L'autore riconosce l'assistenza del Sig. E. Messer e del Prof. W. Laurig per il loro contributo agli aspetti biomeccanici e di progettazione, e al Prof. H. Stein e al Dr. R. Langer per il loro aiuto con gli aspetti fisiologici della lucidatura processi. La ricerca è stata supportata da una sovvenzione del Comitato per la ricerca e la prevenzione nella sicurezza e salute sul lavoro, Ministero del lavoro e degli affari sociali, Israele.
Il design dei banchi da lavoro azionati manualmente e i metodi di lavoro nell'industria della lucidatura a diamante non sono cambiati da centinaia di anni. Gli studi sulla salute sul lavoro dei lucidatori di diamanti hanno identificato alti tassi di disturbi muscoloscheletrici delle mani e delle braccia, in particolare la neuropatia ulnare al gomito. Ciò è dovuto alle elevate sollecitazioni muscoloscheletriche poste sulla parte superiore del corpo nella pratica di questa professione ad alta intensità manuale. Uno studio condotto presso il Technion Israel Institute of Technology si è rivolto all'indagine degli aspetti ergonomici e delle malattie professionali relative ai problemi di sicurezza tra gli artigiani del settore della lucidatura a diamante. I compiti in questo settore, con le sue elevate esigenze di movimenti manipolativi, includono movimenti che richiedono sforzi manuali frequenti e rapidi. Un'indagine epidemiologica condotta negli anni 1989-1992 nell'industria dei diamanti israeliana ha evidenziato che i movimenti manipolativi sperimentati nella lucidatura dei diamanti molto spesso causano gravi problemi di salute al lavoratore agli arti superiori e alla parte superiore e inferiore della schiena. Quando tali rischi professionali colpiscono i lavoratori, si produce una reazione a catena che alla fine colpisce anche l'economia del settore.
Da millenni i diamanti sono oggetto di fascino, bellezza, ricchezza e valore capitale. Abili artigiani e artisti hanno cercato, nel corso dei secoli, di creare bellezza esaltando la forma e i valori di questa forma unica di formazione di cristalli di carbonio duro. In contrasto con i continui successi della creazione artistica con la pietra nativa e l'emergere di una grande industria internazionale, ben poco è stato fatto per migliorare alcune discutibili condizioni di lavoro. Un'indagine sui musei dei diamanti in Inghilterra, Sud Africa e Israele consente di trarre la conclusione storica che il tradizionale posto di lavoro di lucidatura non è cambiato da centinaia di anni. I tipici strumenti di lucidatura diamantati, banco di lavoro e processi di lavoro sono descritti da Vleeschdrager (1986) e sono stati trovati universalmente comuni a tutte le configurazioni di lucidatura.
La valutazione ergonomica eseguita presso le strutture di produzione dei diamanti indica una grande mancanza di progettazione ingegneristica della postazione di lucidatura, che causa mal di schiena e stress al collo e alle braccia a causa della postura di lavoro. Uno studio sui micromovimenti e un'analisi biomeccanica dei modelli di movimento coinvolti nella professione di lucidatrice a diamante indicano movimenti estremamente intensi della mano e del braccio che comportano un'elevata accelerazione, movimenti rapidi e un elevato grado di ripetitività in cicli di breve periodo. Un sondaggio sui sintomi dei lucidatori diamantati ha indicato che il 45% dei lucidatori aveva meno di 40 anni e, sebbene rappresentino una popolazione giovane e sana, il 64% ha riportato dolore alle spalle, il 36% dolore alla parte superiore del braccio e il 27% dolore nella parte inferiore del braccio. L'atto di lucidatura viene eseguito sotto un'ampia quantità di pressione "mano sull'utensile" che viene applicata a un disco di lucidatura vibrante.
La prima descrizione nota di una postazione per la lucidatura dei diamanti fu data nel 1568 dall'orafo italiano Benvenuto Cellini, che scrisse: "Un diamante viene sfregato contro un altro fino a quando, per reciproca abrasione, entrambi assumono una forma che l'abile lucidatore desidera ottenere". La descrizione di Cellini potrebbe essere scritta oggi: il ruolo dell'operatore umano non è cambiato in questi 400 anni. Se si esaminano le routine di lavoro, gli strumenti manuali e la natura delle decisioni coinvolte nel processo, si può vedere che anche il rapporto utente-macchina è cambiato poco. Questa situazione è unica nella maggior parte dei settori in cui si sono verificati enormi cambiamenti con l'ingresso dell'automazione, della robotica e dei sistemi informatici; questi hanno cambiato completamente il ruolo del lavoratore nel mondo di oggi. Tuttavia, il ciclo di lavoro della lucidatura si è rivelato molto simile, non solo in Europa, dove è iniziata l'attività di lucidatura, ma nella maggior parte delle industrie di tutto il mondo, sia in strutture avanzate negli Stati Uniti, in Belgio o in Israele, specializzate in geometrie fantasiose. e prodotti diamantati di valore superiore, o le strutture in India, Cina e Tailandia, che generalmente producono forme popolari e prodotti di valore medio.
