L'auteur remercie M. E. Messer et le professeur W. Laurig pour leur contribution aux aspects biomécaniques et de conception, et au professeur H. Stein et au Dr R. Langer pour leur aide dans les aspects physiologiques du polissage. traiter. La recherche a été financée par une subvention du Comité pour la recherche et la prévention en matière de sécurité et de santé au travail, ministère du Travail et des Affaires sociales, Israël.
La conception des bancs de travail à commande manuelle et les méthodes de travail dans l'industrie du polissage des diamants n'ont pas changé depuis des centaines d'années. Des études sur la santé au travail des polisseurs de diamants ont identifié des taux élevés de troubles musculo-squelettiques des mains et des bras, en particulier de neuropathie ulnaire au niveau du coude. Celles-ci sont dues aux fortes sollicitations musculo-squelettiques exercées sur le haut du corps dans l'exercice de ce métier à forte intensité manuelle. Une étude menée au Technion Israel Institute of Technology s'est penchée sur l'étude des aspects ergonomiques et des maladies professionnelles liées aux problèmes de sécurité chez les artisans de l'industrie du polissage des diamants. Les tâches de cette industrie, avec ses exigences élevées en mouvements de manipulation, incluent des mouvements qui nécessitent des efforts fréquents et rapides de la main. Une étude épidémiologique menée au cours des années 1989-1992 dans l'industrie israélienne du diamant a souligné que les mouvements de manipulation rencontrés dans le polissage des diamants causent très souvent de graves problèmes de santé au travailleur dans les membres supérieurs et dans le haut et le bas du dos. Lorsque de tels risques professionnels affectent les travailleurs, ils produisent une réaction en chaîne qui finit par affecter également l'économie de l'industrie.
Depuis des milliers d'années, les diamants sont des objets de fascination, de beauté, de richesse et de valeur capitale. Des artisans et des artistes habiles ont essayé, à travers les âges, de créer de la beauté en améliorant la forme et les valeurs de cette forme unique de formation de cristaux de carbone dur. Contrairement aux réalisations continues de la création artistique avec la pierre indigène et à l'émergence d'une grande industrie internationale, très peu a été fait pour améliorer certaines conditions de travail discutables. Une étude des musées du diamant en Angleterre, en Afrique du Sud et en Israël permet de tirer la conclusion historique que le lieu de travail traditionnel du polissage n'a pas changé depuis des centaines d'années. Les outils de polissage au diamant typiques, le banc de travail et les processus de travail sont décrits par Vleeschdrager (1986), et ils se sont avérés universellement communs à toutes les configurations de polissage.
L'évaluation ergonomique effectuée dans les installations de fabrication de diamants indique un grand manque de conception technique du poste de travail de polissage, ce qui provoque des maux de dos et un stress au niveau du cou et des bras en raison de la posture de travail. Une étude de micromouvement et une analyse biomécanique des modèles de mouvement impliqués dans la profession de polissage de diamants indiquent des mouvements extrêmement intenses des mains et des bras qui impliquent une accélération élevée, des mouvements rapides et un grand degré de répétitivité dans des cycles de courte durée. Une enquête sur les symptômes des polisseurs de diamants a indiqué que 45 % des polisseurs avaient moins de 40 ans, et bien qu'ils représentent une population jeune et en bonne santé, 64 % ont signalé des douleurs aux épaules, 36 % des douleurs dans le haut du bras et 27 % des douleurs. dans l'avant-bras. L'acte de polissage est effectué sous une pression importante de la « main sur l'outil » qui est appliquée à un disque de polissage vibrant.
La première description connue d'un poste de travail de polissage de diamants a été donnée en 1568 par l'orfèvre italien Benvenuto Cellini, qui a écrit : « Un diamant est frotté contre un autre jusqu'à ce que, par abrasion mutuelle, les deux prennent une forme que le polisseur qualifié souhaite obtenir. La description de Cellini aurait pu être écrite aujourd'hui : le rôle de l'opérateur humain n'a pas changé au cours de ces 400 ans. Si l'on examine les routines de travail, les outils à main et la nature des décisions impliquées dans le processus, on peut voir que la relation utilisateur-machine n'a également guère changé. Cette situation est unique parmi la plupart des industries où d'énormes changements se sont produits avec l'entrée de l'automatisation, de la robotique et des systèmes informatiques ; ceux-ci ont complètement changé le rôle du travailleur dans le monde d'aujourd'hui. Pourtant, le cycle de travail du polissage s'est avéré très similaire, non seulement en Europe, où l'artisanat du polissage a commencé, mais dans la plupart des industries du monde entier, que ce soit dans des installations de pointe aux États-Unis, en Belgique ou en Israël, spécialisées dans la géométrie de fantaisie. et des produits diamantés de valeur supérieure, ou les installations en Inde, en Chine et en Thaïlande, qui produisent généralement des formes populaires et des produits de valeur moyenne.
