Ergonomics - A Systems Approach

243 Pages·2012·6.455 MB·English

by  I. Nunes

ERGONOMICS

A SYSTEMS APPROACH 
Edited by Isabel L. Nunes
ERGONOMICS –  
A SYSTEMS APPROACH 

Edited by Isabel L. Nunes
Ergonomics – A Systems Approach
Edited by Isabel L. Nunes

Published by InTech
Janeza Trdine 9, 51000 Rijeka, Croatia

Copyright © 2012 InTech
All chapters are Open Access distributed under the Creative Commons Attribution 3.0
license, which allows users to download, copy and build upon published articles even for
commercial purposes, as long as the author and publisher are properly credited, which
ensures maximum dissemination and a wider impact of our publications. After this work
has been published by InTech, authors have the right to republish it, in whole or part, in
any publication of which they are the author, and to make other personal use of the
work. Any republication, referencing or personal use of the work must explicitly identify
the original source.

As for readers, this license allows users to download, copy and build upon published
chapters even for commercial purposes, as long as the author and publisher are properly
credited, which ensures maximum dissemination and a wider impact of our publications.

Notice
Statements and opinions expressed in the chapters are these of the individual contributors
and not necessarily those of the editors or publisher. No responsibility is accepted for the
accuracy of information contained in the published chapters. The publisher assumes no
responsibility for any damage or injury to persons or property arising out of the use of any
materials, instructions, methods or ideas contained in the book.

Publishing Process Manager Martina Blecic
Technical Editor Teodora Smiljanic
Cover Designer InTech Design Team

First published April, 2012
Printed in Croatia

A free online edition of this book is available at www.intechopen.com
Additional hard copies can be obtained from [email protected]

Ergonomics – A Systems Approach, Edited by Isabel L. Nunes
p. cm.
ISBN 978-953-51-0601-2

Contents

Preface IX
Chapter 1 Work-Related Musculoskeletal
Disorders Assessment and Prevention 1
Isabel L. Nunes and Pamela McCauley Bush
Chapter 2 Work-Related Musculoskeletal Discomfort
in the Shoulder due to Computer Use 31
Orhan Korhan
Chapter 3 Ergonomic Impact of Spinal Loading and Recovery
Positions on Intervertebral Disc Health: Strategies
for Prevention and Management of Low Back Pain 51
S. Christopher Owens, Dale A. Gerke and Jean-Michel Brismée
Chapter 4 A Comparison of Software Tools for
Occupational Biomechanics and Ergonomic Research 65
Pamela McCauley Bush, Susan Gaines,
Fatina Gammoh and Shanon Wooden
Chapter 5 Measurement Instruments for Ergonomics
Surveys – Methodological Guidelines 119
Marina Zambon Orpinelli Coluci
Chapter 6 Biomechanical Assessment of Lower
Limbs Using Support Moment Measure
at Walking Worker Assembly Lines 131
Atiya Al-Zuheri, Lee Luong and Ke Xing
Chapter 7 Usability of Interfaces 155
Mário Simões-Marques and Isabel L. Nunes
Chapter 8 User Experience Design:
Beyond User Interface Design and Usability 171
Wei Xu
VI Contents

Chapter 9 Higher Efficiency in Operations Can Be
Achieved with More Focus on the Operator 193
Per Lundmark
Chapter 10 Critical Thinking Skills
for Intelligence Analysis 209
Douglas H. Harris and V. Alan Spiker

Preface

Ergonomics, also known as Human Factors, is a recent scientific discipline, curiously 
with a well‐defined and official date and place of birth, July 12, 1949, in England. 
However the term Ergonomics, was proposed in 1857, by the Polish philosopher and 
naturalist Wojciech Jastrzebowski and fell into oblivion for nearly a century. The word 
Ergonomics results from joining the Greek words ergon meaning ʺworkʺ and nomos 
meaning ʺnatural lawsʺ, and conveys the concern of understanding the relationships 
between humans and their work environment. 
Ergonomics in spite of its short existence, gathers a broad body of knowledge from 
different disciplines in order to fit the workplace conditions and job demands to the 
capabilities of workers. Its main goal is to ensure humans well‐being, health, and 
safety while maximizing the performance of production systems. Production systems, 
however, are a complex combination of physical, organisational and psychosocial 
dimensions. Therefore Ergonomics offers principles and methods to analyse and 
improve this multitude of interactions. Despite production systems being the main 
focus of Ergonomics, its intervention extends beyond work systems, to other aspects of 
our daily lives, like product design, leisure or sport. 
This book is the result of an InTech initiative to bring together reputable researchers 
from different countries that could provide an interesting and up‐to‐date overview of 
different  Ergonomic  research  applications,  practices  and  methodologies.  The  10 
chapters present the research work of 19 authors from 6 different countries, and they 
cover the following themes: work related musculoskeletal disorders; methods in 
Ergonomics; usability and user‐experience design; efficiency in operations, and critical 
thinking skills. A brief outline of the volume is presented hereafter.  
Chapter 1 offers an overview on work‐related musculoskeletal disorders (WMSD). The 
recognition  that  the  work  may  adversely  affect  health  is  not  new,  since 
musculoskeletal disorders have been diagnosed for many years in the medical field. 
WMSD are related with repetitive and demanding working conditions and continue to 
represent one of the biggest problems in industrialized countries. WMSD are a group 
of inflammatory and degenerative diseases of the locomotion system, which result 
from occupational risk factors such as repetition, force or awkward posture as well as 
individual  and  psychosocial  risk  factors.  This  chapter  presents  WMSD  causes,
X Preface

