METODA  SHIFTRISK

Metoda SHIFTRISK jest metodą oceny obciążenia i ryzyka rozwoju dolegliwości mięśniowo-szkieletowych, w której dane wejściowe mają postać ciągłą i pozwalają na dokładne zdefiniowanie położenia członów ciała oraz wywieranych sił. Obliczenia odbywają się na podstawie zaawansowanych zależności matematycznych wbudowanych w program. Zależności te wyznaczają obciążenie obszarów ciała w funkcji zmiennych wejściowych, które definiują położenie ciała, wywieraną siłę i sekwencje czasu.

Metoda SHIFTRISK służy do oceny ryzyka rozwoju dolegliwości obszarów kończyn górnych, szyi i pleców (części lędźwiowej kręgosłupa), z uwzględnieniem dokładnego położenia kończyny górnej oraz dokładnej charakterystyki czasowej przy uwzględnieniu wartości sił. Metoda ta umożliwia zarówno ocenę jednostkową, czyli poszczególnych pozycji ciała wraz z wywieraną siłą jak i całościowe obciążenie wynikające z wykonywania sekwencji czynności z uwzględnieniem stosownych sekwencji czasu przyporządkowanego każdej czynności.

Pojedyncze czynności pracy wyszczególniane są w chronometrażu. Przygotowanie chronometrażu jest pierwszym i podstawowym etapem oceny obciążenia i ryzyka rozwoju MSDs.  W tym celu konieczne jest przetransponowanie ciągłego charakteru czynności na charakter quasi statyczny. Taki opis wykonywanych czynności uzyskuje się, przyjmując, że określone pozycje ciała i siła są reprezentatywne dla pewnego fragmentu czasu. Czynności pracy różnicowane są pozycją ciała i/lub wywieraną siłą. Każdej ze zróżnicowanych pozycji ciała przyporządkowywana jest inna czynność, której przypisywany jest numer i czas trwania.

System oceny obciążenia odnosi się do oceny obciążenia w poszczególnych obszarach ciała. Obciążenie wyrażane jest w funkcji parametrów wejściowych, czyli parametrów opisujących położenie członów ciała, wartość siły oraz sekwencje czasowe.

Na podstawie zmiennych definiujących pozycję ciała i wywieraną siłę obliczane jest obciążenie jednostkowe stanowiące podstawę do dalszych kroków oceny uwzględniających sekwencje czasowe. Obciążenie jednostkowe, dla jednej czynności pracy wyrażone jest wartością RF. Zatem w obliczeniach wskaźników obciążenia odnoszących się do poszczególnych obszarów ciała uwzględniany jest czas trwania każdej z wykonywanych czynności (DP), obciążenie każdej z czynności (obciążenie jednostkowe RF) oraz liczba czynności (k) (Roman-Liu, 2015). Obciążenie całkowite przy uwzględnieniu powtarzalnego charakteru pracy wyraża wskaźnik obciążenia (RTI=f(RF, k, DP)).

Rys. 1. Uwzględnienie pozycji ciała i sił w obliczeniach obciążenia obszarów ciała w metodzie SHIFTRISK.

Do przeprowadzenia oceny obciążenia układu mięśniowo-szkieletowego i ryzyka rozwoju dolegliwości mięśniowo-szkieletowych na stanowisku pracy konieczne jest wprowadzenie danych dotyczących każdej czynności wykonywanej podczas pracy.

W procedurach obliczeniowych obciążenia wykorzystywane są także parametry odnoszące do czasu pracy i czasu przerw oraz charakterystyki pracownika. Zatem, do programu wprowadzane są dane dotyczące wieku, płci i masy ciała (tabela 1).

Tabela 1. Dane wejściowe dotyczące czasu pracy i charakterystyki pracownika uwzględniane w obliczeniach.

Parametry wejściowe odnoszące się do pozycji ciała

Położenie kończyn górnych opisywane jest wartościami siedmiu kątów odnoszących się do zginania/prostowania ramienia (q₁), odwodzenia/przywodzenia ramienia (q₂), obrotu ramienia (q₃), zgięcia w łokciu (q₄), pronacji/supinacji (q₅), odwodzenie/przywodzenia nadgarstka (q₆) oraz zginania/prostowania nadgarstka (q₇). Położenie kończyny górnej w przestrzeni pracy ograniczane jest maksymalnym zakresem ruchu w poszczególnych stawach.