Le processus de polissage est basé sur le meulage du diamant brut fixé sur de la poussière de diamant liée à la surface du disque de polissage. En raison de sa dureté, seul le meulage par frottement contre un matériau carboné similaire est efficace pour manipuler la forme du diamant jusqu'à sa finition géométrique et brillante. Le matériel du poste de travail est composé de deux groupes d'éléments de base : les mécanismes du poste de travail et les outils portatifs. Le premier groupe comprend un moteur électrique, qui fait tourner un disque de polissage sur un arbre cylindrique vertical, éventuellement par un seul entraînement direct ; une table plate solide qui entoure le disque de polissage ; une banquette et une source de lumière. Les outils de travail portatifs consistent en un porte-diamant (ou soie) qui abrite la pierre brute pendant toutes les phases de polissage et est généralement tenu dans la paume gauche. L'œuvre est agrandie avec une lentille convexe qui est tenue entre les premier, deuxième et troisième doigts de la main droite et vue avec l'œil gauche. Ce mode de fonctionnement est imposé par un entraînement strict qui dans la plupart des cas ne tient pas compte de la latéralité. Pendant le travail, la polisseuse adopte une position inclinée, en appuyant le support sur le disque de meulage. Cette posture nécessite l'appui des bras sur la table de travail afin de stabiliser les mains. En conséquence, le nerf cubital est vulnérable aux lésions externes en raison de sa position anatomique. Une telle blessure est fréquente chez les polisseurs de diamants et est reconnue comme une maladie professionnelle depuis les années 1950. Le nombre de polisseurs dans le monde est aujourd'hui d'environ 450,000 75, dont environ 80 % sont situés en Extrême-Orient, principalement en Inde, qui a considérablement développé son industrie du diamant au cours des deux dernières décennies. L'acte de polissage est fait manuellement, chacune des facettes du diamant étant produite par des polisseurs formés et qualifiés par rapport à une certaine partie de la géométrie de la pierre. Les polisseurs représentent une nette majorité de la main-d'œuvre artisanale du diamant, représentant environ XNUMX % de la main-d'œuvre globale de l'industrie. Par conséquent, la plupart des risques professionnels de cette industrie peuvent être traités en améliorant le fonctionnement du poste de travail de polissage de diamants.
L'analyse des modèles de mouvement impliqués dans le polissage montre que la routine de polissage se compose de deux sous-routines : une routine plus simple appelée cycle de polissage, qui représente l'opération de polissage de base du diamant, et une plus importante appelée cycle de facettes, qui implique une inspection finale et un changement de position de la pierre dans le support. La procédure globale comprend quatre éléments de travail de base :
- Polissage. Il s'agit simplement de l'opération de polissage proprement dite.
- Inspection. Toutes les quelques secondes, l'opérateur, à l'aide d'une loupe, inspecte visuellement l'avancement de la facette polie.
- Ajusteurs Dopt. Un réglage angulaire est effectué sur la tête du porte-diamant (dop).
- Changement de pierre. L'acte de changer de facette, qui se fait en tournant le diamant d'un angle prédéterminé. Il faut environ 25 répétitions de ces quatre éléments pour polir la facette d'un diamant. Le nombre de ces répétitions dépend d'aspects tels que l'âge de l'opérateur, la dureté et les caractéristiques de la pierre, l'heure de la journée (en raison de la fatigue de l'opérateur), etc. En moyenne, chaque répétition prend environ quatre secondes. Une étude de micromouvement réalisée sur le processus de polissage et la méthodologie utilisée est donnée par Gilad (1993).
