SLUTRAPPORT AFA projekt Dnr 140137 MobilVib2 Mät vibrationer i arbetet med mobiltelefon Lage Burström Bodil Björ Peter Jönsson Helena Lindgren Leila Ashrafi Esteban Guerrero Rosero Theodor Papoutsis UMEÅ UNIVERSITET 2016 1
SAMMANFATTNING... 3 1. BAKGRUND... 4 2. UPPNÅDDA RESULTAT... 4 2.1 SMARTVIB KONCEPTET... 4 2.1.1 Givarenheten... 5 2.1.2 Mobilapplikation... 5 2.2 UTVÄRDERING AV SMARTVIB KONCEPTET... 6 2.2.1 Laborativa mätningar... 6 2.2.2 Mätningar på arbetsplatser... 7 2.2.3 Användbarhetstester... 9 2.2.4 Utveckling av färdigt koncept... 9 3. AVVIKELSEN GENTEMOT PROJEKTBESKRIVNING... 9 4. RESULTATSPRIDNING... 10 5. SMARTVIB KONCEPTETS FRAMTID... 10 6. REFERENSER... 10 BILAGA 1: NYHETSPRESENTATIONER... 11 BILAGA 2: PRESENTATIONER VID NATIONELLA OCH INTERNATIONELLA MÖTEN... 18 BILAGA 3: HEMSIDA (WWW.SMARTVIB.SE) OCH INFORMATIONSBLAD... 22 BILAGA 4: ANVÄNDARGUIDE... 24 BILAGA 5: VETENSKAPLIG PUBLICERING... 25 2
Sammanfattning I Sverige utsätts dagligen mer än 15% av de anställda för vibrationer från olika former av handhållna vibrerande maskiner eller fordon. Vidare är 21% av arbetssjukdomarna, som AFA betalar ut medicinsk invaliditet för, orsakade av vibrationer. Det väsentliga för att förebygga skada är att bedöma den aktuella exponeringen. Tyvärr har undersökningar visat att bristen på billiga och användarvänliga mätare för att bestämma exponeringens storlek är ett stort hinder för riskbedömning. Tidigare har AFA bidragit till en förstudie (dnr 130120) som resulterade i att ett koncept togs fram bestående av en separat sensor som trådlöst skickar signaler till en mobiltelefon där en nedladdad applikation behandlar uppmätta vibrationer. Syftet med detta fortsättningsprojekt är att utnyttja det utvecklade idékonceptet för att genomföra mätningar och riskbedömningar bland arbetstagare exponerade för vibrationer. Sensorer med tillhörande mobilapplikation har fått det gemensamma namnet SmartVib. Den unika sensorn är liten och kan användas för att mäta både hand-arm och helkroppsvibrationer. Enheten är utrustad med uppladdningsbara batterier och har inbyggd minnesfunktion. Uppmätta signaler överförs till en mobilapplikation som bearbetar och översätter resultatet till lättförståelig information för användaren. I applikationen kan användaren även ange den dagliga exponeringstiden och därmed få en översiktlig uppfattning om risken för vibrationsrelaterad hälsopåverkan. Laborativa mätningar liksom mätningar på olika arbetsplatser visar att SmartVib konceptet ger tillförlitliga mätresultat och fungerar utmärkt. Speciellt har det visat sig att den inbyggda minnesfunktionen i sensorn ökar möjligheten att utföra flera mätningar samtidigt och i miljöer där annars mätningar har varit mycket svårt. Olika användare har framhållit att sensorn och mobilapplikationen upplevs både funktionell och enkel att använda. Genom utvecklingen av SmartVib har nu ett välutvecklat verktyg framtagits som möjliggör att riskbedömningarna av vibrationer i arbetslivet underlättas avsevärt. SmartVib kommer att finnas tillgängligt för leverans vid årsskiftet 2016/2017. 3
1. Bakgrund Inom Europeiska unionen utsätts arbetstagare för vibrationer exempelvis som förare av fordon eller som användare av handhållna maskiner. Andelen av arbetskraften som utsätts för vibrationer varierar mellan de olika länderna, från 14% till 34%, och är koncentrerad till sektorerna byggverksamhet (63% av anställda), tillverkning och utvinning (44%) och jordbruk och fiske (38%) [1]. Inom Svenskt arbetsliv är dagligen andelen som till minst en fjärdedel av arbetstiden utsätts för vibrationer från handhållna maskiner 9% och för vibrationer från fordon 8% [2]. Effekterna av vibrationer utgör 21% av arbetssjukdomarna och är den vanligaste arbetssjukdomen som AFA betalar ut medicinsk invaliditet för [3]. Arbetsmiljöverkets föreskrifter om vibrationer (AFS 2005:15) är en nationell tillämpning av det Europeiska vibrationsdirektivet. Föreskriften fastställer minimikrav för att skydda arbetstagare mot risker som uppstår, eller kan uppstå, vid exponering för vibration i arbetslivet. Föreskriften lyfter fram att exponeringen ska bedömas av arbetsgivare och vid denna bedömning är ibland direkta mätningar ofta nödvändiga för att fastställa de faktiska exponeringsnivåerna. Tyvärr