El autor agradece la asistencia del Sr. E. Messer y el Prof. W. Laurig por su contribución a los aspectos biomecánicos y de diseño, y al Prof. H. Stein y al Dr. R. Langer por su ayuda con los aspectos fisiológicos del pulido. proceso. La investigación fue apoyada por una subvención del Comité de Investigación y Prevención en Seguridad y Salud Ocupacional, Ministerio de Trabajo y Asuntos Sociales, Israel.
El diseño de los bancos de trabajo manuales y los métodos de trabajo en la industria del pulido de diamantes no ha cambiado durante cientos de años. Los estudios de salud ocupacional de los pulidores de diamantes han identificado altas tasas de trastornos musculoesqueléticos de las manos y los brazos, específicamente, neuropatía cubital en el codo. Estos se deben a las altas exigencias musculoesqueléticas que se imponen a la parte superior del cuerpo en la práctica de esta profesión manual intensiva. Un estudio realizado en el Technion Israel Institute of Technology se dirigió a la investigación de los aspectos ergonómicos y las enfermedades profesionales relacionadas con cuestiones de seguridad entre los artesanos de la industria del pulido de diamantes. Las tareas en esta industria, con sus altas demandas de movimientos manipulativos, incluyen movimientos que requieren esfuerzos manuales rápidos y frecuentes. Una revisión epidemiológica realizada durante los años 1989-1992 en la industria del diamante israelí ha señalado que los movimientos manipulativos experimentados en el pulido de diamantes muy a menudo causan graves problemas de salud al trabajador en las extremidades superiores y en la parte superior e inferior de la espalda. Cuando tales riesgos laborales afectan a los trabajadores, se produce una reacción en cadena que eventualmente también afecta la economía de la industria.
Durante miles de años, los diamantes han sido objetos de fascinación, belleza, riqueza y valor capital. Hábiles artesanos y artistas han intentado, a lo largo de los siglos, crear belleza realzando la forma y los valores de esta forma única de formación de cristales de carbono duro. En contraste con los continuos logros de la creación artística con la piedra nativa y el surgimiento de una gran industria internacional, muy poco se ha hecho para mejorar algunas condiciones laborales cuestionables. Una encuesta de los museos de diamantes en Inglaterra, Sudáfrica e Israel permite sacar la conclusión histórica de que el lugar de trabajo tradicional de pulido no ha cambiado durante cientos de años. Vleeschdrager (1986) describe las herramientas típicas de pulido de diamantes, el banco de trabajo y los procesos de trabajo, y se ha descubierto que son universalmente comunes a todas las configuraciones de pulido.
La evaluación ergonómica realizada en las instalaciones de fabricación de diamantes apunta a una gran falta de diseño de ingeniería de la estación de trabajo de pulido, lo que provoca dolor de espalda y estrés en el cuello y los brazos debido a la postura de trabajo. Un estudio de micromovimientos y un análisis biomecánico de los patrones de movimiento involucrados en la profesión de pulido de diamantes indican movimientos de manos y brazos extremadamente intensos que involucran alta aceleración, movimiento rápido y un alto grado de repetitividad en ciclos de períodos cortos. Una encuesta de síntomas de pulidores de diamantes indicó que el 45% de los pulidores eran menores de 40 años y, aunque representan una población joven y saludable, el 64% informó dolor en los hombros, el 36% dolor en la parte superior del brazo y el 27% dolor en el antebrazo. El acto de pulir se realiza bajo una gran cantidad de presión de "mano sobre herramienta" que se aplica a un disco de pulido vibratorio.
La primera descripción conocida de una estación de trabajo de pulido de diamantes fue dada en 1568 por el orfebre italiano Benvenuto Cellini, quien escribió: “Un diamante se frota contra otro hasta que por abrasión mutua, ambos toman la forma que el hábil pulidor desea lograr”. La descripción de Cellini podría haberse escrito hoy: el papel del operador humano no ha cambiado en estos 400 años. Si uno examina las rutinas de trabajo, las herramientas manuales y la naturaleza de las decisiones involucradas en el proceso, puede ver que la relación usuario-máquina apenas ha cambiado. Esta situación es única entre la mayoría de las industrias donde se han producido enormes cambios con la entrada de la automatización, la robótica y los sistemas informáticos; estos han cambiado por completo el papel del trabajador en el mundo de hoy. Sin embargo, se ha descubierto que el ciclo de trabajo de pulido es muy similar, no solo en Europa, donde comenzó el oficio de pulido, sino en la mayoría de las industrias de todo el mundo, ya sea en instalaciones avanzadas en los Estados Unidos, Bélgica o Israel, que se especializan en geometría elegante. y productos de diamantes de mayor valor, o las instalaciones en India, China y Tailandia, que generalmente producen formas populares y productos de valor medio.