pathophysiological  mechanisms,  characterization  of  the  principal  disorders  and 
procedures for workplace analysis and design. 
Chapter 2 presents the risk factors that contribute to musculoskeletal disorders in 
shoulders  resulting  from  intensive  use  of  computers.  The  risk  factors  of 
musculoskeletal  disorders  were  revealed  by  assessing  and  analyzing  workplace 
ergonomics, worker attitudes and experiences on the use of the computer keyboard 
and mouse. This was followed by an experimental data collection of muscle load, 
muscle force and muscular fatigue from the shoulder by Surface electromyography to 
validate and verify the proposed mathematical model.  
Chapter 3 recognises that the management of low back pain, particularly work related 
injuries, is very controversial and that many different treatment approaches have been 
tried, ranging from osteopathic manipulations to work hardening programs. This 
chapter  addresses  low  back  pain  reviewing  the  anatomical,  biomechanical,  and 
physiological mechanisms that contribute to the health of the lumbar spine with 
particular emphasis on the intervertebral disc (IVD); considering the mechanisms that 
may cause pain and dysfunction in the lumbar spine; and presenting specific strategies 
for  prevention  and  management  of  work  related  low  back  pain  based  on  the 
biomechanical and physiological response of the lumbar IVD.  
Chapter  4  is  devoted  to  the  comparison  of  software  tools  for  occupational 
biomechanics and ergonomic research. It provides a survey on selected biomechanical 
software tools and gives a detailed analysis and a comparison of two specialized 
packages, 3DSSPP and JACK as well as examples of applications where one or the 
other may be better suited. 
Chapter 5 presents a description of methodological guidelines used to prepare a new 
questionnaire or to adapt an existing one. Ergonomic surveys are very important tools 
to evaluate and identify problems in workplaces (such as industries, hospitals, and 
laboratories), since strategies to tackle the ergonomic issues can be derived from their 
results. Therefore, the surveys should be carefully prepared to obtain information in a 
clear  and  reliable  way.  Usually,  ergonomic  surveys  are  based  on  measurement 
instruments (questionnaires) that are applied to workers on the workplace to collect 
the necessary information.  
Chapter 6 discusses the need for dynamic, flexible and reconfigurable assembly 
systems, which are able to respond adequately to changes in the characteristics and 
demands of the market. The chapter presents the Walking Worker Assembly Line, in 
which  each  worker  utilizes  various  skills  and  functions  by  travelling  along  the 
manufacturing line to carry out all the required tasks. The authors argue that this 
flexible manpower line (or flexible assembly line) approach is one of the promising 
techniques for configuring effective and productive assembly systems, responding 
well to the challenges of the manufacturing industry.
Preface XI

Chapter 7 is dedicated to usability. In recent years the knowledge media support 
migrated  from  “pen  and  paper”  to  computer‐based  Information  Systems.  This 
evolution introduced some technological, organizational, and methodological changes 
affecting the demand, workload and stress over the workers, many times in a negative 
way.  Due  to this  fact  usability  assumed an  increasing importance.  This  chapter 
presents an overview of the general principles to observe when a user‐centred design 
is adopted, provides a summary of methods and tools that are available to support the 
design  and  evaluation  of  products  with  good  usability,  and  offers  examples  of 
guidelines and good practices that can be adopted.  
Chapter 8 discusses major challenges faced by current user‐centred design practices, 
proposes a user experience design (UXD) framework to address these challenges, and 
analyses three case studies to illustrate the UXD approach and formalize the UXD 
processes.  
Chapter 9 discusses how human operators are an integral part of automated control 
systems and using a systematic design approach presents a new control room that is 
operator‐focused, in order to create a safer and securer environment, contributing to 
efficiency in operations. 
Chapter 10 is devoted to critical thinking skills for intelligence analysis, focusing on 
that aspect of ergonomics research that seeks to understand how people engage in 
cognitive work and how to develop systems and training that best support that work. 
A definition and a model of critical thinking are presented.  
I hope this book will encourage readers, namely academic researchers and company 
managers interested in Ergonomics and its applications, to pursue the challenge of 
transforming workplaces into safer and healthier places to work while optimizing the 
work system performance. 
I would like to thank InTech for the invitation to be an editor and to Martina Blecic, 
Publishing Process Manager, for organizing this book. I would also like to thank the 
authors and other persons who helped and encouraged me to make this book a reality. 

Isabel L. Nunes, M.S., Ph.D. 
Centre of Technologies and Systems, 
Faculdade de Ciências e Tecnologia, 
Universidade Nova de Lisboa, Caparica,  
Portugal