L.A. Smith et R.E. Thomas, Jr
Leo A. Smith et Robert E. Thomas, Jr travaillent à la faculté de technique industrielle, université d'Auburn, Alabama (Etats-Unis).
Le présent article examine la recherche ergonomique liée à l'exploitation forestière dans le sud-est des Etats-Unis, recherche parrainée par la Station méridionale d'expérimentation forestière du Service forestier des Etats-Unis de 1980 à 1992. Si l'on compare les conditions écologiques qui caractérisent le sud des Etats-Unis avec celles des zones tropicales humides, on s'aperçoit qu'une grande partie des résultats de cette recherche ont une application plus large.
Le secteur forestier est l'un des principaux employeurs du sud des Etats-Unis. L'exploitation forestière emploie de nombreuses personnes à des tâches manuelles, ou mécanisées en partie ou en totalité. Depuis toujours, ces tâches exigent de gros efforts physiques et sont la cause de nombreux accidents et blessures très graves.
Dans la région, l'exploitation forestière est avant tout le fait de nombreux petits entrepreneurs indépendants. En outre, plusieurs grandes sociétés de produits forestiers disposent de quelques équipes d'exploitation. Bien qu'exigeant toujours l'exécution de travaux manuels pénibles, l'exploitation se mécanise rapidement et utilise du matériel coûteux non durable. Il est essentiel que l'exploitation forestière soit efficace et rentable. Il est tout aussi important qu'elle n'expose pas la main d'oeuvre à des efforts physiques excessifs ou à des risques pour la sécurité ou la santé.
Au cours des 10 dernières années, la faculté de technique industrielle de l'Université d'Auburn, en coopération avec la Station expérimentale d'ingénierie de l'université et avec la Station méridionale d'expérimentation forestière du Service des forêts du Département de l'agriculture des Etats-Unis, a mis en œuvre un programme visant à accroître la productivité de l'exploitation forestière grâce à la recherche ergonomique. Le programme de recherche comportait une évaluation des exigences physiologiques de six tâches ordinaires d'exploitation forestière dans le sud; une évaluation des effets de la forte chaleur d'été sur la productivité du travail tant manuel que mécanisé; L'élaboration d'un guide de prévention contre le stress dû à la chaleur à l'usage des responsables forestiers; une évaluation du stress dû au bruit et aux vibrations auxquels sont soumis les utilisateurs d'un nouveau modèle de scie à chaîne à deux cylindres; une l'évaluation des vibrations communiquées à tout le corps des conducteurs de tracteurs de débardage; l'élaboration d'un protocole d'évaluation ergonomique des machines forestières et son application aux déchiqueteuses mobiles; et une évaluation des facteurs influant sur le choix et l'utilisation des dispositifs de protection des jambes des opérateurs de scies à chaîne. L'étude la plus récente comparait notamment les caractéristiques anthropométriques des ouvriers forestiers du sud des Etats-Unis avec les données normalisées existantes produites par l'Organisation internationale du travail (OIT) et la Society of Automotive Engineers (SAE); elle contenait également de la documentation sur les positions prises par les opérateurs de débardeurs à pince et une évaluation de la façon dont sont aménagés les postes de travail sur trois débardeurs à pince.
Placement d'un dispositif de mesure du rythme cardiaque pour l'étude de la physiologie du travail
Pour obtenir des données de base relatives à la dépense d'énergie physique que requièrent les travaux forestiers dans le sud, une étude (Smith, Wilson et Sirois, 1982; 1983) a examiné le stress physiologique, mesuré grâce au rythme cardiaque, qui résulte d'ordinaire des tâches et du milieu de travail en forêt. Une attention particulière a été accordée au stress dû aux grandes chaleurs de l'été. Des données ont été recueillies pendant l'été 1981 sur quatre chantiers d'exploitation forestière dans le centre-est de l'Alabama, auprès des membres des équipes occupés à des opérations ordinaires d'abattage à la scie à chaîne, de débardage à l'aide de débusqueurs, de tronçonnage et d'ébranchage avant le chargement, ainsi qu'auprès des opérateurs de grues chargeuses. Des données ont été également obtenues sur un chantier en ce qui concerne le travail effectué avec des abatteuses-groupeuses et des débardeurs à pince.
