Biomechanical Simulation Approach to Identification, Evaluation, and Intervention of Ergonomic Risk of Reinforced Concrete Work

Abstract

Construction work is highly labor-intensive requires repetitive movement and heavy manual handling in an awkward position, which occurs work-related musculoskeletal disorders (WMSDs) with high probability. Even though defining the cause of WMSDs by posture has been an important issue, previous research with questionnaires and quick ergonomic assessment tools was still limited due to its subjective and technical issues. In addition, studies of a newly proposed posture assessment approach with 3d pose estimation mainly were focused on technique rather than holistically reviewing frequently practiced postures. Thus, this study aimed to define postures and activities that dedicate WMSDs and the effectiveness of ergonomic intervention strategies to define the possibility of safety improvement in work-related postures. For the assessment, reinforced concrete trades were selected. A total 36 work-related posture from 9 activities from three trades and 11 postures from hazard interventions that could be applicable at each activity was selected, collected throughout the motion capture method, and biomechanically analyzed to 7 body joints. The experiment results show that joint moments have different degrees of influence on each body part according to the activity. In addition, bending is the most hazardous posture with a high joint moment and disc compression at the overall body part. Therefore, it provides insight into regulating and controlling formulated posture based on the experiment results with information on which posture causes pain in which part. Also, through ergonomic intervention analysis, it was concluded that except for the disc, the strategy's effectiveness varies by situation.|건설 작업은 노동 집약적 인 작업으로 반복적 인 움직임과 어색한 자세에서의 무거운 손 조작이 필요하며 작업 관련 근골격계 장애 (WMSD)가 발생할 확률다. 자세에 따른 WMSD 의 원인을 정의하는 것이 중요한 문제였음에도 불구하고 설문지와, 인체 공학적 평가 도구를 사용한 선행 연구는 주관적이고 기술적인 문제로 인해 여전히 제한적이다. 또한, 최근 컴퓨터 비전과 컴퓨팅의 기술 발전으로 인해 3 차원 자세 추정을 통한 자세 평가 접근법에 대한 연구가 자주 수행되었으나, 이 연구는 자세를 종합적으로 검토하기 보다는 주로 기술에 중점을 두었다. 따라서 본 연구는 WMSD 를 수행하는 자세와 활동을 정의하고 작업 관련 자세에서 안전 개선 가능성을 정의하기 위한 인체공학적 개입 전략의 효율성을 정의하는 것을 목표로 하였다. 평가를 위해 반복적인 움직임을 많이하는 철근 콘크리트 공정이 선택되었다. 리뷰를 통해 작업 빈도가 높은 9 가지 작업을 선정하고, 그중 36 가지 작업 관련 자세와 각 활동에 적용할 수 있는 위험 개입의 11 가지 자세를 선택하였다. 모션 캡처 방법을 통해 총 47 개의 자세들을 수집하고 7 개의 신체 관절에 대해 생체 역학적으로 분석했다. 실험 결과 관절 모멘트는 활동에 따라 신체 부위별로 다른 정도의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 구부리는 자세는 관절 모멘트가 높고 신체 전체에 디스크 압박이 가해지는 가장 위험한 자세로 분석되었다. 따라서 본 연구는 어떤 자세가 어느 부위에서 통증을 유발하는지에 대한 정보를 수치적으로 분석였다. 또한 인체공학적 개입분석을 통해 모든 경우에 허리 가해지는 무리가 줄어드는 것을 제외하고는 상황에 따라 전략의 효과가 신체 부위마다 달라진다는 결론을 내렸다.