Dans le contexte de l'industrie 5.0, la conception centrée sur l'humain est une priorité pour améliorer à la fois la performance et le bien-être des opérateurs dans les environnements industriels. Ce projet vise à développer et valider des outils numériques intégrant des facteurs humains (ergonomie, charge cognitive) et des indicateurs de performance pour optimiser la conception et l'évolution des systèmes sociotechniques industriels. L'utilisation de technologies telles que la réalité virtuelle (RV) et les jumeaux numériques (DT) permet d'anticiper les risques ergonomiques, des troubles musculosquelettiques (TMS), et de favoriser une approche itérative de conception.
L'objectif principal est de concevoir un cadre méthodologique et des outils permettant une évaluation simultanée des aspects ergonomiques et de performance des systèmes industriels. La méthodologie repose sur une approche interdisciplinaire combinant revue de littérature, développement d'outils numériques et validation expérimentale en collaboration avec des entreprises industrielles, notamment des PME. Les résultats attendus incluent la création de méthodologies intégrées pour la conception et la reconfiguration des environnements industriels, une meilleure prise en compte des facteurs humains et une amélioration des conditions de travail. Ce projet s’inscrit dans les activités de l’équipe CSIP, centrées sur l’innovation dans la conception de systèmes industriels durables et s’appuie sur des projets précédents de l’équipe.
L’industrie 5.0 promeut une symbiose entre avancées technologiques et bien-être humain. Cependant, l’introduction de nouvelles technologies (robotique, IoT) accroît les risques ergonomiques, notamment les TMS. Les méthodes traditionnelles d’évaluation (observations, entretiens) manquent d’objectivité, tandis que les modèles humains numériques (DHM) négligent les variations comportementales individuelles. Des technologies comme la réalité virtuelle (RV) et les jumeaux numériques (DT) offrent des voies prometteuses pour intégrer les considérations ergonomiques dès le début des processus de conception. La RV par sa capacité à simuler numériquement les processus industriels et les interactions homme-machine, créant ainsi de nouvelles possibilités d'analyse ergonomique. Elle permet des évaluations ergonomiques précoces en simulant des postes de travail et des systèmes de production avant leur mise en œuvre physique. Mais également en permettant la recherche des solutions adaptés lors de la transformation de systèmes industriels existants.
Contexte et Enjeux
Plusieurs études démontrent que la RV en combinaison avec d'autres outils numériques tels que les systèmes de capture de mouvement (mocap) ou des capteurs psycho-physiologiques ont été utilisés efficacement dans des industries à grande échelle pour optimiser les conditions ergonomiques. En plus, les capteurs psycho-physiologiques (e.g. oculométrie, fréquence cardiaque, conductivité électrodermale) permettent de recueillir des informations sur l’état physique et cognitive des opérateurs lors de la réalisation de leur activité. Ces informations intégrées dans des Human Digital Twins (i.e. jumeaux numériques dans lesquels l’entité jumelée est l’humain) permettront d’adapter de façon dynamique les situations de travail pour préserver la santé et sécurité des travailleurs.
Malgré le potentiel de la RV, une analyse systématique de la littérature souligne la sous-utilisation de ces technologies dans les secteurs autres que l'automobile et la fabrication à grande échelle. L'absence d'un cadre solide pour les processus de conception soutenus par la RV a entravé son adoption. Ainsi, la RV est encore sous-utilisée dans les PME, en partie à cause de la complexité et du coût de la mise en place de simulations et du manque de cadres méthodologiques qui soutiennent leurs processus de conception.
Ce projet vise à combler ces lacunes en développant un cadre de RV adapté aux entreprises industrielles. Ce cadre permettra de simuler des scénarios ergonomiques dans les systèmes industriels, ce qui facilitera la conception itérative et réduira le besoin de prototypes physiques coûteux. En outre, le projet vise à fournir des outils d'analyse ergonomique, permettant aux entreprises de prendre des décisions fondées sur des données afin d'améliorer les conditions de travail et la productivité.
Objectifs scientifiques :
1. Formalisation d’un cadre conceptuel
o Définir les dimensions clés des facteurs humains et des indicateurs de performance pertinents pour les systèmes sociotechniques industriels.
o Modéliser les interactions entre ces dimensions et leur impact sur la conception et l’exploitation des systèmes industriels.
2. Développement d’outils numériques pour le diagnostic intégré
o Concevoir des méthodologies et des outils permettant d’évaluer simultanément les aspects humains (ergonomie, charge cognitive, acceptabilité, etc.) et la performance des systèmes (efficience, flexibilité, robustesse, etc.).
o Développer une approche d’intégration de ces outils dans les processus de conception et de reconfiguration des systèmes industriels.
3. Validation des outils et application sur des cas industriels
o Expérimenter et affiner les outils développés en partenariat avec des entreprises industrielles, notamment des PME.
o Évaluer la pertinence et l’efficacité des outils dans des contextes variés (industrie manufacturière, logistique, etc.).
o Identifier les leviers et freins à leur adoption.
Pour plus de détails sur le sujet voir :
Le candidat devra avoir une formation de type Master en Génie Industriel ou STAPS-IEAP Ergonomie, Mouvement, Prévention (EMP), des expertises soit en modélisation biomécanique soit en modélisation pour la RV seront un plus.
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