Położenie szyi opisywane jest kątem pochylenia (τ), zginania (φ) i skrętu (χ) szyi rozpatrywane odpowiednio w płaszczyźnie strzałkowej, czołowej i poprzecznej. W przypadku części lędźwiowej pleców również rozważane są wartością kątów w płaszczyźnie strzałkowej (α), czołowej (β) i poprzecznej (γ).

Położenie kończyn dolnych określane jest w odniesieniu tylko do płaszczyzny strzałkowej. Jako dane wejściowe uwzględniany jest kąt w stawie biodrowym (Ω) i kąt w stawie kolanowym (Θ).

Wartości zerowe wszystkich kątów definiujących położenie kończyny górnej występują w położeniu naturalnym kończyny czyli wówczas gdy kończyna górna jest wyprostowana i skierowana swobodnie w dół.

W tabeli 2 przedstawiono które kąty pozycji ciała są uwzględniane w ocenie obciążenia poszczególnych obszarów ciała. Natomiast w tabeli 3 zmienne jakościowe odnoszące się do sposobu oznaczania rodzaju pozycji ciała.

Tabela 2. Dane wejściowe dotyczące kątów pozycji ciała uwzględnianych podczas obliczania obciążenia w poszczególnych obszarach ciała (l – strona lewa, r – strona prawa; q₁ – kąt przywodzenia/odwodzenia ramienia opisywany w płaszczyźnie poprzecznej; q₂ – kąt prostowania/zginania ramienia w płaszczyźnie strzałkowej; q₃ – kąt obrotu wokół osi ramienia; q₄ – kąt zginania w łokciu; q₅ – kąt obrotu wokół osi przedramienia; q₆ – kąt odwodzenia /przywodzenia w nadgarstku; q₇ – kąt zginania/prostowania w nadgarstku; szyja (τ – kąt pochylenia; φ – zginania; χ – skrętu); plecy (α – zginanie, β – prostowanie; γ – obrót); kończyny dolne (Ω – kąt w stawie biodrowym; Θ – kąt w stawie kolanowym). Uwaga: opracowano na podstawie Roman-Liu (2015).

Tabela 3. Jakościowe dane wejściowe dotyczące rodzaju pozycji ciała uwzględnianych podczas obliczania obciążenia kończyn górnych i pleców.

Parametry wejściowe dotyczące wywieranych sił

Przyjęte procedury obliczeniowe różnią się w zależności od obszaru ciała. Siła może być podawana jako wartość względna lub jako wartość bezwzględna. W tym drugim przypadku wartość względna jest obliczana. W tabeli 4 schematycznie przedstawiono typy siły uwzględniane podczas oceny obciążenia poszczególnych obszarów ciała.

Tabela 4. Dane wejściowe dotyczące wywieranych sił uwzględnianych podczas oceny obciążenia poszczególnych obszarów ciała, F_hand – ścisk ręki; F_tip – chwyt szczypcowy; F_pal – chwyt palcowy; F_lat – chwyt boczny; F_pron, – moment siły nawracania; – F_sup – moment siły odwracania; F_lift – siła podnoszenia; F_push – pchania i ciągnięcia; F_gravr – siła powiązaną z masą przedmiotu utrzymywanego w dłoni lub palcami.

Uwzględnionych zostało osiem typów siły. Jako podstawowe typy aktywności siłowej kończyny górnej wyróżniono ścisk ręki (F_hand). Wśród chwytów palcami najbardziej powszechne są chwyt szczypcowy (ang. tip pinch) (F_tip), chwyt palcowy (ang. palmar pinch) (F_pal) oraz chwyt boczny (ang. lateral pinch) (F_lat). Innym, często występującym na stanowisku pracy typem aktywności siłowej kończyny górnej jest siła (moment siły) odwracania i nawracania (F_pron, F_sup), podnoszenia różnych przedmiotów (F_lift) oraz pchania i ciągnięcia (F_push). F_gravr) jest siłą powiązaną z masą przedmiotu utrzymywanego w dłoni lub palcami. Siła maksymalna kończyny górnej obliczana jest z zastosowaniem zaimplementowanych zależności matematycznych, jako funkcja kątów definiujących położenie kończyny.

