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Digitale Menschmodelle Ergebnisse eines World Cafés in Stuttgart am 9.2.2017

Anwendungen Zielsetzungen Beschreibungsdimensionen Literatur, Organisationen Normen, Richtlinien Ergebnisse World Café

Anwendungen Digitaler Menschmodelle

Zielsetzungen des Einsatzes Digitaler Menschmodelle

Beschreibungsdimensionen Digitaler Menschmodelle

Literatur und Organisationen im Umfeld

Normen, Richtlinien, Ausschüsse im Umfeld

Ergebnisse des World Cafés zu Digitalen Menschmodellen:

Chancen, Treiber und Hemmnisse geordnet nach

verschiedenen Domänen

Inhalt

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World Café „Digitale Menschmodelle“

Stuttgart, 9. Februar 2017


Digitaler Entwurf und Test von (technischen) Systemen für Benutzung durch Menschen

(Beispiele: Bedienbarkeit, Erreichbarkeit, Sichtbarkeit, Komfort, Sicherheit, Schutz,

Crash, Orthetik, Prothetik)

Digitaler Entwurf und Test technischer Systeme unter Berücksichtigung der

Anwesenheit von Menschen: Mensch als physische Einflussgröße etwa in

Simulationsmodellen

(Beispiele: Crash, Luftströmung Cockpit, Schwingungsanalyse Sitz)

Physikalische Simulation von Körperfunktionen

(Beispiele: Kräfte, Strömung)

Entwurf, Test, Training von Abläufen unter Einbeziehung weiterer Akteure/Avatare

(Beispiele: Trainingsumgebungen Militär, Noteinsatz-Simulatoren)

Training und Ausbildung am digitalen Menschen

(Beispiel: Chirurgie)

Virtueller Mensch als Trainer zur Verbesserung Wissenstransfer

Medien, Entertainment, Infotainment, Tele-Konferenzen

Anwendungsklassen Digitaler Menschmodelle

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Anwendungen




• Engineering: Entwurf Arbeitsplätze,

Cockpit, Arbeitsabläufe, Werkzeuge,

Sportgeräte,

(Schutz-)Kleidung

• Verteidigung: Training,

Gefechtsfeld-Simulation

• Medizin: Training Chirurgie,

Entwurf Implantat mit CT-Daten,

Simulation als Diagnoseunterstützung

• Fashion Design

• Unterhaltung: Spiele, Film

• Ausbildung: digitale Trainer

Anwendungsfelder

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Anwendungsbereiche für digitale Menschmodelle [Badler, Norman (1997): Virtual Humans for

Animation, Ergonomics, and Simulation. Los Alamitos, Calif.: IEEE Computer Society

Anwendungen




• Vermeidung (Unfall-/Lebens-)Gefahr

• im Systementwurf Betrachtung vieler Altersklassen, Perzentile, Somatotypen:

Absicherung Produktfunktionalität für großen Bevölkerungsteil erzielbar

• objektive, wiederholbare Aussagen zu Komfort

• aussagekräftige Simulationsergebnisse (Physik) tw. nur unter

Berücksichtigung Menschmodell möglich

• realistische aber risikofreie militärische und medizinische Simulatoren:

besserer Trainingseffekt

• Diagnoseunterstützung

• Simulationsumgebungen mit Avataren mittelfristig kostengünstiger als

Feldübungen; unabhängig von Störeinflüssen (wie Wetter)

• Steigerung Unterhaltungswert, Verbesserung Transfer

Zielsetzung und Nutzen 3D-Menschmodelle

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Zielsetzungen




Beschreibungsdimensionen 3D-Menschmodelle

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Menschmodell

Funktionale Sicht

Anthropometrie

Umsetzbarkeits-

bewertung

Haltungs-analysen

Komfort-analysen

Erreichbarkeits- analysen

Sichtanalysen

Biomechanik

Bewegungs- analysen

Kraftanalysen

Belastungs- analysen

Unfall

Analysen

Physiologie

Körper- temperatur-

analysen

Kognition

Wahrnehmen

Problemlösen

Entscheiden

Lernen

Sprache

Spracheingabe

Sprachausgabe

Emotionalität

Dynamische Emotions-zustände

Darstellung und Visualisierung

Detailgrad

Ganzkörper-modell

Gesichtsmodell

Kleidermodell

Haarmodell

Anatomische Modelle

Ausgabesystem

Desktop-basierte 3D-Darstellung

Immersive VR (graphisch)

