Virtuální svět výrobního podniku Ergonomie · © Siemens AG 20. 1. 2. All Rights Reserved. Vir. t uální svět výrobního podniku Ergonomie. Martin Baumruk . Siemens PLM Connection

© Siemens AG 2012. All Rights Reserved.

Virtuální svět výrobního podniku Ergonomie

Martin Baumruk Siemens PLM Connection 2012 Česká republika 3. – 5. června, Seč

Page 2

© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software

Digitální továrna – plánování a verifikace procesů

CAM Montáž

Robotické operace, OLP 3D layout

Manuální operace ergonomie

Logistika, tok materiálu,

úzký místa

Kvalita

Výrobní dokumentace

Podpora výroby MES, HMI/SCADA

Plánování a management výroby

Page 3


Je toto továrna budoucnosti?

???

Page 4


Jak ušít pracoviště na míru budoucím pracovníkům?

Page 5


Digital Human Modeling

Jack je virtuální model člověka sloužící pro

„human-centered design“ Konstrukce: Návrh ergonomických

produktů.

Technologie: Návrh produktivního a ergonomického pracoviště.

Servis a údržba: Vyhodnocení proveditelnosti servisu a oprav.

Školení: Aplikace pro dokumentaci a školení.

Page 6


Proč pro-aktivní ergonomie?

Detekce nedostatků v konstrukci a procesu až při běhu výroby vede k časově náročným a nákladným změnám. Digitální simulace umožní analyzovat interakci člověka a prostředí pracoviště už v rané fázi plánování konceptu jen pomocí CAD modelu. Všichni kdo spolupracují na vývoji si mohou vizualizovat působení budoucích uživatelů a navrhnout vylepšení. Klíčová návrhová rozhodnutí mohou být provedena a schválena včas a na základě širšího porozumění a omezí se tak řada zbytečných kroků, které by se objevily až později ve vývoji.

Page 7


Pro-aktivní přístup k ergonomii – simulace lidského faktoru

Interakce člověka a stroje vyhodnotíme

pomocí simulace v 3D CAD modelu.

Funkční a ergonomické chyby objevíme v samém počátku vývoje.

Změny v digitálním prostředí CADu jsou mnohem méně nákladné a časově náročné než změny na hotovém produktu.

Problémům se snažímě předejít, místo abychom řešili jejich následky.

Page 8


Jack/Jill je biomechanicky přesný digitální model člověka s reálným fyziologickým rozsahem pohybů kloubů a antropometrií. Jack umožňuje rychlé vytváření pracovních poloh simulace pohybů.

Co je Tecnomatix Jack? Virtuální lidé, Virtuální prostředí, Reálné řešení

Page 9


Pomocí databáze populačních průzkumů definujeme velikost a tvar modelu pracovníka. Podrobné nástroje pro analýzu výkonů, zatížení a porovnání s ergonomickými standardy.

Co je Tecnomatix Jack? Virtuální lidé, Virtuální prostředí, Reálné řešení

Page 10


► Digitální model prostředí V Jackovi, knihovna základních objektů. Import z CAD. Teamcenter, Process Designer, FCAD,… ► Model člověka, antropometrie Vložíme model člověka, určíme jeho

velikost - cílový rozsah populace. ► Simulace pracovního úkonu: Staticky Animace operací

Jack v práci

Page 11


Technologie

? Je pracovní operace takto proveditelná?

Průmyslové inženýrství

Čas, stihne se to v taktu?

Simulace BOZP

Bezpečnostní rizika?

Analýza proveditelnosti a ergonomie manuálních operací

3D layout Dosahy Prostor Viditelnost

MTM analýza

Je pracovní poloha ergonomicky přijatelná?

Síly a zatížení? Manipulace s břemeny? Zatížení rukou při opakovaných

úkonech Je pracoviště v souladu s

legislativou a podnikovými ergo. standardy?

(NV 361/2007 Sb., EAWS, OWAS, RULA, Low Back, EU 89/391/EEC, 98/37/EC, ČSN EN 1005, Force Solver, …)

Page 12


Analýza proveditelnosti a ergonomie manuálních operací

Je poloha pracovníka ergonomicky přijatelná (montážní výšky,..)?

Je v dispozici dostatek prostoru?

Kam pracovníci dosáhnou?

Co různí lidé uvidí/neuvidí?

Jack_CDP_short.wmv

mainenance_short.wmv

Page 13


► Je pracoviště v souladu s ergonomickými standardy a legislativou (361/2007sb., 68/2010, EAWS,.. )? Low Back Analysis NIOSH lifting (ČSN EN 1005-2) Static Strength Prediction. Fatique Analysis Manual Material Handling Limit (Liberty Mutual) Metabolic Energy Expenditure OWAS RULA MTM-1

TAT - ergonomické analýzy, standardy a legislativa

Page 14


Definuje způsob pro hodnocení polohy trupu, krku a hlavy, horních a dolních končetin. Definuje limity pro nepřijatelné a nefyziologické polohy.

NV 361/2007 Sb. - hodnocení pracovních poloh

Page 15


NV 361/2007 Sb. - hodnocení pracovních poloh

Page 16


► Low Back Analysis

Ergonomické analýzy TAT (Task Analysis Toolkit)

3400N (Low Back Compresion Action Design limit).

