperazione nei gruppi che lavorano a distanza tramite il PC
Si sviluppa anche l’ergonomia delle attività di vita per migliorare strumenti di uso quotidiano.

LIVELLI DI INTERAZIONE
• interazione fisica : quando l’oggetto deve essere manipolato o si stabilisce un contatto
• interazione sensoriale  :quando gli organi di senso sono il tramite del rapporto uomo-sistema
• interazione informativa (=1+2) :  la forma del sistema diventa una struttura informativa
• interazione culturale : rapporto tra informazione assunta e valori morali e culturali dell’uomo
• interazione funzionale  (=1+2+3+4) :momento operativo della messa in atto delle decisioni

USABILITA’: l’usabilità di un prodotto misura la distanza cognitiva tra il modello progettuale del prodotto e delle sue modalità d'uso e il modello d’uso del prodotto che l'utente costruisce e che regola l'interazione col prodotto stesso. Quanto più i due modelli sono vicini, tanto meno l'usabilità è un problema.

Anni ’70: usabilità assente (utenti e progettisti appartengono allo stesso mondo)
Anni ’80: laboratori di usabilità (testare il prodotto prima del lancio, avvicinare gli utenti al prodotto)
Anni ’90: progettazione a cascata (criteri di valutazione per ogni parte del progetto del prodotto)
Anni ’90: progettazione partecipata, user centred design (l’utente è presente per tutto il progetto)

l’usabilità: efficacia, efficienza e soddisfazione con cui l’utente esegue un compito in un ambiente
􀂾 efficacia: accuratezza e completezza con cui l’utente raggiunge l’obiettivo fissato
􀂾 efficienza: livello di efficacia raggiunto in proporzione alle risorse impiegate,
􀂾 soddisfazione: risposta soggettiva dopo l’uso legata a comfort e accettabilità d’uso del sistema

L’usabilità, il prezzo, la pubblicità, l’inerzia dei potenziali clienti a passare alle novità, la disponibilità sul mercato, la qualità dell’assistenza, l’utilità percepita, la sicurezza, i fattori estetici, incidono sull’accettabilità di un servizio/prodotto.
Accettabilità : grandezza che determina la domanda di un servizio o prodotto; adeguatezza del prodotto/servizio a soddisfare i bisogni dell’utente e il gradimento nell’utilizzarlo.

Componenti dell’usabilità
- User guidance: indicazioni fornite all’utente in relazione alle modalità d’uso del sistema; esse vengono da: • prompt (messaggi che indicano in tempo reale cosa fare per raggiungere l’obiettivo);   • feedback (messaggi di ritorno che informano l’utente sull’esito delle operazioni compiute); • le istruzioni all’utente (descrivono le procedure da seguire nel corso dell’interazione.
- Compatibilità: conformità al modello mentale dell’utente cioè rispetto ad altri sistemi analoghi.
- Coerenza: situazioni simili richiedono sequenze di azioni, termini simili per facilitare l’apprendimento
- Apprendibilità: memorizzabilità delle operazioni richieste e presenza di un’adeguata user guidance.
- Flessibilità: il servizio/prodotto si adatta ai cambiamenti nel compito e nell’ambiente in cui è utilizzato ed alle differenze tra le varie categorie di utenti potenziali cui è indirizzato.
- Controllabilità: l’utente non subisce il servizio/prodotto ma è lui a decidere cosa il deve fare.
- Reversibilità: possibilità di ristabilire sempre lo stato preesistente
- Visibilità:  le informazioni per svolgere un azione con il prodotto/servizio, (etichette, comandi)  sono trasmesse all’utente in forma chiara per fargli costruire una corretta rappresentazione mentale del funzionamento della macchina, senza dover consultare istruzioni aggiuntive.
- Efficacia: gli scopi sono raggiunti con l’accuratezza e la completezza che l’utente si era prefisso
- Efficienza:  raggiungimento degli obiettivi/scopi in rapporto alle risorse utilizzate.

Le valutazioni di usabilità si basano su misurazioni empiriche fatte in laboratorio o sul campo con
􀂾 interviste,
􀂾 questionari,
􀂾 sperimentazioni sul campo,
􀂾 focus group,
􀂾 prove individuali;

Ci sono tre approcci alla progettazione: technology driven, market driven e user centred design.