Haptik

Zeitbezogene Sicht

Animation, Manipulation

Keyframing

Parametrisierte Animation

Inverse Kinematik

Motion Capturing

Gesichts-animation

Lippensynchrone Sprechanimation

Autonomie

Grad der Autonomie

Proaktivität

Reaktivität

Robustheit

Adaptivität

Kognition

Sozialität

Individualität

Rollen-beschreibung

Konversation

Präsentation

Assistenz

Pädagogik

Kulturelle Aspekte

Beschreibungsdimensionen




Brechter, Matthias: Entwicklung einer Auswahlsystematik für digitale Menschmodelle. Masterthesis,

Hochschule Reutlingen, 2010

Badler, Norman (1997): Virtual Humans for Animation, Ergonomics, and Simulation. Los Alamitos,

Calif.: IEEE Computer Society

Bubb, Heiner: A Scientific perspective of digital human models: past, present, and future. In: Duffy,

Vincent; R aton, Boca: Handbook of Digital Human Modelling.CRC Press, 2009

Jens Mühlstedt, Hans Kaußler und Birgit Spanner-Ulme: Programme in Menschengestalt: Digitale

Menschmodelle für CAx- und PLM-Systeme. The Software Incarnate: Digital Human Models for CAx-

and PLMSystems. In: Zeitschrift für Arbeitswissenschaft, 2/2008

Organisationen Global Human Body Models Consortium, www.ghbmc.com

SAE G-13 Committee on Digital Human Modelling Technology

http://www.sae.org/standardsdev/aerospace/g13.htm

IEA Technical Committee on Human Simulation and Virtual Environments (TC HSVE),

http://www.iea.cc/about/technical.php?id=51deab500e62e

International Society for Human Simulation http://www.societyhumansimulation.org/

Literatur

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Literatur, Organisationen



http://www.ghbmc.com/

http://www.sae.org/standardsdev/aerospace/g13.htm

http://www.iea.cc/about/technical.php?id=51deab500e62e

http://www.societyhumansimulation.org/


ISO 7250 Anthropometrie /Wesentliche Maße des menschlichen Körpers für die

technische Gestaltung

ISO 15535 General requirements for establishing anthropometric databases

ISO 15536-1/-2 Ergonomics - Computer manikins and body templates

ISO 13407 Benutzer-orientierte Gestaltung interaktiver Systeme

ISO 20685 3-D scanning methodologies for internationally compatible

anthropometric databases

ISO/IEC 19774 Information technology - Computer graphics and image processing –

Humanoid Animation (H-Anim)

DIN EN 547-1/3 Körpermaße des Menschen

VDI 3633-6 Simulation - Abbildung des Personals in Simulationsmodellen

VDI 4499 Part 4 Features and Limitations of Human Models, German Guideline

Normen, Richtlinien, Ausschüsse

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Normen, Richtlinien




Chancen Planung

o Kosten-Nutzen-Analyse

o Menschmodelle in Frühwarnsystemen, Kollisionen

Virtuelle Wartung

o Kostenreduzierung

o Qualitätssteigerung

o Qualitätsbewertung

Ergonomie

Spezifikationen

Fehlervermeidung/ Absicherung

o Menschzentrierte Planung und Entwicklung

o Individualisierung von Menschmodellen

Virtuelle Inbetriebnahme

o Simulation

Notfälle

Umfälle

Rettung

o Unfallsituation

o Werkersimulation

o Training für Mitarbeiter

o Validieren von Sicherheitskonzepten

o Arbeitsplatzgestaltung ohne Mock-up

Marketing

o Produktdifferenzierung

o Ergonomie als Label

Geschäftsmodelle / Arbeitsweisen

o DMM als Dienstleistungen (Planung, …)