har avsaknaden av billig och användarvänlig mätutrustning varit ett hinder för att bestämma storleken på exponeringen och därmed inneburit att föreskriften inte fått ett reellt genomslag på arbetsplatserna. Tidigare har AFA bidragit till en förstudie för projektet MobilVib - Mät vibrationer med din mobiltelefon (dnr 130120) som resulterade i att ett koncept togs fram bestående av en liten separat sensor med inbyggda givare som trådlöst skickar signalen till en mobiltelefon där en nedladdad applikation behandlar uppmätta vibrationer. Syftet med detta fortsättningsprojekt är att utnyttja det utvecklade idékonceptet till att genomföra mätningar och riskbedömningar bland arbetstagare exponerade för hand-arm eller helkroppsvibrationer. 2. Uppnådda resultat 2.1 SmartVib konceptet Under projektets gång har ett 50-tal sensorer framtagits och testats med tillhörande mobilapplikation. Hela konceptet har getts namnet SmartVib. SmartVib bygger på att utnyttja en liten separat sensor med inbyggda givare som trådlöst skickar signalen till mobiltelefonen där en nedladdad applikation behandlar uppmätta vibrationer. Överföringen behöver inte ske kontinuerligt, eftersom sensorn har inbyggt minne och därmed kan uppmätta värden lagras. Samma givarenhet används för både hand-arm och helkroppsvibrationer. I figur 1 presenteras hur användningen av SmartVib konceptet ser ut. Figur 1. SmartVib med separat sensor samt mobilapplikationen. 4
2.1.1 Givarenheten Den givarenhet (sensor) som utvecklats och tillverkats uppfyller de tekniska krav som finns för mätning av vibrationer [4], figur 2. Samma sensor kan användas för att mäta både hand-arm och helkroppsvibrationer och dess storlek är 29x29x12 mm. Mätningarna görs samtidigt i tre riktningar och effektivmedelvärdet (RMS) registreras kontinuerligt per sekund. Enheten är utrustad med uppladdningsbara batterier med en drifttid på ca 10-15 timmar. Finns tillgång på extern strömförsörjning (exempelvis i fordon) kan mätningar ske kontinuerligt under lång tid. Den inbyggda minnesfunktionen kan med olika inställningar förlängas från 8 timmar till 30 dygn. Uppmätta signaler, antingen strömmade eller lagrade, överförs med Bluetooth till mobilapplikationen med information även om vilken form av exponering som mäts. Figur 2 ger en schematisk beskrivning av sensors funktioner. Sensorns inställningar kan manuellt väljas med funktionsknappen. Figur 2. Beskrivning av funktionaliteter hos sensor i SmartVib systemet. Vid mätning av hand-arm vibrationer fästs givaren på maskinen med buntband och vid mätning av helkroppsvibrationer placeras givaren i en utvecklad mini-sittplatta som placeras på fordonssitsen, figur 3. Figur 3. Fastsättning vid mätning av hand-arm respektive helkroppsvibrationer. 2.1.2 Mobilapplikation Med mobilapplikationen kan sensorns olika inställningar väljas, figur 4. Vidare bearbetas i applikationen överförda signaler och översätts till lättförståelig information för användaren i enlighet med Arbetsmiljöverkets föreskrift om vibrationer. I applikationen kan användaren mata in den dagliga exponeringstiden och få en överskådlig uppfattning om risken för vibrationsrelaterad hälsopåverkan. Uppmätta data kan även laddas ner från mobiltelefonen till en dator för mer ingående analyser. 5
Figur 4. Exempel på skärmbilder från mobilapplikationen. Applikationen har i första hand utvecklats på Android-plattformen som är en öppen källkod. Det innebär att utvecklingen inte genererat extra och långsiktiga kostnader för att hålla applikationen tillgänglig. Förberedelser har gjorts för att applikationen också kan anpassas för Apple enheter. 2.2 Utvärdering av SmartVib konceptet Utvärderingen har gjorts genom laborativa mätningar, mätningar på olika arbetsplatser och genom användbarhetstester. 2.2.1 Laborativa mätningar Syftet med de laborativa mätningarna har varit att genomföra noggranna tester för att säkerställa den tekniska prestandan i enlighet gällande standard [4] för både sensor och mobilapplikation. Testerna genomfördes genom att sensorer limmades på en vibrerande platta, figur 5, monterad på en vibrator (Ling Altec 409). På plattan monteras också givare för jämförande mätningar (Larson & Davis HVM 100, givare Dytran 3053B2 och Brüel & Kjær 2513, givare Brüel & Kjær 4384). Plattan vibrerade i riktningen uppåt - nedåt. Figur 5. Montering av SmartVib sensorn samt givare för jämförande mätningar. 6