Selon les données recueillies en été, les opérations forestières dans le sud-est imposent aux ouvriers des contraintes physiologiques qui souvent égalent ou dépassent les niveaux maximaux considérés normalement comme acceptables pour des activités professionnelles. Sur cette base, les tâches examinées peuvent être classées par ordre décroissant selon les exigences physiologiques: tronçonnage et ébranchage (travail pénible); abattage à la scie à chaîne (travail modéré à pénible); débardage par câble (travail léger); opérations à l'abatteuse-groupeuse (travail léger); chargement avec une grue forestière (travail léger).
D'autres études sur le stress dû à la chaleur ont été entreprises à la suite de cette étude qui a révélé un fait important: l'accélération du rythme cardiaque moyen lorsque le travail est accompli à de très fortes températures n'est pas aussi considérable que l'on pourrait légitimement le croire.
Il semble que le bûcheron puisse effectuer son travail en réduisant l'effort musculaire nécessaire pour que le stress ne soit pas insupportable. La façon dont un membre de l'équipe réduit son effort musculaire par unité de temps peut ne pas être évidente pour un observateur fortuit; de fait, l'ouvrier peut même ne pas être conscient de ce qu'il fait. Par exemple, on a observé que, lorsque la température montait, les temps «de pause cachée», pendant lesquels notamment les scies étaient arrêtées, augmentaient. Le stress physiologique diminuait donc, mais également la productivité. Etant donné cela, des recherches ultérieures ont porté sur la détermination du rapport entre la contrainte thermique et la productivité des ouvriers dans les exploitations forestières du sud-est.
Un certain nombre d'études ont été entreprises concernant les effets de la contrainte thermique sur le travail en forêt. La première (Smith, Seay et Sirois, 1985), qui examinait la productivité relative à toute une série d'opérations, était le prolongement direct de l'étude sur le stress physiologique décrite ci-dessus. La deuxième (Rummer et Smith, 1990) analysait l'incidence des machines forestières climatisées sur la productivité. La troisième (Smith et Rummer, 1988) proposait un guide à l'intention des exploitants forestiers pour contribuer à la prévention du stress dû à la chaleur.
La première étude visait à évaluer le rapport entre la productivité des ouvriers et la chaleur ambiante pour les opérations ordinaires d'exploitation forestière dans cette région. Les tâches évaluées étaient les suivantes: abattage à la scie à chaîne, débusquage par cable, tronçonnage au chantier de façonnage, opération d'abattage-groupage et tronçonnage des produits d'éclaircie empilés. Les données de production, recueillies pendant 806 jours par équipe, et les données d'observation directe portant au total sur plus de 20000 observations ont été examinées.
Pour l'évaluation des données dans le temps, la productivité a été calculée à l'aide des «livres récoltées par heure de travail». Quant à la production évaluée par l'étude sur les observations directes, les variables étaient le pourcentage des activités productives, le pourcentage des activités non productives (contrôlées par l'opérateur), l'effort des travailleurs, l'efficacité des travailleurs, le pourcentage des comportements dangereux et le pourcentage de la non-utilisation du matériel de protection individuelle.
Il ressort de cette étude que la productivité de l'ensemble de l'équipe d'exploitation, et notamment celle des bûcherons maniant des scies à chaîne et des opérateurs de débusqueuses à câbles diminuait de 5 à 15 pour cent lorsque les températures (mesurées par l'indice Oxford et avec un thermomètre mouillé) dépassaient respectivement 25° et 26 °C. Le tronçonnage n'était pas sensiblement affecté par les très grandes chaleurs, peut-être parce que, dans les équipes observées, les préposés à ce type d'opérations étaient sous-utilisés. L'activité productive des opérateurs d'abatteuses-groupeuses diminuait de 2 à 3 pour cent en cas de hausse de la température. Les deux sociétés coopérant à cette étude avaient des programmes de sécurité du travail qui encourageaient fortement les ouvriers à avoir un comportement approprié. Aucun des membres des équipes observées n'avait un comportement dangereux supérieur à 2 pour cent. La moitié environ des hommes tendaient à prendre plus de risques lorsque la température montait, sans changer radicalement leur comportement. Il convient toutefois de noter que les ouvriers préposés au tronçonnage sur le lieu de déchargement, qui étaient exposés directement au soleil, tendaient à négliger leur équipement de protection individuelle lorsqu'il faisait très chaud. La direction doit être consciente de ces risques et effectuer des contrôles appropriés.
