La place de l’Homme dans la conduite de systèmes à risques : retour d’expérience de l’industrie nucléaire.

L’industrie nucléaire, ainsi que la plupart des industries dites « à risques », sont soumises à des obligations réglementaires en termes de sécurité des personnes et de l’environnement, mais également à des contraintes de fiabilisation de leurs usines / ateliers, qui visent à la fois l’amélioration de leur performance mais aussi l’accroissement de la qualité de leur produit final.

Afin de répondre à cela, ces industries conçoivent des systèmes techniques et technologies qui conduisent à « éloigner » l’Homme de son travail. Bien que bénéfique, car il favorise la protection des travailleurs, cet « éloignement » doit être accompagné d’études spécifiques dans le domaine des sciences humaines et sociales, afin d’assurer que les femmes et les hommes puissent toujours jouer leur rôle dans la conduite et la maîtrise de ces systèmes à risques. Ce rôle reste incontournable, puisque l’Homme est seul capable de récupérer une défaillance du système sociotechnique.

 

1. Un peu d’histoire
Le souhait d’éloignement des travailleurs des situations de travail « à risques » est historique : depuis environ 30 ans, le concept de 3D (pour Dull, Dirty and Dangerous) a connu son essor notamment dans l’industrie militaire américaine, conduisant à justifier l’arrivée d’engins robotisés et/ou télé-opérés (voire complétement autonomes aujourd’hui) permettant de “protéger” les soldats, qui restaient éloignés des sources à risque.

 

2. Le concept 3D appliqué
Ce principe est toujours appliqué dans les industries à risques actuelles. De manière générale, la démarche de mise en œuvre est la même et cela indépendamment du domaine d’application et de la raison de l’éloignement :

  • Dans les industries de fabrication à la chaîne (comme l’automobile), on remplace les travailleurs par des systèmes automatisés, parce que le travail est répétitif, monotone et pénible, et de plus les travailleurs n’ont pas une véritable plus-value vis-à-vis de ces systèmes ;
  • Dans les industries à risques / atmosphères confinées, les travailleurs sont éloignés afin d’éviter qu’ils ne soient exposés à des matières ou substances salissantes, contaminantes et a fortiori dangereuses…

Ainsi, sont identifiés les problèmes intrinsèques aux situations de travail à résoudre, puis un choix – généralement technique – de solution de protection est mis en place, selon le degré d’importance du problème identifié, mais aussi selon les moyens, contraintes et enjeux du projet / domaine d’application.
Dans ce cadre, pour certaines industries comme c’est le cas du nucléaire, les matières ou substances manipulées sont identifiées puis caractérisées selon leur degré de dangerosité pour les travailleurs (opérateurs des usines, ateliers, laboratoires…), pour l’environnement et également pour la population. Cela conduit premièrement à appliquer la réglementation adaptée à chacune des matières/substances identifiées, puis à déterminer les solutions à mettre en place. Il peut s’agir de solutions à implémenter :

  • En conception, comme par exemple : des postes de travail adaptés aux caractéristiques et contraintes des matières, des systèmes automatisés pour tout ou une partie des opérations humaines, des mesures de protection collectives qui impliquent de concevoir des locaux adaptés ;
  • En phase d’exploitation / production, à petite ou grande échelle, comme par exemple : une politique spécifique d’utilisation de mesures de protection individuelle, des dispositions organisationnelles adaptées, des moyens de formation et/ou d’entrainement particuliers, une documentation opératoire définissant précisément un mode opératoire ou une procédure à appliquer.

 

3. Adapter le travail à l’Homme
L’un des principes fondamentaux de la prévention des travailleurs consiste à bien concevoir les situations de travail, afin d’éviter que les actions de protection ne soient à la charge exclusive des travailleurs(1). Lorsque les risques intrinsèques à une situation donnée sont correctement évalués en phase de conception, leurs causes peuvent autant que possible être éliminées et leurs conséquences limitées.

De plus, la démarche d’adaptation des situations de travail et de leurs composants aux capacités, contraintes et spécificités des personnes qui les intègrent, non seulement contribue à maîtriser les risques industriels – amélioration de la fiabilité et de la sécurité des installations – mais également à augmenter de manière significative la performance humaine(2) : la qualité de la production peut être avérée, et d’autre part les femmes et les hommes occupant des postes de travail bien pensés sont plus satisfaits(3).