Il processo di lucidatura si basa sulla molatura del diamante grezzo fissato sulla polvere di diamante legata alla superficie del disco di lucidatura. A causa della sua durezza, solo la molatura per attrito contro materiale di carbonio simile è efficace nel manipolare la forma del diamante fino alla sua finitura geometrica e brillante. L'hardware della postazione di lavoro è composto da due gruppi fondamentali di elementi: i meccanismi della postazione di lavoro e gli strumenti portatili. Il primo gruppo comprende un motore elettrico, che fa ruotare un disco lucidante su un albero cilindrico verticale, forse con un unico azionamento diretto; un solido tavolo piatto che circonda il disco lucidante; una panca e una fonte di luce. Gli strumenti manuali di manovra sono costituiti da un portadiamante (o codolo) che accoglie la pietra grezza durante tutte le fasi di lucidatura e viene solitamente tenuto nel palmo della mano sinistra. L'opera è ingrandita con una lente convessa tenuta tra il primo, il secondo e il terzo dito della mano destra e vista con l'occhio sinistro. Questo metodo operativo è imposto da un rigoroso processo di addestramento che nella maggior parte dei casi non tiene conto della manualità. Durante il lavoro la lucidatrice assume una postura reclinata, premendo il supporto contro il disco abrasivo. Questa postura richiede l'appoggio delle braccia sul piano di lavoro per stabilizzare le mani. Di conseguenza, il nervo ulnare è vulnerabile alle lesioni esterne a causa della sua posizione anatomica. Tale infortunio è comune tra i lucidatori di diamanti ed è stato accettato come malattia professionale sin dagli anni '1950. Il numero di lucidatori in tutto il mondo oggi è di circa 450,000, di cui circa il 75% si trova in Estremo Oriente, principalmente in India, che ha notevolmente ampliato la sua industria dei diamanti negli ultimi due decenni. L'atto di lucidatura viene eseguito manualmente, con ciascuna delle sfaccettature del diamante prodotta da lucidatori addestrati e abili rispetto a una certa parte della geometria della pietra. I lucidatori sono una netta maggioranza della forza artigianale del diamante, che costituisce circa l'80% della forza lavoro complessiva del settore. Pertanto, la maggior parte dei rischi professionali di questo settore può essere affrontata migliorando il funzionamento della stazione di lucidatura a diamante.
L'analisi dei modelli di movimento coinvolti nella lucidatura mostra che la routine di lucidatura consiste di due subroutine: una routine più semplice chiamata ciclo di lucidatura, che rappresenta l'operazione di lucidatura diamantata di base, e una più importante chiamata ciclo di sfaccettatura, che comporta un'ispezione finale e un cambiamento della posizione della pietra nel supporto. La procedura complessiva comprende quattro elementi di base del lavoro:
- Lucidatura. Questa è semplicemente l'effettiva operazione di lucidatura.
- Ispezione. Ogni pochi secondi l'operatore, utilizzando una lente d'ingrandimento, ispeziona visivamente i progressi compiuti sulla sfaccettatura levigata.
- Dop regolatorit. Viene effettuata una regolazione angolare della testa del portadiamante (dop).
- Cambio di pietra. L'atto di cambiare sfaccettatura, che viene eseguito ruotando il diamante di un angolo predeterminato. Ci vogliono circa 25 ripetizioni di questi quattro elementi per lucidare la sfaccettatura di un diamante. Il numero di tali ripetizioni dipende da fattori quali l'età dell'operatore, la durezza e le caratteristiche della pietra, l'ora del giorno (dovuta all'affaticamento dell'operatore) e così via. In media, ogni ripetizione richiede circa quattro secondi. Uno studio di micromovimenti eseguito sul processo di lucidatura e sulla metodologia utilizzata è fornito da Gilad (1993).