Ouvrier tirant sur le câble d'un débardeur pour assurer une charge
Mesure de la charqe thermique en forêt
Guide de prévention du stress dû à la chaleur
Une autre étude intéressant la chaleur (Smith et Rummer, 1988) a utilisé des données recueillies au cours de l'étude précédente sur la physiologie du travail et d'autres études concernant la contrainte thermique, qui examinaient l'incidence des machines d'abattage climatisées sur la productivité pour élaborer un guide sur la prévention du stress dû à la chaleur dans les travaux forestiers, à l'intention des directeurs d'exploitation. Le guide permet d'évaluer le risque de contrainte thermique grâce à des tableaux bien conçus. Les tâches manuelles, semi-mécanisées et mécanisées sont prises en considération. Le guide passe en revue les méthodes de travail qui pourraient être adoptées afin de réduire le risque de contrainte thermique; il comprend une analyse de certaines «situations particulières» où le risque peut être plus élevé que celui qui est d'ordinaire imputable aux conditions météorologiques; un examen des maladies dues à la chaleur et des mesures qui doivent être prises lorsque certains symptômes apparaissent; et un examen des effets du travail à la chaleur sur le respect des règles de sécurité. Il faut maintenant que les exploitants forestiers testent le guide sur le terrain.
L'ouvrier est d'ordinaire exposé à deux sortes de vibrations, les vibrations segmentaires et les vibrations communiquées à tout le corps. Le principal problème de santé causé par les vibrations segmentaires est le syndrome main-bras qui affecte les travailleurs maniant des outils manuels mécaniques et notamment des scies à chaîne. Les vibrations sont d'ordinaire transmises à tout le corps par la charpente de support des bâtiments abritant le matériel qui vibre et par les véhicules de tous types, et notamment les engins forestiers. Les vibrations peuvent entraîner des malaises, réduire l'adresse de l'ouvrier et provoquer toute une série de symptômes physiques, par exemple des nausées et des micro-fractures des os.
Rummer, Smith et Stokes (1985) ont comparé les vibrations et le bruit liés à l'utilisation de deux modèles de scies à chaîne à un cylindre, puis d'un modèle plus récent à deux cylindres. Des essais ont été effectués aussi bien avec une scie à banc fixe qu'avec une scie à tronçonner mobile. On s'est aperçu que le nouveau modèle à deux cylindres avait le niveau de vibrations le plus faible. On a estimé que la période de latence pour que ce syndrome ait 50 pour cent de probabilité de se manifester lorsqu'on utilise les scies quatre heures par jour était de plus de 26 ans pour le modèle à deux cylindres, contre moins de 12 ans pour les scies à un cylindre. Le niveau du bruit pour toutes les scies dépassait les limites recommandées. A vitesse constante, la scie à deux cylindres était parmi les plus silencieuses; lorsque les ouvriers choisissaient la vitesse, l'intensité sonore était à peu près la même. De fait, il semble que les ouvriers fixaient la vitesse d'utilisation des scies en fonction du niveau sonore. S'il est possible de généraliser à partir de ce phénomène cela peut avoir d'importantes répercussions sur la formation.