 

4. Piège à éviter
Lorsque les équipes techniques sont mobilisées pour la conception d’une usine ou d’un laboratoire par exemple, elles définissent les « meilleures » solutions de protection humaine et/ou environnementale. Les critères déterminant le choix d’une solution de protection plutôt qu’une autre reposent généralement sur des aspects techniques / technologiques, mais aussi budgétaires et temporels. Or, le constat issu de l’industrie nucléaire – et également partagé par d’autres industries à risques – est que selon la solution choisie, cela peut engendrer un impact négatif sur le rôle et la place de l’Homme en tant qu’ »acteur » de l’exploitation / production de l’usine ou laboratoire.

Il est essentiel, lorsque les solutions de protection humaine et/ou environnementale sont étudiées et conçues, de mettre en place une approche pluridisciplinaire complémentaire aux démarches « classiques » d’ingénierie de conception, basée sur l’application de méthodologies issues des Sciences Cognitives, Humaines et Sociales. L’association de différentes disciplines d’horizons divers permet, entre autres, de répondre au besoin croissant d’adaptation des situations de travail et de leurs composants aux capacités, contraintes et spécificités des « futurs utilisateurs »(4). En effet, le déploiement, le plus tôt possible dans le processus de conception, des connaissances, modèles et méthodologies issus de l’Ergonomie visent à appréhender le fonctionnement des systèmes sociotechniques dans leur globalité.

 

5. Application à un projet (image 1)
Dans le cadre de la conception d’une nouvelle usine dédiée à la fabrication d’éléments combustibles nucléaires, basée sur une usine existante et en production actuellement, un poste de travail en particulier posait différents problèmes. Lors de l’une des étapes de production, l’opérateur devait (et devra) transformer différentes matières présentées sous la forme de poudre en un produit final solide et compact. Ceci est réalisé depuis un poste de travail qui nécessite le port d’un appareil de protection des voies respiratoires : il s’agit d’une table de travail, au-dessus de laquelle sont disposés des équipements de tri/organisation, mélange/malaxage et compactage des poudres (une matrice), surmontée d’un capotage partiel transparent couplé à un système de ventilation qui limite la dissémination des substances radioactives (contamination de l’opérateur et du local notamment), ainsi que d’un système de ventilation du local où est disposé ce poste de travail.

L’étude préliminaire de la situation de travail existante avait montré que le poste de travail en question n’apportait pas satisfaction, pour les raisons suivantes :

  • Gestes et postures contraignants : les matières poudreuses étant extrêmement dispersables, les opérateurs ne peuvent mélanger (ou malaxer) que sommairement les différentes substances, afin de minimiser leur dissémination. Cela ne contribue pas à la répartition homogène des poudres dans la matrice de compactage, exigeant de la part des opérateurs d’appliquer des gestes successifs de « raclage » de la poudre, afin de remplir soigneusement et progressivement la matrice avec des couches de poudre et garantir ainsi la qualité finale du produit.
  • Protection de l’environnement : malgré l’attention particulière aux opérations lors du malaxage des matières poudreuses, une partie « perdue » pendant le procédé peut-être aspirée par un système puissant de ventilation (hottes aspirantes). Ces matières doivent faire l’objet d’un tri et traitement ultérieur, ce qui engendre des étapes supplémentaires (et coûteuses) de travail.
  • Protection des travailleurs : en effet, les personnes affectées à ce poste de travail doivent porter des vêtements et des gants spécifiques de protection (plusieurs couches superposées), ainsi qu’un masque de type « appareil filtrant » (le masque est doté d’un filtre qui retient les poussières dangereuses et épure ainsi l’air respiré par l’opérateur). Ces protections individuelles, coûteuses pour l’installation (tri, nettoyage, remplacement…), sont également encombrantes et sources de gêne pour les opérateurs : en effet, on observe des efforts particuliers pour respirer, une baisse de la visibilité et de la dextérité nécessaires à la bonne réalisation de cette activité, qui exige précision et minutie.

 

 

L’analyse préliminaire a conduit à la mise en place d’une étude de l’ergonomie du futur poste de travail. Cette étude devrait répondre aux objectifs suivants :

  • Amélioration de la qualité du produit final ;
  • Renforcement des protections vis-à-vis des opérateurs, afin de pouvoir envisager la suppression du masque, ainsi que de l’environnement ;
  • Réduction des coûts d’exploitation associés à ce poste.