El proceso de pulido se basa en moler el diamante en bruto fijo sobre polvo de diamante adherido a la superficie del disco de pulido. Debido a su dureza, solo el pulido por fricción contra un material de carbono similar es efectivo para manipular la forma del diamante hasta lograr su acabado geométrico y brillante. El hardware del puesto de trabajo se compone de dos grupos básicos de elementos: los mecanismos del puesto de trabajo y las herramientas manuales. El primer grupo incluye un motor eléctrico, que hace girar un disco de pulido sobre un eje cilíndrico vertical, quizás mediante un solo accionamiento directo; una mesa sólida y plana que rodea el disco de pulido; un banco y una fuente de luz. Las herramientas de operación manuales consisten en un soporte de diamante (o lengüeta) que alberga la piedra en bruto durante todas las fases de pulido y generalmente se sostiene en la palma de la mano izquierda. La obra se amplía con una lente convexa que se sujeta entre los dedos índice, medio y anular de la mano derecha y se observa con el ojo izquierdo. Este método de operación viene impuesto por un estricto proceso de entrenamiento que en la mayoría de los casos no tiene en cuenta la lateralidad. Durante el trabajo, la pulidora adopta una postura reclinada, presionando el soporte contra el disco abrasivo. Esta postura requiere el apoyo de los brazos sobre la mesa de trabajo para estabilizar las manos. Como resultado, el nervio cubital es vulnerable a lesiones externas debido a su posición anatómica. Tal lesión es común entre los pulidores de diamantes y se ha aceptado como una enfermedad profesional desde la década de 1950. Actualmente, el número de pulidores en todo el mundo es de alrededor de 450,000 75, de los cuales aproximadamente el 80 % se encuentran en el Lejano Oriente, principalmente India, que ha expandido drásticamente su industria del diamante en las últimas dos décadas. El acto de pulir se realiza manualmente, y cada una de las facetas del diamante es producida por pulidores que están capacitados y capacitados con respecto a una determinada parte de la geometría de la piedra. Los pulidores son una clara mayoría de la fuerza artesanal del diamante, y componen aproximadamente el XNUMX% de la fuerza laboral total de la industria. Por lo tanto, la mayoría de los riesgos laborales de esta industria pueden abordarse mejorando el funcionamiento de la estación de trabajo de pulido de diamantes.
El análisis de los patrones de movimiento involucrados en el pulido muestra que la rutina de pulido consta de dos subrutinas: una rutina más simple llamada ciclo de pulido, que representa la operación básica de pulido con diamante, y otra más importante llamada ciclo de facetas, que involucra una inspección final y un cambio de posición de la piedra en el soporte. El procedimiento general incluye cuatro elementos básicos de trabajo:
- Pulido. Esta es simplemente la operación de pulido real.
- Inspección. Cada pocos segundos, el operador, utilizando una lupa, inspecciona visualmente el progreso realizado en la faceta pulida.
- Ajuste Dopt. Se realiza un ajuste angular en la cabeza del portadiamantes (dop).
- cambio de piedra. El acto de cambiar las facetas, que se realiza girando el diamante en un ángulo predeterminado. Se necesitan alrededor de 25 repeticiones de estos cuatro elementos para pulir la faceta de un diamante. El número de tales repeticiones depende de aspectos tales como la edad del operador, la dureza y las características de la piedra, la hora del día (debido a la fatiga del operador), etc. En promedio, cada repetición toma alrededor de cuatro segundos. Gilad (1993) proporciona un estudio de micromovimiento realizado en el proceso de pulido y la metodología utilizada.