Mesure des vibrations transmises à tout le corps
La plupart des études signalées sur les vibrations des engins forestiers transmises à tout le corps comparaient les niveaux d'exposition aux vibrations observés avec les diverses directives à ce sujet. L'étude de Rummer (1988) a examiné l'attitude des ouvriers forestiers à l'égard de ce type de vibration et a mis au point un modèle de simulation par ordinateur, qui peut être utilisé pour améliorer la conception des machines forestières. On a examiné un échantillon représentatif de 26 opérateurs de machines forestières, afin de savoir comment les travailleurs évaluaient le niveau de nuisance dû à ces vibrations. L'enquête n'a pas démontré qu'une exposition prolongée aux vibrations transmises à tout le corps entraîne des dommages corporels, mais les ouvriers forestiers ont estimé que ce type de vibrations était l'un des aspects les plus fastidieux de leur travail. Il convient de noter que la journée de travail ordinaire comprend un long trajet (une heure et demie) jusqu'au chantier, de sorte que les vibrations du camion viennent sans doute s'ajouter à celles auxquelles les ouvriers sont exposés quotidiennement.
Depuis toujours, la plupart des constructeurs ne se soucient guère des exigences de l'ergonomie. Ils privilégient des aspects qui ont plus directement trait au profit, tels que l'aptitude à la fonction, la fiabilité et les coûts. La Station méridionale d'expérimentation forestière a parrainé des études portant essentiellement sur la conception de l'équipement de protection individuelle (Smith, Helm et Rummer, 1988), l'élaboration d'un protocole d'évaluation ergonomique (Smith, Adsit et Rummer, 1990) et l'évaluation du poste de travail dans les débardeurs à pince (Thomas et Smith, 1991).
Un fort pourcentage des accidents est dû à l'emploi de scies à chaîne. Il existe plusieurs types de dispositifs protégeant les jambes qui, dûment utilisés, sont en mesure de prévenir nombre d'accidents, ou d'en atténuer la gravité. Dans le sud des Etats-Unis, les bûcherons n'utilisent d'ordinaire pas de tels dispositifs. L'étude de Smith, Helm et Rummer (1988) visait à encourager l'utilisation de protège-jambes, en évaluant plusieurs facteurs influant sur le choix et l'emploi de ceux-ci. Les facteurs étudiés étaient les suivants: capacité protectrice, aspect, coût, confort thermique, mobilité, durabilité et style.
Des jambières, des pantalons de protection, des pantalons de travail avec rembourrage de sécurité et des jambières de cuir ainsi que des pantalons de travail ordinaires ont été évalués en laboratoire et sur le chantier à chaque fois par cinq personnes. Un test de comparaisons par paires et un test de classement ont permis de connaître l'opinion des ouvriers sur le niveau de protection. En laboratoire, les sujets ont été soumis à un test de simulation des travaux forestiers, alors qu'ils portaient chacun des types de protège-jambes à deux températures différentes: 23° et 35°C. On a mesuré la gêne dans les mouvements et les variations de température de la peau des jambes au cours de chaque essai; puis on a demandé aux ouvriers leur opinion à l'aide d'un questionnaire. Les sujets sur les chantiers ont été encouragés à porter l'équipement protecteur pendant une semaine et ont donné leur avis à ce propos en répondant à un questionnaire.
Il ressort de cette enquête que la capacité de protection et le confort thermique sont les deux principaux facteurs - suivis de près par la mobilité - qui déterminent le choix des protège-jambes. Il est intéressant de noter que, si les sujets ont jugé l'aspect de l'équipement comme le facteur le moins important, ils ont toutefois tous, dans leurs observations informelles, parlé de l'aspect des protège-jambes, ce qui montre qu'ils en tenaient compte. L'effet sur la mobilité variait selon les modèles et les personnes. Sur la base de cette étude, il apparaît que quiconque veut encourager l'emploi de dispositifs de protection des jambes lors de l'utilisation des scies à chaîne doit donner le choix entre plusieurs couleurs, prouver qu'ils sont efficaces, ne sont pas trop chauds et n'entravent pas trop les mouvements.
Caméra vidéo filmant la position de l'opérateur
Analyse ergonomique des machines forestières
L'étude de Smith, Adsit et Rummer (1990) visait à établir un protocole d'évaluation pour faciliter l'analyse ergonomique des machines forestières, sur la base des renseignements tirés de références ergonomiques, de bibliographies sur l'évaluation de l'équipement, ainsi que des normes techniques du secteur public et de l'industrie. Une fois mis au point, le protocole a été appliqué à une étude sur les déchiqueteuses mobiles.