Till vibratorn skickades signaler via en förstärkare (Sentec PA 9) från en signalgenerator (Hewlett & Packard 3310A). För kalibrering av givarna/sensorer användes en kalibrator (Brüel & Kjaer 4294). Hela mätuppställningen framgår av Figur 6. Figur 6. Instrumentuppställning vid de laborativa mätningarna. Resultaten från de laborativa mätningarna visade att sensorerna ger en utsignal som är direkt proportionell mot accelerationen. Vidare framgick att sensorernas inbyggda frekvensvägning för både hand-arm och helkroppsvibrationsmätningar uppfyller väl kraven enligt gällande standaren [4]. Sensorerna uppfyller också kraven angående elektrisk känslighet och inverkan av omgivningstemperaturen. Den enda begränsningen i SmartVib systemet som framkommit är att mätningar av hand-arm vibrationer sker i ett frekvensområde upp till 670 Hz mot rekommenderat 1250 Hz. Denna avvikelse innebär att vid dessa mätningar, kan mätfelet vara i storleksordningen 3%. För helkroppsvibrationer finns ingen frekvensbegränsning. Mätningar visar också att mellan olika sensorerna förekommer en skillnad i känslighet som kan vara av storleksordningen 5 %. 2.2.2 Mätningar på arbetsplatser Mätning av både hand-arm och helkroppsvibrationer har genomförts på olika arbetsplatser. Vid de inledande mätningar jämfördes resultatet från SmartVib konceptet med annan vibrationsutrustning som idag finns på marknaden för vibrationsmätningar. Någon skillnad i uppmätta resultat kunde inte dokumenteras. I figur 7 framgår några av de olika arbetsplatser där SmartVib konceptet använts. För respektive arbetsplats redovias också motsvarande uppmätt acceleration som funktion av mättiden. 7
Figur 7. Exempel på mätningar av vibrationer med SmartVib på olika arbetsplaster a) Byggnadsindustrin; b) Passagerare flyg; c) Taxi; d) Betonggjutning. Vidare anges motsvarande uppmätt acceleration (m/s 2 ) över mättiden (sekunder). 8
Resultatet visar att SmartVib systemet fungerar utmärkt för mätningar av både hand-arm och helkroppsvibrationer. Det som skulle kunna utvecklas är fastsättningen av sensorn vid mätningar av handarm vibrationer. Den inbyggda minnefunktionen har visat sig mycket användbar. Mätningar av helkroppsvibrationer på exempelvis åk - glättaren (Figur 7d) har inte kunnat utföras på ett enkelt sätt med traditionell utrustning. Nu startades bara mätningarna och resultaten i de tre riktningarna lagrades i sensorn. Den inbyggda minnesfunktionen i sensorn möjliggör att obegränsat antal sensorer kan användas samtidigt för mätningar av vibration med tillgång till enbart en mobiltelefon. 2.2.3 Användbarhetstester Sensor med tillhörande applikation och användarmanual har kontinuerligt utvärderats av olika användargrupper. Utvärdering av användare som inte är experter inom arbetshälsa, elektronik eller datavetenskap visade att sensorn upplevdes enkel att använda med hjälp av manualen. Önskemål framkom om att fastsättningen av sensorn på en vibrerande maskin kunde förenklas. Designen av mobilapplikationen sågs som enkel och funktionell. Bättre förklaringar till en del av funktionerna efterlystes för de som inte är insatta i området, exempelvis begreppet Dos. Vidare fungerade inte överföringen av mätresultaten till dator klanderfritt. Arbetsledare och användare av vibrerande maskiner/fordon upplevde SmartVib systemet som smidigt, speciellt för mätning av helkroppsvibrationer. Det som efterlystes var kopplingen gentemot gällande föreskrift om vibrationer. 2.2.4 Utveckling av färdigt koncept Underlaget från de olika mätningarna och utvärderingarna har används för att utveckla en ny version av SmartVib systemet. Sensorn har bland annat försetts med ett gänghål för att underlätta fastsättningen på handhållna vibrerande maskiner. Vidare har systemet försetts med automatisk kalibrering för att kompensera för skillnaden mellan olika sensorer, säkerställa den mättekniska noggrannheten och som funktionstest av sensor och mobilapplikation. Mobilapplikationen har försetts med möjlighet att manuellt mata in den dagliga exponeringstiden för att kunna överskådligt visa den dagliga vibrationsexponeringen i relation till gällande insats- och gränsvärde enligt Arbetsmiljöverkets föreskrift om vibrationer. Vidare har mobilapplikationen design förbättrat och manualen gjorts mer utförlig. 