Dos de los elementos, el pulido y la inspección, se realizan en posturas de trabajo relativamente estáticas, mientras que las llamadas acciones de "mano para pulir" (H a P) y "mano para inspeccionar" (H a I) requieren movimientos cortos y rápidos del hombro. , codo y muñeca. La mayoría de los movimientos reales de ambas manos se realizan mediante flexión y extensión del codo y pronación y supinación del codo. La postura del cuerpo (espalda y cuello) y todos los demás movimientos, excepto la desviación de la muñeca, permanecen relativamente sin cambios durante el trabajo normal. El portapiedras, que está construido con una barra de acero de sección transversal cuadrada, se sostiene de manera que presiona los vasos sanguíneos y el hueso, lo que puede provocar una reducción del flujo sanguíneo a los dedos anular y meñique. La mano derecha sostiene la lupa durante todo el ciclo de pulido, ejerciendo una presión isométrica sobre los tres primeros dedos. La mayor parte del tiempo, las manos derecha e izquierda siguen patrones de movimiento paralelos, mientras que en el movimiento de "mano para moler" la mano izquierda conduce y la mano derecha comienza a moverse después de un breve retraso, y en el movimiento de "mano para inspeccionar" la orden está alreves. Las tareas de la mano derecha implican sostener la lupa en el ojo izquierdo mientras se sostiene la mano izquierda (flexión del codo) o presionar la cabeza del soporte de diamante para un mejor pulido (extensión del codo). Estos movimientos rápidos dan como resultado aceleraciones y desaceleraciones rápidas que terminan en una colocación muy precisa de la piedra en el disco abrasivo, lo que requiere un alto nivel de destreza manual. Cabe señalar que se necesitan muchos años para volverse competente hasta el punto en que los movimientos de trabajo son casi reflejos incrustados que se ejecutan automáticamente.
A primera vista, el pulido de diamantes es una tarea sencilla y directa, y en cierto modo lo es, pero requiere mucha habilidad y experiencia. A diferencia de todas las demás industrias, donde la materia prima y procesada se controla y fabrica de acuerdo con especificaciones exactas, el diamante en bruto no es homogéneo y cada cristal de diamante, grande o pequeño, debe verificarse, categorizarse y tratarse individualmente. Aparte de la habilidad manual necesaria, el pulidor tiene que tomar decisiones operativas en cada fase de pulido. Como resultado de la inspección visual, se deben tomar decisiones sobre factores tales como la corrección espacial angular, un juicio tridimensional, la cantidad y duración de la presión a aplicar, el posicionamiento angular de la piedra, el punto de contacto en el disco abrasivo, entre otros. . Se deben considerar muchos puntos importantes, todos en un tiempo promedio de cuatro segundos. es importante comprender este proceso de toma de decisiones cuando se diseñan las mejoras.
Antes de poder avanzar a la etapa en la que se puede utilizar el análisis de movimiento para establecer un mejor diseño ergonómico y criterios de ingeniería para una estación de trabajo de pulido, uno debe ser consciente de otros aspectos involucrados en este exclusivo sistema usuario-máquina. En esta era posterior a la automatización, aún encontramos la parte de producción de la exitosa y creciente industria del diamante casi intacta por los enormes avances tecnológicos realizados en las últimas décadas. Si bien casi todos los demás sectores de la industria han experimentado cambios tecnológicos continuos que definieron no solo los métodos de producción sino también los productos en sí, la industria del diamante se ha mantenido prácticamente estática. Una razón plausible de esta estabilidad puede ser el hecho de que ni el producto ni el mercado han cambiado a lo largo del tiempo. En la práctica, el diseño y las formas de los diamantes se han mantenido casi sin cambios. Desde el punto de vista comercial, no había razón para cambiar el producto o los métodos. Además, dado que la mayor parte del trabajo de pulido se realiza mediante la subcontratación de trabajadores individuales, la industria no tuvo problemas para regular la mano de obra, ajustando el flujo de trabajo y la oferta de diamantes en bruto de acuerdo con las fluctuaciones del mercado. Mientras los métodos de producción no cambien, el producto tampoco cambiará. Una vez que la industria del diamante adopte el uso de tecnología y automatización más avanzadas, el producto cambiará, con una mayor variedad de formas disponibles en el mercado. Pero un diamante todavía tiene una cualidad mística que lo distingue de otros productos, un valor que bien puede disminuir cuando se lo considera simplemente como otro artículo producido en masa. Sin embargo, recientemente, las presiones del mercado y la llegada de nuevos centros de producción, principalmente en el Lejano Oriente, están desafiando a los antiguos centros europeos establecidos. Estos están obligando a la industria a examinar nuevos métodos y sistemas de producción y el papel del operador humano.