I processi di progettazione centrati sull'utente sono caratterizzati da:
- Iterazione di soluzioni di progetto: meccanismi di feedback che usano le informazioni fornite dagli utenti per modificare il progetto stesso, anticipando i problemi che potranno incontrare.
- Gruppi di progettazione multidisciplinari: la progettazione centrata sugli utenti richiede una notevole varietà di competenze.
- Coinvolgimento attivo degli utenti: gli utenti sono inseriti nello sviluppo del sistema, per identificare i requisiti più rilevanti relativi all'utente ed ai suoi compiti, includerli nel progetto ed ottenere un feedback sperimentando le soluzioni proposte. Può essere di 2 tipi: • sistemi "su misura" (gli utenti finali saranno gli stessi);• sistemi generici (gli utenti non fanno parte di una struttura integrata).
GLI UTENTI
• coloro che operano con l'oggetto, cioè gli utenti finali dell'oggetto stesso.
􀂾 unici (l'oggetto è destinato ad un uso esclusivo)
􀂾 molteplici definiti( l'oggetto sarà usato da un gruppo definito e definibile di persone)
􀂾 generici, (l'oggetto è destinato ad un uso collettivo),
􀂾 impropri, (l'oggetto può essere usato da categorie diverse da quelle per cui è stato pensato
• coloro che operano sull'oggetto:
􀂾 manutentori generici, (gli stessi utenti istituzionali che non possiedono formazione specifica)
􀂾 manutentori professionali, (che posseggono conoscenze e strumenti idonei,)
􀂾 addetti alla produzione e al montaggio;
• coloro che manipolano l'oggetto (venditori, magazzinieri, trasportatori, installatori)
• coloro che eliminano, rimuovono, distruggono l'oggetto.

principali attività che devono essere svolte se si progetta con un approccio user centred design:
• capire e specificare il contesto d'uso, la natura degli utenti, i loro obiettivi, i loro compiti
• specificare l'allocazione delle funzioni tra gli utenti ed il sistema,
• produrre soluzioni idonee per i progetti ed i prototipi,
• valutare le soluzioni in base ai criteri degli utenti, provandole con utenti rappresentativi.

La Task Analysis (TA) è lo studio di quello che un operatore deve fare in termini di azioni e/o processi cognitivi per raggiungere gli obiettivi del sistema.
Esistono 2 tipi di Task Analysis:

- TECNICHE DI RACCOLTA DATI SULL'ESECUZIONE DELLA MANSIONE (per raccogliere dati relativi all'interazione tra l'essere umano ed il sistema) Possono essere basate sul soggetto o basate sull'osservazione. In questa rientrano diverse tecniche:
1. CAMPIONATURA DELL'ATTIVITÀ (tempi e metodi); APPLICAZIONI: attività elementari osservabili, distinguibili ed con una frequenza adatta al metodo di osservazione; VANTAGGI: il metodo è oggettivo, è semplice da eseguire, non richiede grandi interpretazioni dei dati raccolti, può rivelare attività non previste o non correlate all'obiettivo finale dell'operazione; SVANTAGGI: la raccolta è difficile da preparare, progettare ed eseguire, non permette analisi di attività cognitive e decisionali.
2. TECNICA DELL'INCIDENTE CRITICO (studi sull'errore umano e sulla sicurezza) Bisogna definire il termine "critico" prima di raccogliere i dati e di intervistare i soggetti. APPLICAZIONI: fase di trouble shooting (preparazione dell’attività nominale di un sistema), solo se i soggetti sono di fiducia; VANTAGGI: evidenzia le parti vulnerabili del sistema e fornisce informazioni sugli errori più comuni, identifica anche eventi rari, fornisce informazioni anche su eventi critici mancati per poco; SVANTAGGI: la raccolta richiede memoria e confidenza da parte del soggetto intervistato, alcuni eventi critici possono essere dimenticati o non essere notati, soprattutto se usata su periodi lunghi.
3. OSSERVAZIONE: diretta, remota tramite telecamere, indiretta tramite foto o registrazioni video, tecniche dove l'osservatore partecipa o è nascosto. APPLICAZIONI: quando le informazioni da raccogliere sono visive o uditive, quindi nella valutazione di attività fisiche oppure interazioni verbali tra persone; VANTAGGI: si usa per capire differenze di comportamento tra individui; SVANTAGGI: i dati sono molto grezzi e richiedono molto sforzo di elaborazione, l'azione di osservare ha effetto su chi è osservato, • si presta poco alle situazioni di laboratorio, ma quando è effettuata in situazioni reali può venire spesso disturbata,  non fornisce informazioni sui processi mentali, gli equipaggiamenti a volte sono di difficile installazione e possono non raccogliere tutti i dati richiesti.
4. QUESTIONARIO : APPLICAZIONI: isolare un singolo problema, analizzare i diversi approcci ad un'attività da parte di persone con diverse esperienze; VANTAGGI: può essere svolto contemporaneamente ad molti soggetti, può essere completato dagli intervistati a seconda della loro disponibilità di tempo, si possono evitare risposte evasive o non pertinenti, le risposte possono essere facilmente analizzate. SVANTAGGI: una scelta non corretta del target può portare a informazioni inattendibili, non sempre si ottengono abbastanza risposte.
5. INTERVISTA STRUTTURATA:  interviste informative (per raccogliere molte informazioni su un'attività specifica), interviste ricognitive, (per una raccolta più sistematica); APPLICAZIONI: quando si devono raccogliere informazioni su cui basare analisi successive; VANTAGGI: l'intervista è normale per molti soggetti, che sono quindi in generale preparati a rispondere, l'intervistatore sa affrontare anche situazioni non prevedibili, la struttura, permette analisi statistiche sui dati raccolti; SVANTAGGI: è più costosa del questionario, si basa su situazioni nominali/normali, l'intervistatore può essere un ostacolo alla risposta corretta per motivi di imbarazzo o per predisposizione dell'intervistatore stesso.
6. PROTOCOLLI VERBALI ( verbalizzazione delle azioni che una persona compie durante l'esecuzione di un'attività) APPLICAZIONI: per raccogliere dati per altre tecniche, per analizzare momenti critici dove vengono effettuate delle scelte. VANTAGGI: può fornire dati accurati e dettagliati, soprattutto per semplici punti di decisione, è la base per investigare processi mentali non studiabili altrimenti, i risultati sono comprensibili anche a non esperti, la raccolta è rapida, si può fare osto e non allunga l'attività stessa. SVANTAGGI: può interferire con l'azione da descrivere, riflette solo il risultato del processo cognitivo e non il processo stesso, non tutti sanno di descrivere quanto fanno in modo corretta e/o comprensibile; non sempre la descrizione riflette la qualità dell'azione, l'analisi può durare molto.

TECNICHE DI DESCRIZIONE DELLA MANSIONE (per strutturare le informazioni acquisite in maniera sistematica)
1. DIAGRAMMI DI FLUSSO
2. METODI DI SCOMPOSIZIONE (Ottenere una suddivisione dell'attività, Scegliere le categorie di scomposizione, Raccogliere e presentare le informazioni scomposte)
3. ANALISI GERARCHICA DELLA MANSIONE ( produce una gerarchia di operazioni, e di condizioni necessarie per effettuare le operazioni assegnate.:
4. ANALISI DEI LEGAMI (LINK ANALYSIS)( per identificare la relazione (link) tra gli operatori ed alcune parti del sistema. È un metodo per l'ottimizzazione delle interfacce fisiche del sistema.) La frequenza e l'importanza dei link si ricavano rispettivamente dagli: schemi di associazione tra le attività (frequenze di movimenti tra ognuna) e schemi di relazione tra le attività (quanto è importante che un’attività sia sistemata vicino ad altre aree di attività)
5. DIAGRAMMI OPERATIVI SEQUENZIALI : Una sequenza operativa è ogni sequenza di movimenti di controllo e/o di attività di raccolta di informazioni che sono eseguite con lo scopo di compiere una mansione..
6. ANALISI DELLA TEMPISTICA

 

PRINCIPALI TIPI DI PARAMETRI ANTROPOMETRICI
Il corpo umano si descrive tramite il piano orizzontale(x-y), il piano frontale (y-z) e il piano sagittale (x-z)