3. Avvikelsen gentemot projektbeskrivning För framtagning av SmartVib konceptet har kostnader tillkommit som inte kunde förutses vid projektplaneringen. De nu tillverkade sensorerna, för de inledande testerna/mätningarna, har en kapsling som framtagits med hjälp av 3D-skrivare. 3D-skrivare ger mycket bra möjligheter för utveckling av nya produkter. Enkelheten i att ta fram fler varianter av kapslingen har varit positiv för projektet. För tillverkning i större serier av sensorn krävs dock avsevärda kostnader för att beställa gjutformer för kapslingen. Kostnaden för detta arbete har inte kunnat lösas inom projektets ekonomiska ramar. Vidare visade det sig att användning av Bluetooth också innebär en kostnad för licensiering. Vid planeringen av projektet räknade vi med att få erfarenheter från något fler arbetsplatser än vad som utfallet blev. Vi har dock fått tillräckligt med erfarenhet för att kunna bedöma att SmartVib nu är ett enkelt fungerande koncept som möjliggör att riskbedömningarna av vibrationer i arbetslivet avsevärt underlättas. 9
4. Resultatspridning Inom ramen för projektet har resultatspridning genomförts genom olika insatser: Nyhetspresentationer (bilaga 1): Artiklar om projektet har publicerats av Suntliv Farliga vibrationer lättare att mäta med mobilapp och En liten sak man betyda så mycket för så många (bilaga 1). Projektet har vidare omnämnts i artiklar i Dagens arbete, Arbetsliv, m fl. Presentationer vid nationella och internationella möte (bilaga 2): Projektet har presenterats vid bl a: - 50th UK Conference on Human Responses to Vibration, 9 10, September 2015, Southampton. - Arbets- och Miljömedicinska Vårmötet 2016, 13-15 april 2016, Örebro - AFA seminariet om Vibrationer i arbetslivet, 8 september 2016, Stockholm Hemsida (www.smartvib.se) och informationsblad (bilaga 3): - Hemsida på både svenska och engelska har tagits fram och varit aktiv sedan januari 2016. Användarguide (bilaga 4): - Användarguide på svenska och engelska har framtagits. I bilagan visas enbart utdrag från guiden. Vetenskaplig publicering (bilaga 5): - Esteban Guerrero Rosero har lagt fram och försvarat avhandlingen Representing and Reasoning about Complex Human Activities - an Activity-Centric Argumentation-Based Approach i vilken SmartVib-konceptet ingått. 5. SmartVib konceptets framtid För den fortsatta informationsspridning och utvecklingen av SmartVib konceptet krävs en uthållig huvudman vilket inte är en roll som passar för Umeå universitet. Den rollen kommer istället CVK Vibration & Noise (www.cvk.se) att fylla. CVK kommer att se till att sensorer finns tillgängliga att beställa och kommer också att tillhandahålla mobilapplikationen via sin hemsida. CVK har också accepterat att ta ansvar för den fortsatta utvecklingen att SmartVib-konceptet. SmartVib kommer att finnas tillgängligt för leverans vid årsskiftet 2016/2017. 6. Referenser [1]. Donati P, et al. Workplace exposure to vibration in Europe: an expert review, European Agency for Safety and Health at Work, Luxembourg: Office for Official Publications of the European Communities, 2008. [2] Arbetsmiljöverket. Arbetsmiljön 2015. Arbetsmiljöstatistik Rapport 2016:2. Arbetsmiljöverket 2016, Stockholm. [3] AFA Försäkring. Allvarliga arbetsskador och långvarig sjukfrånvaro 2015. AFA Försäkring 2015, Stockholm. [4] Svensk standard SS-EN ISO 8041-2005. Vibration och stöt Vibrationers inverkan på människan Mätinstrument (ISO 8041: 2005). SIS Förlag AB, Stockholm. 10
Bilaga 1: Nyhetspresentationer Artikel i Suntliv.nu 11
12
13
14
15
16
17
Bilaga 2: Presentationer vid nationella och internationella möten Presentation vid 50th UK Conference on Human Responses to Vibration, 9 10, September 2015, Southampton 18
19
20
Presentation vid Vårmötet 2016, 13-15 april, Örebro 21
Bilaga 3: Hemsida (www.smartvib.se) och informationsblad 22
23
Bilaga 4: Användarguide Användarguide finns tillgänglig på: www.cvk.se 24
Bilaga 5: Vetenskaplig publicering Avhandlingen Representing and Reasoning about Complex Human Activities - an Activity-Centric Argumentation-Based Approach kan laddas ner från: umu.diva-portal.org/smash/get/diva2:927778/fulltext02.pdf 25