Due degli elementi - lucidatura e ispezione - vengono eseguiti in posizioni di lavoro relativamente statiche, mentre le cosiddette azioni "mano per lucidare" (da H a P) e "mano per ispezionare" (da H a I) richiedono movimenti brevi e veloci della spalla , gomito e polso. La maggior parte dei movimenti effettivi di entrambe le mani vengono eseguiti mediante flessione ed estensione del gomito e pronazione e supinazione del gomito. La postura del corpo (schiena e collo) e tutti gli altri movimenti tranne la deviazione del polso sono relativamente invariati durante il normale lavoro. Il portapietre, che è costituito da un'asta d'acciaio a sezione quadrata, viene tenuto in modo da premere sui vasi sanguigni e sull'osso, il che può provocare una riduzione del flusso sanguigno all'anulare e al mignolo. La mano destra tiene la lente d'ingrandimento per tutto il ciclo di lucidatura, esercitando una pressione isometrica sulle tre prime dita. Per la maggior parte del tempo le mani destra e sinistra seguono schemi di movimento paralleli, mentre nel movimento "mano per macinare" la mano sinistra conduce e la mano destra inizia a muoversi dopo un breve ritardo, e nel movimento "mano per ispezionare" l'ordine è invertito. I compiti per la mano destra comportano tenere la lente d'ingrandimento sull'occhio sinistro che ispeziona mentre si sostiene la mano sinistra (flessione del gomito) o esercitare pressione sulla testa del supporto del diamante per una migliore molatura (estensione del gomito). Questi rapidi movimenti si traducono in rapide accelerazioni e decelerazioni che si concludono con un posizionamento molto preciso della pietra sulla mola, che richiede un alto livello di destrezza manuale. Va notato che ci vogliono lunghi anni per diventare abili al punto in cui i movimenti di lavoro sono riflessi quasi incorporati eseguiti automaticamente.
A prima vista, la lucidatura a diamante è un compito semplice e diretto, e in un certo senso lo è, ma richiede molta abilità ed esperienza. A differenza di tutte le altre industrie, dove la materia prima e lavorata è controllata e prodotta secondo specifiche esatte, il diamante grezzo non è omogeneo e ogni cristallo di diamante, grande o piccolo, deve essere controllato, classificato e trattato individualmente. Oltre alla necessaria abilità manuale, il lucidatore deve prendere decisioni operative in ogni fase di lucidatura. Come risultato dell'ispezione visiva, devono essere prese decisioni su fattori quali correzione spaziale angolare - un giudizio tridimensionale - quantità e durata della pressione da applicare, posizionamento angolare della pietra, punto di contatto sul disco di molatura, tra gli altri . Devono essere considerati molti punti significativi, tutti nel tempo medio di quattro secondi. è importante comprendere questo processo decisionale quando si progettano i miglioramenti.
Prima di poter passare alla fase in cui l'analisi del movimento può essere utilizzata per stabilire migliori criteri ergonomici di progettazione e ingegneria per una postazione di lavoro di lucidatura, è necessario essere consapevoli di ulteriori aspetti coinvolti in questo sistema unico utente-macchina. In questa era post-automazione, troviamo ancora la parte produttiva dell'industria dei diamanti di successo e in espansione quasi non toccata dagli enormi progressi tecnologici compiuti negli ultimi decenni. Mentre quasi tutti gli altri settori dell'industria hanno subito continui cambiamenti tecnologici che hanno definito non solo i metodi di produzione ma anche i prodotti stessi, l'industria dei diamanti è rimasta praticamente statica. Una ragione plausibile di questa stabilità potrebbe essere il fatto che né il prodotto né il mercato sono cambiati nel corso dei secoli. Il design e le forme dei diamanti sono rimasti praticamente invariati. Dal punto di vista commerciale, non c'era motivo di cambiare il prodotto oi metodi. Inoltre, poiché la maggior parte del lavoro di lucidatura viene svolto in subappalto a singoli lavoratori, l'industria non ha avuto problemi a regolare la forza lavoro, adeguando il flusso di lavoro e l'offerta di diamanti grezzi in base alle fluttuazioni del mercato. Finché non cambiano i metodi di produzione, non cambierà neanche il prodotto. Una volta che l'industria dei diamanti adotterà l'uso di tecnologia e automazione più avanzate, il prodotto cambierà, con una maggiore varietà di forme disponibili sul mercato. Ma un diamante ha ancora una qualità mistica che lo distingue dagli altri prodotti, un valore che potrebbe diminuire quando viene considerato semplicemente come un altro oggetto prodotto in serie. Recentemente, però, le pressioni del mercato e l'arrivo di nuovi centri di produzione, soprattutto in Estremo Oriente, stanno sfidando i vecchi centri europei. Questi stanno costringendo l'industria a esaminare nuovi metodi e sistemi di produzione e il ruolo dell'operatore umano.
