Wykaz Projektów
Streszczenie

Opracowanie prototypu narzędzia, wykorzystującego zaawansowane metody symulacji komputerowej, do wspomagania analizy i rekonstrukcji przebiegu wypadkow przy pracy powodowanych czynnikami mechanicznymi.

Kierownik projektu: mgr inż. Paweł Budziszewski

Streszczenie projektu:

Celem projektu było opracowanie narzędzia wykorzystującego badania symulacyjne do analizy/rekonstrukcji przebiegu określonej klasy wypadków przy pracy z uwzględnieniem praw dynamiki, własności biomechanicznych ciała czlowieka, informacji zbieranych na miejscu zdarzenia i informacji medycznych dotyczących osób poszkodowanych oraz wiedzy ekspertów z zakresu orzekania o przyczynach wypadków.Dokonano wyboru oprogramowania niezbędnego do realizacji zadania, na które składają się: pakiet do symulacji numerycznych Madymo oraz komputerowy model człowieka Pedestian. Opracowano założenia dotyczace sposobu pozyskiwania i specyfikacji danych o wypadkach przy pracy na potrzeby ich rekonstrukcji.Następnie dokonano analizy możliwości stosowania komputerowego modelu człowieka Pedestian do rekonstrukcji wypadków przy pracy. Wykonano przegląd informacji o wypadkach przy pracy dostępnych w CIOP-PIB oraz bazie danych Państwowej Inspekcji Pracy, na podstawie którego wybrano dwa wypadki najbardziej odpowiednie do przeprowadzenia rekonstrukcji.Dokonano rekonstrukcji obu wybranych wypadków przy pracy, co umożliwiło wybranie najbardziej prawdopodobnych wariantów wydarzeń prowadzących do wypadków i wskazanie prawdopodobnych ich przyczyn.

 

