Étude des facteurs contributifs à l’erreur humaine dans l’assemblage manuel complexe: le cas d’une usine de fabrication de moteurs d’avions

Résumé

L’étude de l’erreur humaine est devenu un sujet pertinent pour l’ergonomie/génie de facteurs humaines (HF/E) et la sécurité industrielle depuis plusieurs décennies, particulièrement en lien avec des domaines dits critiques pour la sécurité (pétrochimique, nucléaire, aérospatial). Pour ce qui est du secteur de la manufacture, les aspects physiques du travail semblent avoir attiré la majorité de l’attention de la recherche en HF/E. Cependant, dans la manufacture aérospatiale les erreurs d’assemblage peuvent entrainer de pertes économiques importantes (problématique de qualité, productivité réduite) ou même compromettre la sécurité de l’aéronef. L’assemblage de moteurs d’avions, objet d’étude de cette thèse, est un travail qui se fait largement de manière manuelle et qui comporte des exigences cognitives importantes en raison de la complexité des tâches. Bien que certaines technologies liées à l’industrie 4.0 peuvent, à l’avenir, soutenir la performance humaine, il demeure toujours important d’étudier les conditions de réalisation de ce travail. La conception ou l’amélioration du système d’assemblage, avec ou sans soutien des technologies 4.0, doit tenir compte de facteurs qui exercent une influence sur la performance humaine afin de minimiser le risque d’erreurs. Dans cette thèse nous visons à réaliser une étude de l’erreur humaine dans un centre de production de moteurs d’avions. On s’intéresse, en premier lieu, à identifier les principaux types d’erreurs possibles dans l’assemblage manuel complexe, évaluer le risque de celle-ci et l’influence de certains facteurs contributifs. Par la suite, on se focalise dans l’évaluation de la fatigue et la charge de travail pour terminer par l’illustration des influences organisationnelles sur les erreurs d’assemblage chez les travailleurs. De cette manière notre étude se concentre non seulement sur le travailleur et son environnement immédiat, mais aussi sur le système de production dans son ensemble. L’étude a été réalisée en collaboration avec un partenaire industriel et comporte un volet terrain important. La méthodologie utilisée comme cadre de référence dans cette thèse répond à une méthodologie de type mixte ce qui explique le choix de méthodes et techniques très variées : empiriques qualitatives, empiriques quantitatives et analytiques. Nous avons suivi une approche de type bottom-up en commençant par l’analyse du travail des assembleurs et leur environnement de travail pour ensuite étendre l’analyse à des éléments du système organisationnel. Nos résultats montrent que certaines tâches sont particulièrement vulnérables aux erreurs comme c’est le cas de l’installation des supports de fixation (bracket), l’installation des colliers de serrage coussinés (cushioned loop clamp) et l’installation de capuchons d’entrée (capscovers). Selon l'analyse statistique des registres de qualité, ces trois tâches étaient responsables de deux tiers des problèmes de qualité au cours de la période de 36 mois choisie. L’analyse de la fiabilité humaine semble indiquer que la géométrie de certaines pièces d’assemblage (support de fixation et colliers de serrage coussinés) accompagnée d’une conception et affichage des instructions de travail sous-optimales (dessins 2D statiques, incohérences dans l'ordre des étapes présentées dans les dessins, dimensions réduites de l'écran, écran éloigné de la position d’assemblage), peut avoir un impact négatif sur la performance des assembleurs (augmentation du risque d’erreur). Dans d’autres cas, le manque de rétroaction immédiate du système ou de moyens évidents afin de suivre l'évolution de la tâche, peut nuire également à la performance. Ceci est le résultat du nombre et de la variété élevée de pièces d’assemblage ce qui rend difficile de garder la trace tout au long de l’activité de travail. À cela s’ajoutent les distractions et les interruptions qui représentent également des facteurs d’influence sur la probabilité d’erreur dans le contexte étudié. Certaines interruptions plus longues sont liées à la discontinuité des tâches par manque de pièces (problèmes avec les fournisseurs) tandis que d’autres, plus courtes, sont liées aux va et vient entre le banc de travail (ordinateurs, bacs