W przypadku analizy obciążenia kończyn górnych zazwyczaj czynności pracy zawierają w sobie kilka typów aktywności siłowych wykonywanych w tym samym czasie. W związku z powyższym siła wypadkowa pojedynczej czynności pracy charakteryzowana jest wartością siły, będącą sumą wartości sił składowych. Jest to bezwymiarowa suma geometryczna sił względnych powiązanych z daną czynnością, wyrażona jest jako pierwiastek kwadratowy z sumy kwadratów względnych sił (lub momentów sił) składowych.

Każdemu z typów siły nadawana jest wartość siły danego typu w N. Opcjonalnie możliwe jest także wprowadzanie jako danej wejściowej wartości względnej wywieranej siły.

Czas trwania pojedynczej czynności pracy (i – numer czynności pracy)

Każdej z czynności opisanej zmiennymi pozycji ciała i wywieranej siły przyporządkowany jest czas jej trwania (tabela 5). Zatem pojedynczej czynności przypisana jest jedna zmienna odnosząca się do czasu.

Tabela 5. Dane wejściowe czasu trwania czynności pracy (i – numer czynności).

Chronometraż podstawowy tworzony jest ze względu na tę część ciała, dla której występują największe zmiany pozycji i/lub siły. Zazwyczaj są to kończyny górne. Ze względu na to, że wykonywanie czynności pracy może angażować w różny sposób różne obszary ciała, powodując lub nie powodując zmian w wartościach kątów definiujących pozycję ciała, chronometraże dla różnych obszarów ciała mogą się różnić między sobą. Przykładowo kończyny górne mogą wykonywać zróżnicowane czynności pracy, przy jednocześnie niezmiennym położeniu szyi i pleców. W takim przypadku liczba czynności pracy zróżnicowanych pozycją ciała i siłą dla kończyn górnych będzie różna od tej dla pleców. Dlatego też, w oparciu o chronometraż podstawowy, tworzone są chronometraże dla każdego z obszarów ciała. Ze względu na to, że chronometraż podstawowy jest najbardziej zróżnicowany, chronometraże poszczególnych obszarów ciała tworzone są na jego podstawie poprzez łączenie czynności następujących po sobie o takim samym obciążeniu wyrażonym pozycją tegoż obszaru ciała i wywieraną siłą. Czynności, w których występują takie same pozycje ciała i są wywierane takie same siły (z punktu widzenia metody) mają takie samo obciążenie. Zatem, w przypadkach, gdy sytuacja taka występuje w następujących po sobie czynnościach, są one  połączone w jedną czynność. Połączenie tych czynności skutkuje zsumowaniem czasu ich trwania oraz zmianą liczby wszystkich występujących czynności. Oznaczenia takich połączonych czynności jest takie jak oznaczenie (nazwa) w chronometrażu podstawowym pierwszej z nich. W ten sposób powstaje charakterystyka czasowa dla danego obszaru ciała (kończyny górne, kończyny dolne, plecy, szyja). Nazwie każdej z różnych czynności właściwych dla danego obszaru ciała przyporządkowywany jest czas trwania każdej z czynności właściwej dla danego obszaru ciała i wymienionej w chronometrażu (DT) oraz po przeprowadzeniu właściwych obliczeń, siła względna danej czynności i obszaru ciała (RF)

Na podstawie chronometrażu podstawowego, dla każdego obszaru ciała (kończyny górne, kończyny dolne, plecy, szyja), powstaje trzystopniowy chronometraż szczegółowy (chronometraż obszaru ciała, chronometraż operacji podstawowych, chronometraż operacji), w którym zawarte są nazwy czynności i operacji oraz odpowiadające im parametry składające się na obciążenie pracą. Na rys. 2 przedstawiono trzystopniowy chronometraż oraz sposób jego tworzenia. Kolejne stopnie chronometrażu tworzone są półautomatycznie, czyli potrzebne jest także zaangażowanie osoby przeprowadzającej ocenę ryzyka (operatora).

Rys. 2. Trójstopniowy chronometraż opisujący czynności pracy wykonywane podczas całego dnia pracy (chronometraż podstawowy, chronometraż operacji podstawowych, chronometraż operacji).

Skutkiem tworzenia chronometrażu i towarzyszących im parametrów opisujących cały proces pracy są zmienne wykorzystywane do oceny ryzyka rozwoju dolegliwości mięśniowo-szkieletowych i rekomendacji zmian na stanowisku pracy służących zmniejszeniu obciążenia mięśniowo-szkieletowego.