 

6. Conception itérative et participative
L’étude permettant de répondre aux besoins identifiés est bâtie sur les principes de la norme ISO citée en (4). Elle a été réalisée à partir d’une analyse fine de la situation existante, suivie de réunions de conception pluridisciplinaires ponctuées par des séances d’évaluation des solutions envisagées, et cela de manière itérative. Ainsi, la constitution d’un GTU au démarrage du projet a favorisé les principes de démarche participative et de co-conception : le suivi des étapes de définition de la nouvelle solution de protection ont ainsi conduit à la prise en compte de l’ensemble des exigences et contraintes du projet : réglementaires mais aussi intrinsèques aux métiers techniques et à l’installation, ainsi qu’au futur utilisateur.

 

 

7. Analyse de l’existant
Une étude détaillée du poste de travail existant a été mise en place, cela afin principalement d’appréhender l’environnement global de production, ainsi que les contraintes particulières liées au processus de fabrication.

De ce fait, une analyse méticuleuse des gestes et postures des opérateurs, assistée par des moyens vidéos et la réalisation de chronologies d’opérations a été réalisée. Cette analyse a permis de montrer que selon l’étape du processus de fabrication, les opérateurs sont contraints d’adopter des positions très différentes les unes des autres afin de réaliser leur travail. Ceci rend difficile la mise en place d’une protection étanche, qui favoriserait le confinement des matières. En effet, les solutions de type « boîte à gants » ou « isolateur  » classiques exigent que l’opérateur adopte une posture statique du fait de la position des ronds de gants, fatigante sur le long terme et ne lui permettant pas de réaliser aisément toutes les opérations dans l’isolateur.

Les observations réalisées dans l’installation existante ont mis en exergue le fait que les opérateurs pour réaliser les différentes tâches du mode opératoire, doivent en l’espace de quelques minutes adopter les 3 positions différentes suivantes :

 

 

  • Position 1 : actionner des molettes situées devant et au milieu de la table de travail – opérateurs avec les bras pliés, les coudes à la hauteur de la taille et les mains positionnées devant le ventre ;
  • Position 2 : régler des leviers posés au fond, à droite et à gauche de la table de travail. Ces zones sont peu accessibles et l’opérateur ne peut pas se déplacer depuis la position centrale – opérateurs avec les bras totalement dépliés et placés soit tout droit, soit vers la gauche ou la droite, mais toujours en-dessous de la ligne des épaules ;
  • Position 3 : récupérer les outils placés en hauteur, dans la partie devant la table de travail – opérateurs avec les bras pliés et en rotation vers le haut, avec les paumes de mains dirigées vers leur visage, les coudes presque alignés avec les épaules mais un peu en-dessous de cette ligne.

 

8. Remise à plat des données d’entrée du projet (image 2)
Au-delà du respect des exigences réglementaires auxquelles l’usine est soumise, ainsi que des normes et standards des métiers techniques impliqués dans le projet (résistance des matériaux, contraintes mécaniques, d’électricité et de ventilation notamment), l’analyse de l’existant a permis d’enrichir le cahier des charges fonctionnel du projet avec :

  • Une liste d’équipements et d’outils existants, ayant fait leurs preuves, à réutiliser dans la future usine ;
  • Une liste de « souhaits » du futur utilisateur, concernant notamment les problématiques de manque de visibilité et de dextérité liées au port d’équipements de protection individuelle ;
  • Une liste de recommandations liées aux contraintes d’exploitation (accessibilité) posées par le besoin de confinement de l’espace de travail.

 

Image 2

 

Cet ensemble de données d’entrée a fait l’objet d’une présentation au sein du projet, afin que tous les acteurs participant à la conception (MOE, MOA et futurs utilisateurs) soient « au même niveau » les uns vis-à-vis des autres. Dans le cadre de groupes de travail, la connaissance des contraintes d’autrui favorise la mise en place d’un travail collectif de co-construction d’une solution « commune », qui réponde au maximum aux contraintes du projet.

Par ailleurs, en cas d’impossibilité de prise en compte de l’une des exigences identifiées, celui qui la porte est plus enclin à trouver des compromis qui satisfassent le plus grand nombre de participants. Cette démarche permet également de garantir la fidélité des « souhaits  » exprimés par les futurs utilisateurs, liés à leurs tâches et contraintes rencontrées au quotidien.

 

9. Proposition de solution -> Evaluation -> Proposition de solution -> Evaluation -> …
Les métiers techniques, assistés des ergonomes du projet, ont démarré un processus de définition de solutions « futures probables », passant d’esquisses à une solution détaillée, à laquelle tous les acteurs du projet ont pu contribuer. À chaque étape du processus (de la solution la plus « brouillon » à celle choisie), un point d’arrêt a été fait avec les participants du GTU, afin de recueillir leur point de vue et consolider ainsi les choix de conception faits.