Ergebnisse World Café: Markt & Geschäftsmodelle

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Treiber

Personalisierung und

Individualisierung

Globalisierung und Kooperation

Bedarfe aus den Anwendungen

o Arbeitsmedizin

o Arbeitssicherheit

o Produktsicherheit

o Arbeitsplatzergonomie

o Corporate Governance

o KVP im Shopfloor (Effizienz,

Ergonomie)

o Marketing

o Arzt, Training, Feuerwehr

o Sport

o Medizin: digitaler Schatten,

Prothetik, Orthetik

Hemmnisse

Kosten-Nutzen-Verhältnis

von DMM ungünstig

IT Services unzureichend

Ergebnisse World Café




Chancen

Prototyping

o Integrationen zwischen

Gewerken/Domänen

o Visualisierung für Fachfremde

o Kommunikation zwischen

Fachgruppen, auch global

o menschzentriert (Produkt,

Produktion)

o Unterstützung

Entscheidungsfindung

o Aufsetzen großer

Integrationsprojekte

o Prozessabbildung

o Flexibilität und

Variantenreichtum

Ergebnisse World Café: Prozesse & Arbeitsweisen

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Treiber

Arbeitsprozesse

o Entwicklungskosten

o Fehlervermeidung

o Steigerung Kosteneffizienz

o Crowd Engineering

o Simultaneous Engineering

o Concurrent Engineering

Digitale Absicherung

o Human Factor, Human

Centered Design /

Engineering

o Absicherung für Weltmärkte

o Katastrophen-Simulation

Hemmnisse

zu spezielle DMM: es fehlen

generische Modelle

keine intuitive Benutzbarkeit

der DMM-Software





Chancen

Prothetik, Orthetik,

Sportgeräte

Exoskelette

Fahrzeugbau

Produktionssysteme

Ergebnisse World Café: Technologien

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Treiber

Technologien aus der

Consumer Welt

o Game Engines

o VR, AR, HMDs

o VR-Controller

o Kino

o Social Media

Mensch-Roboter-Kooperation

o Autonomes Fahren

o Assistenzsysteme

o Machine Learning

o Exoskelette

Markerloses Tracking

HPC, Cloud, Computing Power

im Allgemeinen

Hemmnisse

mangelnde Standardisierung/

Schnittstellen

Fehlen einer genormten

Gestensprache

fehlende Integration in

Standardsoftware

Problem beim Mapping

zwischen DMM und MoCap-

Modellen

unzureichende Vernetzung,

Bandbreite Infrastruktur





Chancen

Individualisierung von

Menschmodellen

Variantenreichtum darstellbar

Ergebnisse World Café: Datenverfügbarkeit

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Treiber

Vermeidung

Datenschutzprobleme, da keine

realen (natürlichen) Personen

Hemmnisse

Semantik der Daten

(Umgebung der DMM)

(fehlende Standards)





Chancen

Wissensvermittlung im virtuellen

Raum, Lernanwendungen

Training für Mitarbeiter

Handbuchersatz

Reha-Anwendungen

Medizinische Fragen

z.B. Mixed Reality mit Puppe

Ergebnisse World Café: Qualifikation

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Treiber

-

Hemmnisse

Expertenmangel DMM

Technische Komplexität der

DMM-Software

fehlende Fantasie für potenzielle

Einsatzmöglichkeiten





Chancen

Kommunikation zwischen

Fachgruppen im Prototyping,

auch global

menschzentrierte Planung und

Entwicklung

Individualisierung von

Menschmodellen

Ergebnisse World Café: Gesellschaft

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Treiber

steigende Akzeptanz von

Kollaboration

alternde Gesellschaft und

demografischer Wandel

mehr Freizeit

Hemmnisse

fehlende Akzeptanz von DMM

Arbeitnehmern, Betriebsrat und

Generationen

Vertrauen

Vergleichbarkeit

Nachvollziehbarkeit und

Reproduzierbarkeit der

Ergebnisse

Validierung

Datenschutz

Visualisierung





Chancen

Validieren von

Sicherheitskonzepten

Ergebnisse World Café: Recht & Politik

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Treiber

Zulassung und Einforderung

virtueller Zertifizierung durch

Gesetzgeber

Vermeidung von

Datenschutzproblemen bei

Einsatz DMM, da keine realen

(natürlichen) Personen

Hemmnisse

fehlende Fördermittel (Invest)

inklusive Start-ups-Förderung




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