Deux des éléments, le polissage et l'inspection, sont réalisés dans des postures de travail relativement statiques tandis que les actions dites « main pour polir » (H vers P) et « main pour inspecter » (H vers I) nécessitent des mouvements courts et rapides de l'épaule. , coude et poignet. La plupart des mouvements réels des deux mains sont effectués par flexion et extension du coude et pronation et supination du coude. La posture du corps (dos et cou) et tous les autres mouvements, à l'exception de la déviation du poignet, sont relativement inchangés pendant le travail normal. Le support de pierre, qui est constitué d'une tige d'acier à section carrée, est maintenu de manière à appuyer sur les vaisseaux sanguins et les os, ce qui peut entraîner une réduction du flux sanguin vers l'annulaire et les petits doigts. La main droite tient la loupe tout au long du cycle de polissage en exerçant une pression isométrique sur les trois premiers doigts. La plupart du temps, les mains droite et gauche suivent des schémas de mouvement parallèles, tandis que dans le mouvement "main pour moudre", la main gauche mène et la main droite commence à bouger après un court délai, et dans le mouvement "main pour inspecter", l'ordre est inversé. Les tâches de la main droite consistent soit à tenir la loupe contre l'œil gauche d'inspection tout en soutenant la main gauche (flexion du coude), soit à exercer une pression sur la tête du porte-diamant pour un meilleur meulage (extension du coude). Ces mouvements rapides se traduisent par des accélérations et des décélérations rapides qui aboutissent à un placement très précis de la pierre sur le disque de meulage, ce qui nécessite une grande dextérité manuelle. Il convient de noter qu'il faut de longues années pour devenir compétent au point où les mouvements de travail sont presque des réflexes intégrés exécutés automatiquement.
À première vue, le polissage au diamant est une tâche simple et directe, et d'une certaine manière, mais cela nécessite beaucoup de compétences et d'expérience. Contrairement à toutes les autres industries, où les matières premières et transformées sont contrôlées et fabriquées selon des spécifications précises, le diamant brut n'est pas homogène et chaque cristal de diamant, grand ou petit, doit être contrôlé, catégorisé et traité individuellement. Outre les compétences manuelles nécessaires, le polisseur doit prendre des décisions opérationnelles à chaque phase de polissage. À la suite de l'inspection visuelle, des décisions doivent être prises sur des facteurs tels que la correction spatiale angulaire - un jugement tridimensionnel - la quantité et la durée de la pression à appliquer, le positionnement angulaire de la pierre, le point de contact sur le disque de meulage, entre autres . De nombreux points importants sont à considérer, le tout dans un temps moyen de quatre secondes. il est important de comprendre ce processus de prise de décision lorsque des améliorations sont conçues.
Avant de pouvoir passer au stade où l'analyse du mouvement peut être utilisée pour définir de meilleurs critères de conception et d'ingénierie ergonomiques pour un poste de travail de polissage, il faut être conscient d'autres aspects encore impliqués dans ce système utilisateur-machine unique. En cette ère post-automatisation, nous trouvons encore la partie production de l'industrie du diamant prospère et en expansion presque épargnée par les énormes progrès technologiques réalisés au cours des dernières décennies. Alors que presque tous les autres secteurs de l'industrie ont subi des changements technologiques continus qui ont défini non seulement les méthodes de production mais aussi les produits eux-mêmes, l'industrie du diamant est restée pratiquement statique. Une raison plausible de cette stabilité peut être le fait que ni le produit ni le marché n'ont changé à travers les âges. La conception et les formes des diamants sont restées pratiquement inchangées. D'un point de vue commercial, il n'y avait aucune raison de changer le produit ou les méthodes. De plus, comme la plupart des travaux de polissage sont effectués en sous-traitance à des travailleurs individuels, l'industrie n'a eu aucun problème à réguler la main-d'œuvre, à ajuster le flux de travail et l'approvisionnement en diamants bruts en fonction des fluctuations du marché. Tant que les méthodes de production ne changent pas, le produit ne changera pas non plus. Une fois que l'utilisation d'une technologie et d'une automatisation plus avancées sera adoptée par l'industrie du diamant, le produit changera, avec une plus grande variété de formes disponibles sur le marché. Mais un diamant a toujours une qualité mystique qui le distingue des autres produits, une valeur qui peut bien diminuer lorsqu'il est considéré comme un simple autre article produit en série. Récemment cependant, les pressions du marché et l'arrivée de nouveaux centres de production, principalement en Extrême-Orient, défient les anciens centres européens établis. Celles-ci obligent l'industrie à examiner de nouvelles méthodes et systèmes de production et le rôle de l'opérateur humain.