Al considerar la mejora de la estación de trabajo de pulido, hay que considerarla como parte de un sistema usuario-máquina que se rige por tres factores principales: el factor humano, el factor tecnológico y el factor empresarial. Un nuevo diseño que tenga en cuenta los principios ergonómicos proporcionará un trampolín hacia una mejor celda de producción en el sentido amplio del término, lo que significa comodidad durante largas horas de trabajo, un producto de mejor calidad y tasas de producción más altas. Se han considerado dos enfoques de diseño diferentes. Uno implica un rediseño de la estación de trabajo existente, con el trabajador dando las mismas tareas para realizar. El segundo enfoque es observar la tarea de pulido de manera imparcial, con el objetivo de lograr un diseño óptimo de la estación total y la tarea. Un diseño total no debe basarse en el puesto de trabajo presente como insumo sino en la futura tarea de pulir, generando soluciones de diseño que integren y optimicen las necesidades de los tres factores del sistema antes mencionados.
En la actualidad, el operador humano realiza la mayor parte de las tareas involucradas en el acto de pulido. Estas tareas realizadas por humanos se basan en el "relleno" y la experiencia laboral. Este es un proceso psicofisiológico complejo, solo parcialmente consciente, basado en la entrada de prueba y error que permite a un operador ejecutar operaciones complejas con una buena predicción del resultado. Durante ciclos periódicos de trabajo diario de miles de movimientos idénticos, el “llenado” se manifiesta en la operación humano-automática de la memoria motora ejecutada con gran precisión. Para cada uno de estos movimientos automáticos, se realizan pequeñas correcciones en respuesta a la retroalimentación recibida de los sensores humanos, como los ojos y los sensores de presión. En cualquier futura estación de trabajo de pulido de diamantes, estas tareas se seguirán realizando de forma diferente. En cuanto al material en sí, en la industria del diamante, a diferencia de la mayoría de las demás industrias, el valor relativo de la materia prima es muy alto. Este hecho explica la importancia de aprovechar al máximo el volumen del diamante en bruto (o el peso de la piedra) para obtener la mayor cantidad posible de piedra neta después del pulido. Este énfasis es primordial en todas las etapas del procesamiento de diamantes. La productividad y la eficiencia no se miden solo por referencia al tiempo, sino también por el tamaño y la precisión lograda.
Los cuatro elementos de trabajo repetitivos—“pulir”, “mano para inspeccionar”, “inspeccionar” y “mano para pulir”—como se realizan en el acto de pulido, se pueden clasificar en tres categorías principales de tareas: tareas motoras para elementos de movimiento, tareas visuales las tareas como elementos sensibles, y el control y la gestión como elementos de decisión-contenido. Gilad y Messer (1992) analizan las consideraciones de diseño para una estación de trabajo ergonómica. La figura 1 presenta un esquema de una celda de pulido avanzada. Solo se indica la construcción general, ya que los detalles de tal diseño se guardan como un "saber hacer" profesionalmente restringido. Se utiliza el término celda de pulido porque este sistema usuario-máquina incluye un enfoque totalmente diferente para pulir diamantes. Además de las mejoras ergonómicas, el sistema consta de dispositivos mecánicos y optoelectrónicos que permiten fabricar de tres a cinco piedras al mismo tiempo. Partes de las tareas visuales y de control se han transferido a los operadores técnicos y la gestión de la celda de producción se realiza a través de una unidad de visualización que proporciona información momentánea sobre la geometría, el peso y los movimientos de operación opcionales para respaldar los actos operativos óptimos. Tal diseño lleva la estación de trabajo de pulido unos pasos adelante hacia la modernización, incorporando un sistema experto y un sistema de control visual para reemplazar el ojo humano en todo el trabajo de rutina. Los operadores aún podrán intervenir en cualquier momento, configurar datos y emitir juicios humanos sobre el rendimiento de la máquina. El manipulador mecánico y el sistema experto formarán un sistema de circuito cerrado capaz de realizar todas las tareas de pulido. El manejo de materiales, el control de calidad y la aprobación final seguirán recayendo en el operador. En esta etapa de un sistema avanzado, sería apropiado considerar el empleo de tecnología superior, como un pulidor láser. En la actualidad, los láseres se utilizan ampliamente para aserrar y cortar diamantes. El uso de un sistema tecnológicamente avanzado cambiará radicalmente la descripción de la tarea humana. La necesidad de pulidores expertos disminuirá hasta que solo se ocupen de pulir diamantes más grandes y valiosos, probablemente con supervisión.
Figura 1. Presentación esquemática de una celda de pulido