Lorsqu’une version aboutie de la solution envisagée a été disponible, le travail d’évaluation du GTU a été mené en réalité virtuelle : sur la base de la maquette 3D du nouveau poste de travail, les participants, munis de casques ou de lunettes 3D, ont pu « utiliser » virtuellement la solution. Cela a permis notamment aux futurs utilisateurs de visualiser la disposition des équipements et des outils dans le nouvel espace de travail, leur accessibilité aussi bien pour les opérations d’exploitation que de maintenance, et enfin de mieux appréhender les nouvelles séquences d’opérations et contraintes spatio-temporelles associées.

Les participants du groupe de travail ont pu visualiser virtuellement les dispositions de conception prévues, et les tester dans un cadre très proche du réel. On a pu observer par exemple que dans certaines postures, l’opérateur devait presque entrer l’une de ses épaules entièrement dans le rond de gant prévu à cet effet, pour pouvoir réaliser son travail correctement. De plus, des passages d’outils d’une main vers l’autre ont été observés, avec un bras dans la position 1 et l’autre dans la position 3 (cf. figure 2).

 

 

Aussi, il a été possible de valider l’ajout d’une opération de pesée sur la droite du poste de travail, dans une zone difficile d’accès (si l’opérateur doit rester placé en zone centrale du poste, comme c’est le cas aujourd’hui) et qui nécessite un déplacement de l’opérateur sur le côté.

Ainsi, la solution retenue à l’issue de ce processus itératif comporte notamment un système de confinement qui autorise un positionnement moins contraignant et strict des bras des opérateurs, tout en leur permettant de ne plus porter ni de masque avec appareil filtrant, ni de couches supplémentaires de vêtements / gants. Par ailleurs, la disposition de certains équipements et outils a été revue, afin de les agencer plus adéquatement avec les séquences logiques d’opérations à réaliser sur la table de travail.

Cette solution est en cours d’implémentation. Elle dispose de tous les atouts pour répondre aux enjeux initiaux de l’étude d’ergonomie du poste de travail :

  • La qualité finale du produit doit être améliorée, dans la mesure où le confinement et l’étanchéité de la solution qui englobera la table de travail, associés à un système plus efficace de ventilation, doivent favoriser la manipulation des substances dangereuses ;
  • Les protections vis-à-vis des opérateurs et de l’environnement sont renforcées et ne reposent plus sur le port d’équipements individuels de protection. Par ailleurs, cela contribue également à l’amélioration de la qualité du produit (augmentation de la visibilité et de la dextérité des opérateurs) ;
  • Et enfin, cela permettra également de réduire les coûts d’exploitation associés à ce poste : moins de tenues et masques à entretenir, plus de temps de travail effectif des opérateurs, moins de perte des substances (la nouvelle conception de la table de travail élimine des zones de dépôt / cumul de matières et optimise la circulation de l’air).

 

 

10. L’Homme au centre de la production
De manière plus transverse, la solution de protection envisagée pour ce nouveau poste de travail est en phase de validation finale au sein du projet. Elle doit être déployée dans la nouvelle usine en cours de construction. Cette solution apporte beaucoup de progrès à ce poste de travail, et replace les opérateurs au centre de la production.

Lors des phases d’analyse de l’existant et d’évaluation des solutions envisagées par le biais des GTU, il est apparu que les femmes et les hommes travaillant actuellement sur ce poste de travail, estiment que leur contribution au « bon déroulement » de la production n’est pas à la hauteur de leurs capacités et connaissances. Pour certains, ils ont évoqué « subir » les conditions de travail, ne pouvant pas être de véritables acteurs des résultats de production de leur usine. Les difficultés de réalisation des tâches, associées à un poste de travail qui peut largement être optimisé, au-delà des craintes des opérateurs vis-à-vis des risques encourus, constituent autant de freins à la mise en place d’un travail efficace et de qualité.

Un accompagnement doit particulièrement être mis en place à ce niveau dans la future usine, afin de mesurer les impacts (positifs et négatifs) de la nouvelle solution de protection sur le travail réel et le ressenti des opérateurs.

 

11. Conclusions et perspectives
La mise en place d’une approche pluridisciplinaire, participative et itérative lors de la conception de solutions (techniques, technologiques, organisationnelles ou autres), est applicable à toute situation de travail qui nécessite d’être optimisée. Cette démarche favorise la prise en compte de l’ensemble des aspects et contraintes composant cette situation de travail, y compris sous l’angle des facteurs socio-organisationnels et humains.
Notre retour d’expérience montre que lorsque cette démarche est intégrée suffisamment tôt avec des spécialistes du domaine des Facteurs Humains, les gains sont considérables, aussi bien en termes de fiabilité mais également de performance, de sécurité, de qualité de production et de satisfaction des opérateurs lors qu’ils sont à leur poste de travail.

