Towards consonance in working conditions, health and performance aboard high-performance marine craft

• The High-Performance Marine Craft (HPMC) is a complex man-machine system dealing with the stochastic nature of the sea. The occupants of these craft are challenged by the strenuous work environments resulting in various detrimental conditions and reducing the overall performance of the system. The sophisticated craft, designed and developed for high operational demands, are underused due to the human limitations while occupants confronting various psychophysical impairments. A balance is required between the craft and human to get the most out of the system as an ensemble. Achieving that, the knowledge is essential about the human response to the working conditions aboard HPMC which is lacking in the scientific community.In this context, a research program has been commenced to investigate working conditions aboard HPMC and the response of the craft occupants in terms of health and performance. The thesis presents the research as a holistic approach to integrate the exposure-response relationship into HPMC design and operation.An epidemiological study is designed and executed to identify and quantify the risk associated with the working conditions aboard HPMC. As the first step, two web-based questionnaire tools are developed, validated and pilot tested for cross-sectional and longitudinal investigation of health and performance in HPMC occupants. Then a sample of HPMC occupants is investigated for work-related and individual risk factors relating to their work-exposure, health and performance in a cross-sectional cohort study. The prevalence of health impairments and performance degradation is determined while estimating their association with work exposure. Following that, another sample of HPMC occupants is longitudinally examined in a prospective cohort study for their work exposure, health and performance estimating the incidence of adverse health effects and its association with the occupational exposure to shock and vibration. Finally, a method is developed for a decision support feedback system continuously updating the crew during real-time operations on the severity of expected high-intensity short-duration impacts as well as the accumulated vibration exposure aboard HPMC.The cross-sectional study shows that the prevalence of musculoskeletal pain (MSP) among HPMC occupants is comparatively high and that the exposure to severe conditions aboard semi-displacement and planing craft increases the risk of MSP. The latter also increases the risk of performance degradation. The longitudinal study indicates an incidence of MSP and performance degradation in HPMC occupants. It also suggests that the accumulation of occupational exposure to shock and vibration aboard HPMC is a factor increasing the risk of MSP incidence while quantifying the level of risk. The introduced method for real-time crew feedback is capable of capturing the exposure severity and informing it to the crew in a sufficiently short time.The research has successfully achieved the objectives. It has also highlighted the areas that need further improvements and suggested the domains that require extended investigations.

• Högprestandafartyg (HPMC) utgör ett komplicerat människa-maskin-system som opererar i  havets stokastiska vågmiljö. De som arbetar ombord utsätts för en påfrestande arbetsmiljö och riskfyllda förhållanden som påverkar systemets totala prestanda. Den sofistikerade tekniken konstruerad och utvecklad för höga driftskrav  underutnyttjats på grund av de mänskliga psyko-fysiskabegränsningarna. Balans krävs mellan fartyget och människan för att få ut det mesta av systemet som helhet. För att nå dit är kunskapen om hur människan reagerar på de speciella arbetsförhållandena ombord på HPMC väsentlig, vilket idag saknas i det vetenskapliga samfundet.I detta kontext har ett forskningsprogram initierats för att undersöka arbetsförhållandena ombord på HPMC och hur besättnigens hälsa och arbetsförmåga påverkas. Avhandlingen presenterar forskningen som en holistisk strategi för att integrera exponerings-responsförhållandet både vid konstruktionen av HPMC och under drift.En epidemiologisk studie är utformad och genomförd för att identifiera och kvantifiera risker i relation till arbetsförhållandena ombord på HPMC. Som det första steget, utvecklas två webbaserade frågeformulärverktyg, de valideras och pilotestas för tvärsnitts- och longitudinella studier av hälsa och prestation hos HPMC-besättningar. Därefter undersöks ett urval av HPMC-besättningarna med avseende på arbetsrelaterade och individuella riskfaktorer som rör deras exponering, hälsa och prestation i en tvärsnittskohortstudie. Förekomsten av nedsatt hälsa och försämrad prestationsförmåga bestäms samtidigt som man beräknar  effekternas samband med exponeringen. Därefter undersöks ytterligare en grupp av HPMC-besättningar longitudinellt i en prospektiv kohortstudie med avseende på exponering, hälsa och prestation för att uppskatta förekomsten av negativa hälsoeffekter och dessas koppling till exponering av stötar och vibrationer under deras yrkesutövande. Slutligen utvecklas en metod till ett återkopplande system som i realtid indikerar både risken för stötbelastningar och den akumulerade vibrationsexponering som beslutsstöd till besättningen under arbetet till sjöss.Tvärsnittsstudien visar att prevalensen för muskuloskeletalsmärta (MSP) bland HPMC-besättningar är relativt hög och att hård exponering ombord på semi-planande och planande fartyg ökar risken för MSP, varav det senare fallet dessutom ökar risken för nedsatt arbetsprestation. Den longitudinella studien indikerar MSP incidens och prestationsdegradering hos HPMC-personer. Studien antyder också att den ackumulerade exponeringen för stötar och vibration ombord på HPMC är en faktor som ökar risken för MSP-incidens och kvantifierar risknivån. Den introducerade metoden för realtidsåterkoppling till besättningen kan fånga exponeringsnivån och informera besättningen tillräckligt snabbt för att de ska kunna vidta åtgärder.Forskningen som presenteras i avhandlingen har uppnått målsättningarna. Den har också betonat de områden som behöver utvecklas ytterligare  och föreslagit vidare studier.

Ämnesord

TEKNIK OCH TEKNOLOGIER  -- Maskinteknik -- Farkostteknik (hsv//swe)

ENGINEERING AND TECHNOLOGY  -- Mechanical Engineering -- Vehicle Engineering (hsv//eng)

Nyckelord

high-speed craft

human factors

whole-body vibration

epidemiology

pain

fatigue

höghastighetsfartyg

mänskliga faktorn

helkroppsvibrationer

epidemiologi

smärta

trötthet

Vehicle and Maritime Engineering

Farkostteknik

Publikations- och innehållstyp

vet (ämneskategori)

dok (ämneskategori)