Informacje uzupełniające

Liczba wypadków przy pracy wciąż utrzymuje się na wysokim poziomie, powodując zarówno duże koszty społeczne, jak i straty pracodawców przyczyniające się do wzrostu kosztów produkcji. Ograniczenie liczby tych wypadków może nieść ze sobą bardzo wymierne korzyści zarówno dla przedsiębiorstw, jak również w skali ogólno-krajowej. Rekonstrukcja przebiegu wypadków przy pracy oraz analiza ich skutków pomaga w zrozumieniu przyczyny ich powstawania, co ma duże znaczenie przy określaniu sposobów zapobiegania występowaniu podobnych zdarzeń w przyszłości. Działanie to może wspomagać również pracę inspektorów Państwowej Inspekcji Pracy oraz może być wykorzystywane przy orzecznictwie sądowym
Podstawowym założeniem wykorzystania metod komputerowych rekonstrukcji wypadków jest dążenie do odtworzenia rzeczywistej sytuacji wypadkowej przy pomocy symulacji komputerowej. Dzięki numerycznemu modelowaniu zjawisk fizycznych możliwe jest odtworzenie rzeczywistego biegu wydarzeń, jego skutków oraz przyczyn na drodze czysto naukowej, opierającej się na powszechnych prawach fizyki. Metody symulacji komputerowej stanowią więc bardzo dobre narzędzie wykorzystywane zarówno do pomocy przy rozstrzyganiu kwestii spornych (np. ustalanie winy w procesie sądowym), jak i na drodze do poprawy bezpieczeństwa i ograniczenia liczby wypadków Są one od lat z powodzeniem wykorzystywana jest do rekonstrukcji przebiegu wypadków samochodowych
Celem zadania jest opracowanie metody rekonstrukcji wypadków przy pracy przy wykorzystaniu metod numerycznych. Założenia tej metody bazują na odtworzeniu przy pomocy symulacji komputerowej rzeczywistej sytuacji związanej z wypadkiem. Odwzorowanie ciągu zdarzeń związanych z wypadkiem wiąże się z przygotowaniem modeli komputerowych wszystkich przedmiotów i osób biorących udział w zdarzeniu i zastosowaniem w stosunku do nich praw mechaniki opisujących rzeczywisty świat. W wyniku uzyskać można przebieg zdarzeń, a również oszacować wielkości fizyczne takie jak siły, prędkości, czy przyspieszenia, co prowadzi do oceny obrażeń bądź zniszczeń. To jak wiernie wynik symulacji odpowiadał będzie sytuacji rzeczywistej zależy od dokładności użytych procedur numerycznych, ale przede wszystkim od jakości przygotowanych modeli i dokładności odwzorowania warunków początkowych symulacji. To z kolei wiąże się z możliwie dokładną znajomością wszystkich szczegółów z miejsca wypadku oraz parametrów fizycznych obiektów biorących w nim udział
W trakcie realizacji zadania, jako narzędzie do prowadzenia symulacji zdecydowano się wykorzystać pakiet oprogramowania Madymo opracowany przez firmę TASS-Safe. Oprogramowanie to wykorzystuje metodę układów wieloczłonowych (Multi-Body). Metoda ta polega na odtwarzaniu symulowanych obiektów łańcuchami ciał sztywnych połączonych w pary kinematyczne. Zarówno same ciała, jak i połączenia kinematyczne opisane są poprzez szereg parametrów fizycznych umożliwiających rozwiązanie równań ruchu całego układu. W porównaniu z konkurencyjną metodą elementów skończonych (Finite Element Method), metoda układów wieloczłonowych charakteryzuje się znacznie krótszym czasem obliczeń, wymaga mniej szczegółowych danych wejściowych, a tworzenie symulacji przebiegu wypadku jest mniej czasochłonne i kosztowne. Ponadto zalety pakietu Madymo zostały potwierdzone przy rekonstrukcji wypadków samochodowych prowadzonych w wielu ośrodkach na świecie. Pakiet ten, wraz z komputerowymi modelami ludzi i manekinów, wykorzystywany jest również do symulowania i rekonstrukcji przebiegu testów zderzeniowych (crash-test) przez największe koncerny motoryzacyjne
Do potrzeb tworzonych rekonstrukcji wypadków przy pracy, z biblioteki modeli człowieka pakietu Madymo wybrano model pieszego, przystosowany do odwzorowania ogólnej kinematyki ciała człowieka oraz zagadnień specyficznych dla sytuacji uderzenia człowieka przez samochód. Zakres zastosowań tego modelu jest najbardziej zbliżony do specyfiki wypadków przy pracy w stosunku do możliwości zastosowań pozostałych dostępnych modeli
W celu zbadania możliwości jakie daje komputerowa symulacja przy analizowaniu wypadku przy pracy przeprowadzono wstępną rekonstrukcję wypadku związanego z upadkiem pracownika z wysokości 4 m na betonowe podłoże. W tym zdarzeniu kluczowe było odtworzenie dynamiki upadku człowieka oraz ocena powstałych obrażeń. Obrażenia będące wynikiem rzeczywistego wypadku zostały udokumentowane, dzięki temu możliwe było odniesienie wyników symulacji do rzeczywistych urazów jakich doznała ofiara
Wyniki wstępnej rekonstrukcji wypadku przy pracy pozwoliły na wybór najbardziej prawdopodobnej wersji wydarzeń, jednak brak szczegółowych danych spowodował, iż niezbędne było przeprowadzenie symulacji dla wielu różnych wariantów



Rys. 1. Początkowy fragment jednego z wariantów symulacji rekonstruującej wypadek związany z upadkiem z wysokości


Wypadki przy pracy, w porównaniu do wypadków komunikacyjnych, mają znacznie bardziej zróżnicowany charakter, przez co każde zdarzenie należy rozpatrywać w sposób indywidualny. W konsekwencji zarówno brak dokładnych danych jak i stopień zróżnicowania wypadków przy pracy nastręcza wiele trudności związanych z przeprowadzeniem rekonstrukcji, a także powoduje wydłużenie czasu potrzebnego na dokonanie analizy
W dalszej pracy planowane jest przeprowadzenie rekonstrukcji dwóch dobrze udokumentowanych wypadków przy pracy. Pierwszy związany jest z upadkiem operatora ze spychacza gąsienicowego, a kolejny dotyczy przewrócenia się wózka widłowego wraz z operatorem. Wyniki umożliwią wskazanie dalszych prac mających na celu poszerzenie wiedzy i zdobycie doświadczenia w temacie rekonstrukcji wypadków przy pracy o charakterze mechanicznym.



Jednostka: Pracownia Technik Rzeczywistości Wirtualnej

Okres realizacji: 01.01.2008 – 31.12.2010