Themenschwerpunkt Simulation und Rendering

Teilprojekt 2.3: Ergonomie-Evaluation in Mixed-Reality-Umgebungen

Zielstellung: Simulation des Menschen in Produktionsumgebungen, Fertigungsplanung und Ergonomie-Evaluation in Virtueller Realität

Arbeitssysteme für die manuelle Montage stellen eine besondere Herausforderung für Arbeitssystemplaner dar. Dabei spielen neben dem Zeitbedarf der einzelnen Prozesselemente vor allem auch ergonomische Fragestellungen eine immer wichtigere Rolle. Zudem steigt der Planungsaufwand durch kürzere Produktlebenszyklen und vielfältigere Produktvarianten.

Durch den Einsatz eines Menschmodells in einer Mixed-Reality-Umgebung kann die Planung von Arbeitssystemen vereinfacht und beschleunigt werden. Dazu wurde ein flexibles, modular aufgebautes Menschmodell entwickelt. Durch einen integrierten Produktionsprozess werden anwendungsbezogene Menschmodelle mit einem jeweils optimalen Detaillierungsgrad und zugehöriger Skelettstruktur erzeugt.

Mittels Motion Capturing werden Bewegungen und Haltungen des Nutzers erfasst und auf einen virtuellen Werker übertragen. Dieser führt dann in einer virtuellen Umgebung die eingespielten Bewegungsabläufe am virtuellen Arbeitsplatz aus.

Im Zusammenspiel mit annotierten Objekten in der Szene erkennt das System einzelne Arbeitsschritte, die im MTM-/UAS-Verfahren definiert sind. Der gesamte Arbeitsablauf wird dabei in Echtzeit in einzelne Arbeitsschritte zerlegt. Die Gesamtdauer ergibt sich aus den MTM-Normzeiten der einzelnen Arbeitsschritte.

Für den einzelnen Arbeitsschritt werden die Belastungen des Werkers mithilfe der RULA und der Leitmerkmalmethode berechnet und kumuliert. Ziel ist hierbei eine Vorabbewertung von Arbeitsprozessen zum Vergleich mehrerer Varianten in einem frühen Planungsstadium.

Manuelle Tätigkeiten und Fügevorgänge können mit Force Feedback simuliert werden. Dabei lassen sich Kollisionen in der virtuellen Welt anschaulich und direkt vermitteln. Während des Betriebs bewegt der Anwender das Griffstück von Hand und steuert damit das Menschmodell. Durch eine Physik-Simulation werden entsprechende Momente und Kräfte für den Anwendungskontext berechnet. Diese werden mithilfe des Eingabegerätes wiedergegeben und auf den Planer übertragen.

Kontakt

Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO
Frank Sulzmann
Competence Center Virtual Environments (CCVE)
Nobelstraße 12
70569 Stuttgart
Deutschland
Telefon: +49 711 970-2084

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