6400N (NIOSH Back Compression Maximum Limit)

1000N (L4/L5 Disc Shear, A/P Shear, Lateral Shear)

Page 17


► RULA, OWAS

Ergonomické analýzy TAT

Page 18


► NIOSH lifting

CMFMAMDMVMHMLCRWL

RWL

LLI


Dle ČSN EN 1005-2 (Bezpečnost strojních zařízení 2002): LI ≤ 0.85 Riziko lze považovat za přijatelné. 0.85 < LI < 1 Existuje významné riziko. LI > 1 Je nutné přepracování stroje/operace. Dle NIOSH: LI > 1 Znamená zvýšené riziko poškození muskuloskeletárního systému a vzniku bolesti zad u jisté části pracovní populace. Je nutná modifikace pracoviště. LI > 3 Téměř všichni pracovníci z populace budou vystaveny riziku poškození.

Page 19


NV 361/2007 Sb. – Manipulace s břemeny

Page 20



► Force Solver

Page 21


Kvantitativní systémy vyhodnocení ergonomického rizika zaviněné biomechanickým přetížením

1. úroveň – rychlý screening – zmapování rizikových oblastí 2. úroveň – podrobná analýza, výpočet hodnotících indexů. Je použita

pokud systém 1. úrovně detekoval riziko.

Page 22


• EAWS patří mezi checklisty 1. úrovně, avšak svou podstatou, užitou metodikou i normami je spíše na pomezí mezi 1.a 2. úrovní.

• Metodika EAWS byla vyvinuta Institutem pro Ergonomii z Darmštadské Technické Univerzity (IAD) ve spolupráci s Mezinárodním MTM úřadem a otestován u evropských výrobců vozidel a automotive výrobců.

• EAWS vyhovuje požadavkům směrnic EU 89/391/EEC, 98/37/EC,

EN1005 atd. • EAWS přiřazuje pracovnímu zatížení a vynaloženému úsilí na práci

body za ergonomicky nežádoucí a nepříznivé situace. • Výsledný součet bodů roste s intenzitou a trváním pracovního

zatížení.

EAWS (European Assembly Worksheet)

Page 23


EAWS zahrnuje různé typy zatížení jako jsou postoj těla, působící síly, manuální manipulaci s materiálem a opakovanou zátěž horních končetin.

EAWS (European Assembly Worksheet)

Výhodou metodiky EAWS je, že je možné tuto metodiku aplikovat jak ve výrobních, tak i plánovacích fázích.

Page 24


EAWS analýza v Process Simulate v10.1

Page 25


3D model

Statická analýza, poloha, dosah, prostor, kolize, viditelnost, zatížení

Jsou potřeba podrobnější analýzy a simulace pohybu?

Simulace pohybu

Jack

Jack + Motion Capture

Simulace pracovní operace

Page 26


Data gloves

Head-Mounted Display

Jack + Motion Capture

Motion Capture

Prototyp – propojení s Microsoft Kinect

Page 27


Jack a Microsoft Kinect

Tecnomatix vývojový tým v současné době testuje prototyp interface mezi Jack/PS a Microsoft Kinect připojený přes USB.

Mic

roso

ft Sk

elet

al

View

er

.

Siem

ens

Page 28


Jack a Microsoft Kinect

Funkce prototypu: Posturing mode – trackování polohy

Exploraiton mode – procházení a prohlížení prostředí

Ovládání hlasem

PS_Kinect.wmv

Page 29


Tady žije Jack!

http://www.kimberly-clark.com/default.asp

Page 30


Vybrané projekty:

Uživatelé v ČR:

Univerzity:

Tady žije Jack!

Page 31


Případová studie ŠKODA AUTO

Page 32



Aplikace Tecnomatix + Motion Capture

Page 33


Cílem VR studia je kontinuálně zlepšovat ergonomii a bezpečnost pracovišť a výrobních procesů ve ŠKODA AUTO, minimalizovat rizika zranění a vzniku nemocí z povolání, snížit ztrátové časy a dodatečné náklady na opravy/úpravy způsobené špatnou ergonomií a čas záběhu výroby, zvýšit kvalitu prostředí a procesu a maximalizovat komfort a spokojenost pracovníků.

VR studio slouží převážně pro ergo. simulace. Vybavení: HD projektory, LCD obrazovkou a 3D PowerWall.


Page 34


Zlepšení pracovních podmínek zaměstnanců. Snížení počtů nemocí z povolání a s tím související snížení nákladů. Řešení ergonomie již v předvýrobní fázi projektu. Podpora aktivit odborných útvarů. Digitální ověření proveditelnosti montážních operací v souladu s

ekonomickými standardy a legislativou.

Případová studie ŠKODA AUTO - očekávané cíle:

Page 35


Případová studie CONTINENTAL

Page 36


Projekt sedadla PSCM Mechatronic (Daimler). Modelování stanic (stamping, cutting, welding, ...).


Page 37


„Modelování ve 3D a simulace v Jackovi nám pomohlo najít přes 100 vylepšení na všech zařízeních a ulehčit lidem práci.“


Page 38


Zahrnout lidský faktor do plánování výroby dostatečně včas a důkladně.

Optimalizovat pracoviště z hlediska funkčnosti a ergonomie. Zvýšit produktivitu. Zkrátit čas testování reálného prototypu a čas záběhu výroby. Minimalizovat přídavné náklady související s nevhodnou

ergonomií.

Shrnutí – cíle simulace ergonomie v Digitální továrně

► Klíčová je prevence

© Siemens AG 2012. All Rights Reserved.

Děkuji za pozornost

Martin Baumruk [email protected]

mailto:[email protected]

Documents

Virtuální svět výrobního podniku Ergonomie · © Siemens AG 20. 1. 2. All Rights Reserved. Vir. t uální svět výrobního podniku Ergonomie. Martin Baumruk . Siemens PLM Connection