Le variabili antropometriche sono:
• altezze, (misure verticali prese in linea retta tra due punti),
• larghezze, (misure orizzontali prese in linea retta tra due punti)
• distanze, (misure prese in linea retta tra due punti antropometrici sul corpo),
• profondità, (misure orizzontali prese in linea retta tra due punti, parallelamente al piano sagittale)
• circonferenze, (misure chiuse prese lungo un contorno del corpo),
• distanze di presa o raggiungibilità (misure tra 2 punti lungo l'asse delle braccia o delle gambe)

Si usano il calibro, il nastro metrico e l’ANTROPOMETRO (un’asta graduata munita di cursore in cui è inserita la branca mobile di rilevamento; è inoltre dotato di una serie di aste di estensione, di 50cm )
La biostereonomia (antropometria tridimensionale)rileva le dimensioni di tutto il corpo o di segmenti.

 

Tutte le definizioni dei parametri antropometrici devono includere:
• i punti antropometrici sul corpo, o punti di repere, da cui si prendono le misure rispetto a un altro punto o a un piano; in genere sono punti anatomici corrispondenti a un’articolazione o a un osso;
• l'orientamento, che identifica la direzione in cui si prende la misura;
• la postura assunta dal soggetto durante la misura.

Per le misurazioni il corpo viene sistemato in postura eretta con i segmenti corporei a 0°, 90° o 180° uno rispetto all'altro con la testa disposta nel cosiddetto "piano di Francoforte", ossia in modo che il soggetto guardi dritto davanti a sé con la direzione dello sguardo parallela al suolo.

I punti antropometrici sono punti reali (che corrispondono a precisi riferimenti anatomici, devono essere individuati palpando la zona cutanea sovrastante l'elemento osseo che definisce il punto) o  detti punti virtuali (individuati semplicemente con le branche dello strumento)
In ergonomia non esiste l’uomo medio

VARIABILITÀ DEI DATI ANTROPOMETRICI
La variabilità dei dati antropometrici dipende da tre gruppi di fattori:
- Variabilità intraindividuale: (cambiamenti dimensionali che avvengono in un individuo durante la sua vita). La maggior parte delle dimensioni dinamiche vengono alterate dai movimenti corporei; la variabilità intraindividuale include anche l'asimmetria tra il lato destro e sinistro del corpo
-Variabilità interindividuale: diverso DNA, ma anche ad influenze ambientali come l'altitudine, la temperatura, l'irraggiamento solare, la topografia e il tipo di suolo che hanno degli effetti sulla nutrizione. Le differenze tra i sessi sono una delle maggiori sorgenti di variabilità interindividuale
Variabilità secolare: cambiamenti concernenti tutta una popolazione che sembrano dipendere dall'interazione di fattori genetici e ambientali, come la nutrizione, la cura della salute, l'igiene.

FASI DELLA PROGETTAZIONE ANTROPOMETRICA
1. Definire la popolazione su cui basarsi
2. Determinare la percentuale di popolazione inclusa
3. Determinare le dimensioni utili
4. Misurare la postazione di lavoro
5. Verificare le dimensioni considerate
La cinetosfera o inviluppo dello spazio di lavoro definisce i limiti della regione che può essere raggiunta da una persona in una data condizione. Si tratta di un volume spaziale definito rispetto ad un punto di riferimento, che, in posizione assisa può essere il cosiddetto "seat reference point", cioè il punto sul piano medio-sagittale del soggetto dove il piano del sedile interseca lo schienale.
Principali fenomeni di cui si occupa la biomeccanica:
• i movimenti
• l'attività muscolare
• le forze esercitate sul corpo ed entro il corpo
• la postura

I fattori di rischio per le patologie da “overuse” sono i seguenti:
• la forza richiesta per eseguire il compito
• la postura dei segmenti articolari impiegati nell'esecuzione del compito
• la ripetitività dei gesti lavorativi, cioè la frequenza con cui azioni simili sono ripetute in sequenza
• l'inadeguato ristoro dei segmenti coinvolti nell'esecuzione del compito lavorativo, (insufficiente distribuzione di interruzioni per consentire il recupero fisiologico delle strutture biomeccaniche)