de pièces) et la position d’assemblage. D’un autre côté, l’analyse des résultats de l’étude de la fatigue et la charge de travail réalisée auprès de 14 travailleurs pendant une période de deux semaines montre que la perception de la charge de travail globale, le fait de travailler le quart de soir et la fatigue ressentie au début de la journée de travail sont des prédicteurs des niveaux de fatigue potentiellement nuisibles à la performance (niveau de fatigue ≥ 5 dans l’échelle Samn Perelli). Les participants ont déclaré également avoir dormi moins de sept heures pendant 60 % des nuits évaluées. De plus, les travailleurs perçoivent la composante cognitive de la charge de travail comme la plus importante parmi les six composantes évaluées. Ce qui semble être le résultat de la nature complexe de l'assemblage aéronautique. Finalement, les méthodes d’analyse systémique nous ont fourni une vision holistique du système de production à la lumière de l’erreur humaine et l’assemblage manuel complexe. Nous avons identifié, par exemple, que l’instabilité dans l’approvisionnement de pièces provoque une discontinuité du flux de production qui à son tour génère des périodes de faible et de forte production. Alors qu’une forte production entraine le recours à des heures supplémentaires et à des horaires de travail atypique, une faible production peut mener à plus de distractions et d’interruptions. En plus, la politique de rémunération des heures supplémentaires convenue par la négociation collective peut inciter les travailleurs à accumuler un nombre important d’heures de travail qui dépasse la limite généralement établie de 40h par semaine. De manière semblable, la stratégie technologique de l’entreprise en liaison avec des aspects budgétaires a une influence sur le système informatique de soutien à la manufacture présentement en place. La conception des instructions de travail qui ne tient pas en compte les besoins de l’utilisateur final est un autre exemple des facteurs organisationnels qui exercent une influence sur la performance des travailleurs de ligne d’assemblage. On peut ainsi constater que les erreurs d’assemblage sont aussi associées à de facteurs du niveau macro du système de travail. En conclusion, nos résultats suggèrent que différents facteurs liés à la conception et à la gestion du système d’assemblage ont un impact potentiel sur la performance des travailleurs. Ces facteurs peuvent augmenter le risque d’erreurs d’assemblage. Une attention particulière doit être accordée à la charge de travail cognitive à cause de l’impact potentiel sur la fatigue dans le contexte de l’assemblage complexe. Cela devrait se traduire par une stratégie d’intervention qui tient compte de l’interaction entre les travailleurs et les instructions de travail (contenu, mode d’affichage, réalisme des images) et des moyens pour assurer une rétroaction immédiate et le suivi de l’évolution de la tâche. Dans ce sens, l’adoption et l’intégration de certaines technologies de soutien de l’humain dans un contexte d’industrie numérique représentent une piste de solution à explorer (système de guidage de l’assemblage). Il est à noter qu'une surcharge des heures de travail, accompagnée des horaires de travail atypique, pourraient contribuer également à la fatigue et à une possible détérioration de la performance. De telles pratiques de gestion du temps de travail devraient être évitées ou minimisées (ex. en assurant des niveaux de production stables) à défaut du quoi un guide clair sur certaines limites serait nécessaire. La sensibilisation de travailleurs au sujet de l’hygiène du sommeil est aussi importante. Il est à noter que dans tous les cas, les solutions doivent être axées sur une perspective de système, c’est-à-dire prendre en compte les facteurs d’influence à plusieurs niveaux dans la structure organisationnelle. Des technologies 4.0 comme la réalité augmentée offrent un potentiel intéressant, d’autres solutions de type "classique" sont également importantes. Dans les deux cas, l'analyse avec l’approche systémique constitue un élément essentiel afin de réussir le processus de mise en place de solutions pour augmenter la performance et diminuer le risque d’erreurs.

Date	4 oct. 2022
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Sylvie Nadeau (Directeur(-trice)) & Kurt Landau (Codirecteur(-trice))