Quando si pensa di migliorare la postazione di lucidatura, bisogna considerarla come parte di un sistema macchina-utente governato da tre fattori principali: il fattore umano, il fattore tecnologico e il fattore business. Un nuovo design che tenga conto dei principi ergonomici fornirà un trampolino di lancio verso una migliore cella di produzione nel senso ampio del termine, che significa comfort durante lunghe ore di lavoro, un prodotto di migliore qualità e ritmi di produzione più elevati. Sono stati presi in considerazione due diversi approcci progettuali. Uno prevede una riprogettazione della postazione di lavoro esistente, con il lavoratore affidato agli stessi compiti da svolgere. Il secondo approccio consiste nell'esaminare l'attività di lucidatura in modo imparziale, mirando a una stazione totale ea un design dell'attività ottimali. Una progettazione totale non dovrebbe basarsi sull'attuale postazione di lavoro come input ma sul futuro compito di lucidatura, generando soluzioni progettuali che integrino e ottimizzino le esigenze dei tre fattori di sistema sopra menzionati.
Allo stato attuale, l'operatore umano esegue la maggior parte dei compiti coinvolti nell'atto di lucidatura. Questi compiti eseguiti dall'uomo si basano sul "riempimento" e sull'esperienza lavorativa. Si tratta di un complesso processo psicofisiologico, solo parzialmente cosciente, basato su input per tentativi ed errori che consente a un operatore di eseguire operazioni complesse con una buona previsione dell'esito. Durante periodici cicli di lavoro quotidiani di migliaia di movimenti identici, il “riempimento” si manifesta nell'operazione uomo-automatica della memoria motoria eseguita con grande precisione. Per ciascuno di questi movimenti automatici, vengono apportate minuscole correzioni in risposta al feedback ricevuto dai sensori umani, come gli occhi, e i sensori di pressione. In qualsiasi futura postazione di lucidatura a diamante queste attività continueranno ad essere eseguite in modo diverso. Per quanto riguarda il materiale stesso, nell'industria dei diamanti, a differenza della maggior parte delle altre industrie, il valore relativo della materia prima è molto alto. Questo fatto spiega l'importanza di sfruttare al massimo il volume del diamante grezzo (o peso della pietra) per ottenere la pietra netta più grande possibile dopo la lucidatura. Questa enfasi è fondamentale in tutte le fasi della lavorazione del diamante. Produttività ed efficienza non si misurano solo in base al tempo, ma anche alle dimensioni e alla precisione raggiunte.
I quattro elementi di lavoro ripetitivi – “lucidare”, “mano per ispezionare”, “ispezionare” e “mano per lucidare” – come eseguiti nell'atto di lucidatura, possono essere classificati nelle tre principali categorie di compiti: compiti motori per elementi di movimento, compiti visivi compiti come elementi sensoriali e controllo e gestione come elementi decisionali. Gilad e Messer (1992) discutono considerazioni progettuali per una postazione di lavoro ergonomica. La figura 1 presenta uno schema di una cella di lucidatura avanzata. Viene indicata solo la costruzione generale, poiché i dettagli di tale progetto sono custoditi come un "saper fare" professionalmente ristretto. Il termine cella di lucidatura viene utilizzato poiché questo sistema utente-macchina include un approccio totalmente diverso alla lucidatura dei diamanti. Oltre ai miglioramenti ergonomici, il sistema è costituito da dispositivi meccanici e optoelettronici che consentono la produzione simultanea da tre a cinque pietre. Parte delle attività visive e di controllo sono state trasferite agli operatori tecnici e la gestione della cella di produzione è mediata tramite un'unità di visualizzazione che fornisce informazioni momentanee su geometria, peso e movimenti operativi opzionali al fine di supportare azioni operative ottimali. Un tale progetto porta la stazione di lavoro di lucidatura a fare qualche passo avanti nella modernizzazione, incorporando un sistema esperto e un sistema di controllo visivo per sostituire l'occhio umano in tutti i lavori di routine. Gli operatori saranno comunque in grado di intervenire in qualsiasi momento, impostare dati ed esprimere giudizi umani sulle prestazioni della macchina. Il manipolatore meccanico e il sistema esperto formeranno un sistema a circuito chiuso in grado di eseguire tutte le attività di lucidatura. La movimentazione dei materiali, il controllo qualità e l'approvazione finale rimarranno comunque a carico dell'operatore. In questa fase di un sistema avanzato, sarebbe opportuno considerare l'impiego di una tecnologia superiore come una lucidatrice laser. Al momento, i laser vengono ampiamente utilizzati per segare e tagliare i diamanti. L'utilizzo di un sistema tecnologicamente avanzato cambierà radicalmente la descrizione del compito umano. La necessità di lucidatori esperti diminuirà fino a quando non si occuperanno solo della lucidatura di diamanti più grandi e di alto valore, probabilmente con supervisione.
Figura 1. Rappresentazione schematica di una cella di lucidatura