La sensazione è il processo degli organi recettori che captano l'energia dal mondo esterno, in onde luminose o sonore, e la trasformano in energia elettrica, cioè in impulsi nervosi bioelettrici.
La percezione è il processo di selezione, organizzazione e interpretazione delle informazioni
sensoriali che ci permette di riconoscere oggetti e eventi significativi.
L’interazione uomo-sistema si può suddividere in alcune fasi:
• il dispositivo di visualizzazione informa sul procedere del funzionamento del sistema,
• l'operatore acquisisce l'informazione visivamente (percezione),
• deve poi capirla e valutarla correttamente (interpretazione),
• sulla base dell’interpretazione, e tenendo conto delle proprie conoscenze, l'operatore decide
• attua la decisione mediante l'azionamento appropriato dei dispositivi di comando,
• un pannello di controllo gli indica i risultati della sua azione,
• il sistema esegue quindi il processo in base a tali risultati.

Nel caso del processo di informazione e comando, si distingue tra sistemi tradizionali e originali.
Nei sistemi tradizionali il progetto è evolutivo, in quanto ogni sistema successivo deriva dai precedenti e la conoscenza delle soluzioni già sviluppate riduce la necessità di prove e la
possibilità di commettere errori, per cui il ciclo progettazione-sviluppo può essere breve.
Nei sistemi nuovi, il processo progettuale, soprattutto nelle prime fasi, è molto concettuale: se non si vuole essere approssimativi, spesso sono necessari nuovi punti di vista, nuovi approcci, nuove tecniche e nuovi dati per sviluppare modelli analitici eservirsene prima di intraprendere il progetto dettagliato; di conseguenza il ciclo di sviluppo richiede un tempo superiore.
Nel primo caso l'approccio è orientato all'uomo, nel secondo al sistema nel suo complesso.
Nei sistemi tradizionali l'obiettivo è il miglioramento, l'ottimizzazione dell'interfaccia uomo-macchina, in quelli più innovativi si richiede di determinare il ruolo che la performance umana giocherà nel sistema e di creare l'interfaccia uomo-macchina per rendere possibile tale performance.

Aspetti generali da considerare nella progettazione delle unità uomo-sistema
1. Adattabilità al compito
2. Autoesplicatività
3. Controllabilità
4. Conformità alle attese dell’utente
5. Tolleranza degli errori
6. Adattabilità alla personalizzazione e all’apprendimento

Possiamo distinguere 3 livelli di bisogni:
• bisogni primari: esigenze di base che orientano la motivazione dell’acquisto di un oggetto.
• bisogni di qualità funzionale: modi in cui vengono assolte le esigenze primarie (ergonomia).
• bisogni di qualità estetica e simbolica: sfera dell’immagine e dei rapporti che attraverso essa si instaurano tra il soggetto, l’oggetto e l’ambiente (gradevolezza).

E’ opportuno distinguere vari tipi di bisogno:
• bisogni reali, la cui soddisfazione consente di svolgere attività complesse che incidono sulla qualità della vita e del lavoro e non si esaurisce solo nel piacere astratto del possesso
• bisogni fittizi, non derivano dal desiderio o dall’esigenza di ampliare o migliorare le proprie prestazioni, ma si riferiscono a modelli indotti dagli opinion leader e dai mass-media
• bisogni latenti, bisogni reali dell’individuo non espressi perché irraggiungibili o non coscienti
• bisogni futuri, non ancora espressi, di cui è prevedibile il manifestarsi.

Nei documenti normativi i prodotti vengono suddivisi in base
- alla loro facilità d’uso:
• facili da usare: di uso quotidiano per il cui uso sono richieste competenze ritenute normali.
• utilizzabili con istruzioni: richiedono la lettura di brevi istruzioni d’uso, apprese le quali gli utenti sono in grado di utilizzare il sistema senza ulteriori aiuti;
• utilizzabili dopo un periodo di training: richiedono un addestramento complesso e più o meno prolungato, ad esempio l’auto.

- alle caratteristiche d’uso
• uso continuativo, che richiede l’apprendimento all’uso solo all’inizio dell’utilizzo;
• uso intermittente, effettuato per periodi finiti e richiede mezzi che facilitino il riapprendimento
• uso aleatorio, effettuato casualmente all’avverarsi di particolari condizioni come le emergenze
• uso autonomo e uso sistemico: è parte funzionale di un sistema
• uso formale e uso informale: può essere utilizzato per il raggiungimento degli obiettivi istituzionali, ma può essere usato anche in modo