Le rôle et la place de l’Homme sont envisagés dans la globalité des situations de travail, et les moyens et outils dont ils ont besoin sont adaptés à leurs pratiques. Par ailleurs, leurs interventions sont cadrées de manière à limiter, voire prévenir, toute action qui puisse potentiellement être source de défaillance, tout en leur laissant suffisamment de marges de manœuvre pour intervenir en cas de besoin notamment pour corriger une défaillance du système sociotechnique.

Cette méthodologie de conception peut être appliquée à tout secteur d’activité, notamment l’industrie pharmaceutique. En complément aux démarches classiques d’ingénierie de conception, l’industrie pharmaceutique peut bénéficier des apports des Sciences Cognitives, Humaines et Sociales et ce quel que soit le volume de production.

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Angélica LEAL – ORANO PROJETS

Titulaire d’un DEA d’Ergonomie au CNAM, Angélica se dédie depuis 2003 à l’intégration des problématiques liées à l’ergonomie et aux facteurs socio-organisationnels et humains dans des projets variés, toujours dans les industries à risques (aéronautique civile, ferroviaire, automobile, chimie, énergies dont le nucléaire, militaire). Depuis 2017, elle a intégré Orano Projets en tant qu’expert senior et contribue aux projets de conception de cette entreprise et de ses clients (CEA, EDF…).

angelica.leal@orano.group

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Édouard MOUILLÈRE – ORANO PROJETS

Ergonome apprenti chez ORANO Projets, Edouard a intégré la formation en Ergonomie du CNAM afin d’obtenir son Master 2 en 2019. Issu d’un double parcours chimie et HSE, il associe au mieux ses connaissances sur les risques chimiques et son expérience sur les conditions de travail afin de contribuer, depuis 2017, aux projets de conception d’Orano Projets et de ses clients. Avant cela, il a travaillé sur la problématique du risque chimique et des impacts sur les conditions de travail chez Renault.

edouard.mouillere@orano.group

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Bruno DUMONT – ORANO PROJETS

Ingénieur de formation, Bruno travaille depuis plus de 20 ans dans le secteur de l’industrie nucléaire, où il a pendant plusieurs années en tant que Chef de Projets et/ou Responsable d’agence eu en charge des missions de conception, réalisation et suivi de chantiers en milieu à risques / complexes. Il a pour mission de promouvoir, sous forme de conseils et services, le savoir-faire d’Orano Projets pour en faire profiter d’autres secteurs d’activités.

bruno.dumont@orano.group

Glossaire

Concept 3D : Dull, Dirty and Dangerous
Dull : Monotome, ennuyeux, sans intérêt
Dirty : Salissant, contaminant, pénible
Dangerous : Dangereux
FH : Facteurs Humains
GTU : Groupe de Travail Utilisateurs
MOE : Maîtrise d’Œuvre
MOA : Maîtrise d’Ouvrage

Définitions

Les Facteurs Humains : ensemble de facteurs sociotechniques ayant une influence sur la performance et plus largement sur le travail humain, tels que les compétences, l’environnement et les outils de travail, les caractéristiques des tâches et l’organisation (notamment).
Ergonomie : Discipline scientifique qui étudie la relation entre l’Homme et les facteurs sociotechniques qui composent le travail, afin de contribuer à leur définition / conception et assurer ainsi qu’ils soient utilisés avec le maximum de confort, de sécurité et d’efficacité par le plus grand nombre de personnes.

Bibliographie

(1) Guérin F., Laville A., Daniellou F., Duraffourg J. et Kerguelen A. (2007). « Comprendre le travail pour le transformer : la pratique de l’ergonomie », ANACT, Lyon-Montrouge, 5ème édition.
(2) Daniellou, F. (2013). « La prise en compte des facteurs humains et organisationnels dans le projet de conception d’un système à risques. » Numéro 2013-05 des Cahiers de la Sécurité Industrielle, Fondation pour une Culture de Sécurité Industrielle, Toulouse, France (ISSN 2100-3874).
(3) Cambon Julien. « Vers une nouvelle méthodologie de mesure de la performance des systèmes de management de la santé-sécurité au travail. » Thèse de doctorat en Sociologie. École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2007. Français.
(4) ISO 9241-210:2010. Ergonomie de l’interaction homme-système – Partie 210 : « Conception centrée sur l’opérateur humain pour les systèmes interactifs.«