Lorsqu'on envisage d'améliorer le poste de polissage, il faut le considérer comme faisant partie d'un système utilisateur-machine régi par trois facteurs principaux : le facteur humain, le facteur technologique et le facteur commercial. Une nouvelle conception tenant compte des principes ergonomiques sera un tremplin vers une meilleure cellule de production au sens large, synonyme de confort sur de longues heures de travail, d'une meilleure qualité de produit et de cadences de production plus élevées. Deux approches de conception différentes ont été envisagées. L'une implique une refonte du poste de travail existant, avec le travailleur donné les mêmes tâches à effectuer. La deuxième approche consiste à examiner la tâche de polissage de manière impartiale, en visant une conception optimale de la station totale et de la tâche. Une conception totale ne doit pas être basée sur le poste de travail actuel comme entrée, mais sur la future tâche de polissage, générant des solutions de conception qui intègrent et optimisent les besoins des trois facteurs système mentionnés ci-dessus.
À l'heure actuelle, l'opérateur humain effectue la plupart des tâches impliquées dans l'acte de polissage. Ces tâches exécutées par l'homme reposent sur le «remplissage» et l'expérience de travail. Il s'agit d'un processus psychophysiologique complexe, seulement partiellement conscient, basé sur une entrée par essais et erreurs qui permet à un opérateur d'exécuter des opérations complexes avec une bonne prédiction du résultat. Au cours de cycles de travail quotidiens périodiques de milliers de mouvements identiques, le "remplissage" se manifeste dans le fonctionnement humain-automatique de la mémoire motrice exécuté avec une grande précision. Pour chacun de ces mouvements automatiques, de minuscules corrections sont apportées en réponse aux informations reçues des capteurs humains, comme les yeux, et les capteurs de pression. Dans tout futur poste de travail de polissage de diamants, ces tâches continueront d'être effectuées d'une manière différente. Quant au matériau lui-même, dans l'industrie du diamant, contrairement à la plupart des autres industries, la valeur relative de la matière première est très élevée. Ce fait explique l'importance d'utiliser au maximum le volume du diamant brut (ou le poids de la pierre) afin d'obtenir la plus grosse pierre nette possible après le polissage. Cet accent est primordial à toutes les étapes du traitement du diamant. La productivité et l'efficacité ne se mesurent pas seulement par rapport au temps, mais aussi par la taille et la précision atteintes.
Les quatre éléments de travail répétitifs – « polir », « inspecter à la main », « inspecter » et « polir à la main » – tels qu'exécutés dans l'acte de polissage, peuvent être classés dans les trois principales catégories de tâches : tâches motrices pour les éléments de mouvement, tâches visuelles les tâches en tant qu'éléments de détection, et le contrôle et la gestion en tant qu'éléments de contenu décisionnel. Gilad et Messer (1992) discutent des considérations de conception pour un poste de travail ergonomique. La figure 1 présente un aperçu d'une cellule de polissage avancée. Seule la construction générale est indiquée, puisque les détails d'une telle conception sont protégés en tant que "savoir-faire" professionnellement restreint. Le terme cellule de polissage est utilisé car ce système utilisateur-machine comprend une approche totalement différente du polissage des diamants. En plus des améliorations ergonomiques, le système se compose de dispositifs mécaniques et optoélectroniques qui permettent la fabrication de trois à cinq pierres en même temps. Une partie des tâches visuelles et de contrôle a été transférée aux opérateurs techniques et la gestion de la cellule de production est médiatisée via une unité d'affichage qui fournit des informations momentanées sur la géométrie, le poids et les mouvements de fonctionnement facultatifs afin de soutenir les actes de fonctionnement optimaux. Une telle conception fait avancer le poste de polissage de quelques pas vers la modernisation, incorporant un système expert et un système de contrôle visuel pour remplacer l'œil humain dans tous les travaux de routine. Les opérateurs pourront toujours intervenir à tout moment, configurer des données et porter des jugements humains sur les performances de la machine. Le manipulateur mécanique et le système expert formeront un système en boucle fermée capable d'effectuer toutes les tâches de polissage. La manutention du matériel, le contrôle de la qualité et l'approbation finale incomberont toujours à l'exploitant. A ce stade d'un système avancé, il serait approprié d'envisager l'emploi d'une technologie plus élevée telle qu'un polisseur laser. À l'heure actuelle, les lasers sont largement utilisés pour scier et tailler les diamants. L'utilisation d'un système technologiquement avancé changera radicalement la description de la tâche humaine. Le besoin de polisseurs qualifiés diminuera jusqu'à ce qu'ils ne s'occupent que du polissage de diamants plus gros et de la plus haute valeur, probablement sous supervision.
Figure 1. Présentation schématique d'une cellule de polissage
