Çeşitli tiplerdeki ahşap ev sandalyelerinin ergonomik açıdan uygunluğunun insan odaklı ürün geliştirme yazılımı ile analiz edilmesi

Abstract

Bu çalışma, farklı ergonomik karakteristiklere sahip sandalyelerin, ergonomik açıdan uygunluğunun hem bir anket hem de insan odaklı bir ürün geliştirme yazılımı ile değerlendirilmesi, ayrıca anketlerden elde edilen veriler ile yazılımdan elde edilen verilerin tutarlılığının belirlenmesini kapsamaktadır. Bu amaçla, çeşitli ölçüler ve arkalık eğim açılarında hazırlanmış farklı karakteristiklere sahip 18 adet sandalye ergonomik açıdan değerlendirilmiştir. Araştırmanın birinci bölümünde, sandalye ölçüleri, arkalık eğim açısı ve bu faktörler arasındaki ilişkiler için referans değerler elde edebilmek ve rahatlık derecesinin önceden tahmin edilebileceği matematiksel modeller geliştirebilmek amacıyla 18 farklı tipte deney sandalyesi hazırlanmıştır. Çalışma kapsamında 3 oturma derinliği ölçüsü (43, 45 ve 47 cm), 3 oturma yüksekliği ölçüsü (44, 45 ve 46 cm) ve 2 farklı arkalık eğimi açısı (90 ve 105º) kullanılmıştır. Daha sonra, hazırlanan deney sandalyelerinde gönüllülük esasına göre seçilen 30 sağlıklı deneğin (15 erkek ve 15 kadın) 30 dakika oturmaları sağlanmış olup, deneklere 2 farklı zaman diliminde (5. ve 30. dakika) aynı anket uygulanmış ve vücutlarının çeşitli bölgelerinde hissettikleri rahatlık dereceleri kalitatif (niteliksel) olarak tespit edilmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde ise, deney sandalyeleri ile araştırmaya katılan tüm deneklerin kas–iskelet (muskuloskeletal) sistemleri 1/1 ölçekte sanal ortamda modellenmiş olup, oturma eylemi ve dolayısıyla da oturma postürü sanal ortamda gerçekleştirilmiştir. Deneklerin muskuloskeletal sisteminin modellenmesinde ise bir insan odaklı ürün geliştirme yazılımı olan `Anybody Modelling System` programından yararlanılmıştır. Denekler programa modellenirken, her bir denekten alınan 54 adet statik antropometrik veriden gerekli olan bazı ölçüler kullanılmış olup, sanal ortamdaki insan modelinin gerçek deneği güvenilir bir şekilde temsil etmesi sağlanmıştır.Bilgisayar destekli ergonomik analizler sonucunda, sandalye ergonomisi üzerinde etkili olan parametrelerden arkalık eğim açısı hem erkek hem de kadın denekler üzerinde en etkili faktör olarak bulunmuştur. Arkalık eğim açısının 90°' den 105º' ye çıkarılmasının, oturma eyleminin konforunda önemli rolü olan L5 ve sacrum arasındaki reaksiyon kuvvetlerini % 50 azalttığı belirlenmiştir. Bu çalışmada çalışılan oturma derinliği ve oturma yüksekliği ölçülerinin erkek ve kadın deneklerin rahatlığı üzerindeki etkileri istatistiksel olarak önemli bulunmamıştır. Ancak, oturma yüksekliğindeki artış, kadın deneklerin bacaklarında rahatsızlığa neden olmuştur. Çalışma sonucunda, bilgisayar destekli ergonomik analizlerden alınan veriler, anketlerden alınan veriler ile tutarlı çıkmış olup, insan odaklı ürün geliştirme yazılımının tasarlanacak mobilyaların ergonomik kriterlerinin belirlenmesinde kullanılabilir olduğunu doğrulamaktadır.

This study involves that evaluation of the ergonomic suitability of different types of chairs by using both survey and human-based product development software; moreover it also involves determination of the consistency of data that will be obtained from the survey and software. For this purpose, 18 different types of wooden chairs prepared from various sizes and backrest inclination angles were evaluated in terms of ergonomics. In the first part of study, 18 different types of test chairs were produced in order to develop mathematical models which may be pre-predictably about level of comfort that related in chair dimensions, backrest inclination angle, and relations among these factors. In the scope of study, 3 levels of seat depth (43, 45 and 47 cm), 3 levels of seat height (44, 45 and 46 cm) and 2 different backrest inclination angles (90º and 105º) were evaluated. Then, voluntary basis selected 30 healthy subjects (15 male, 15 female) were tested by sitting on the prepared chairs. During the sitting period on each type of chairs, the same survey was applied on 2 different time periods (5th and 30th minutes), so the comfort level that subjects feel on various parts of their bodies were determined qualitatively. In the second part of study, the test chairs and musculoskeletal system of the subjects who participated in surveys were modeled in virtual environment as 1/1 scale. Thus, the sitting action, in other words; the sitting posture was performed in virtual environment. Human-based product development software `Anybody Modelling System` was used for modeling the musculoskeletal system of the subjects. For modelling the human model in the software, it was utilized from required dimensions from 54 static anthropometric data taken from subjects. Thus, it was reliably provided that the human model in virtual environment represents the real subjects.Results show that most significant design parameter was the backrest angle in terms of minimum joint forces and muscular activity for both male and female figures. Increasing the backrest angle from 90° to 105°, was decreased the reaction forces 50% between L5 and sacrum where is really crucial part of the body during the sitting action. Other factors (seat height and seat depth) were not as effective compared to backrest angle factor. Seat height was found to be more effective than seat depth factor on legs and low back maximum muscle activity. Furthermore increasing the seat height was caused pain on the legs of female subjects.At the end of the study, the data obtained from computer aided ergonomics software is acceptable and it was verified that the software used in this study is usable for determining ergonomic criteria of designing process of the furniture.