Le protocole d'évaluation se présentait sous forme d'une liste de contrôle. Les domaines d'intérêt ergonomique traités étaient les suivants: accès à la cabine, ses dimensions intérieures, la dimension du siège de l'opérateur, l'emplacement des commandes, la résistance des commandes, les instruments, la visibilité, la température de la cabine, la qualité de l'air, le bruit, les vibrations et l'entretien. En outre, un questionnaire a été mis au point pour obtenir l'avis des opérateurs.
Six déchiqueteuses mobiles ont été évaluées dans le cadre de l'étude de cas et il en est résulté que, du point de vue ergonomique, les modèles en jeu laissaient à désirer à plusieurs égards. Les principaux défauts constatés étaient le système d'accès à la cabine et les caractéristiques du siège de l'opérateur. Dans quelques modèles, la visibilité de la cabine, la température dans celle-ci et le niveau sonore ont été en outre jugés inadéquats. Les réponses au questionnaire ont corroboré ces résultats.
Thomas et Smith (1991) ont découvert que les préposés aux débardeurs à pince passaient de 27 à 57 pour cent (41 pour cent en moyenne) de leur temps de travail dans des positions incommodes que l'on soupçonne responsables d'affections lombaires. Les contorsions que devaient faire les opérateurs étaient principalement dues à l'emplacement des commandes de la pince, et les vibrations transmises au siège du conducteur diminuaient la performance dans toutes les machines étudiées. Il ressort de l'évaluation anthropométrique que les conducteurs de débardeurs dans le sud des Etats-Unis étaient d'ordinaire plus grands que les populations mesurées pour déterminer les normes SAE et OIT. Leurs poids était en outre sensiblement plus élevé que celui qui était prévu dans les normes SAE.
La recherche ergonomique parrainée par la Station méridionale d'expérimentation forestière jusqu'à ce jour a privilégié les systèmes d'exploitation où le travail manuel est un élément important. Les ouvriers n'utilisent que peu ou pas leur équipement de protection individuelle et travaillent à une température de 20° à 35°C (mesurée au thermomètre mouillé). Les résultats de cette recherche peuvent être utiles pour d'autres régions ayant des systèmes d'exploitation ou des conditions ambiantes analogues.
Au cours de la prochaine décennie, l'exploitation forestière dans le sud des Etats-Unis continuera de se mécaniser au fur et à mesure que des travaux traditionnels seront exécutés à l'aide de matériel nouveau et que croîtra la demande d'activités (éclaircies sur vaste échelle) et de produits (copeaux pour combustible) que seuls des systèmes mécanisés peuvent assurer. En outre, de nouveaux règlements de sécurité rendront obligatoire l'utilisation d'équipements de protection individuelle appropriés.
En conséquence, la prochaine phase du programme de recherche ergonomique appliquée à la foresterie du Service forestier des Etats-Unis/Université d'Auburn devrait être axée sur les systèmes mécanisés d'exploitation et sur l'amélioration de la conception et de l'utilisation des équipements de protection individuelle. Il conviendrait notamment d'élargir les études précédentes relatives aux contraintes thermiques et vibratoires pour mieux illustrer les contraintes auxquelles sont exposés les opérateurs de machines - chaleur, vibrations, bruit et poussière et pour élaborer des méthodes propres à en réduire au minimum les effets négatifs sur la sécurité, la santé et la productivité des travailleurs. Il conviendrait en outre d'étoffer et d'affiner la base de données anthropométriques sur les ouvriers forestiers à l'intention des constructeurs d'équipements et de procéder à une évaluation ergonomique supplémentaire des machines existantes, de manière à proposer des améliorations concernant le poste de travail et l'entretien. La recherche relative à l'équipement de protection individuelle devrait aboutir à des dispositifs assurant une bonne protection tout en ayant un minimum d'incidence négative sur la mobilité des travailleurs et la charge thermique. L'efficacité de dispositifs actuellement populaires (mais non confirmés) tels que les ceintures de soutien du dos et les bandes de protection pour poignets/avant-bras, doit aussi être examinée.
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