virtuální svět výrobního podniku ergonomie · © siemens ag 20. 1. 2. all rights reserved....
TRANSCRIPT
© 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
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
Je toto továrna budoucnosti?
???
Page 4
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
Jak ušít pracoviště na míru budoucím pracovníkům?
Page 5
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
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
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
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
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
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
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
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
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
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
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
► 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
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
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
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
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?
Page 13
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
► 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
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
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
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
NV 361/2007 Sb. - hodnocení pracovních poloh
Page 16
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
► 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
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
► RULA, OWAS
Ergonomické analýzy TAT
Page 18
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
► NIOSH lifting
CMFMAMDMVMHMLCRWL
RWL
LLI
Ergonomické analýzy TAT
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
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
NV 361/2007 Sb. – Manipulace s břemeny
Page 20
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
Ergonomické analýzy TAT
► Force Solver
Page 21
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
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
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
• 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
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
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
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
EAWS analýza v Process Simulate v10.1
Page 25
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
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
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
Data gloves
Head-Mounted Display
Jack + Motion Capture
Motion Capture
Prototyp – propojení s Microsoft Kinect
Page 27
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
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
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
Jack a Microsoft Kinect
Funkce prototypu: Posturing mode – trackování polohy
Exploraiton mode – procházení a prohlížení prostředí
Ovládání hlasem
Page 29
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
Tady žije Jack!
Page 30
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
Vybrané projekty:
Uživatelé v ČR:
Univerzity:
Tady žije Jack!
Page 31
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
Případová studie ŠKODA AUTO
Page 32
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
Případová studie ŠKODA AUTO
Aplikace Tecnomatix + Motion Capture
Page 33
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
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.
Případová studie ŠKODA AUTO
Page 34
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
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
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
Případová studie CONTINENTAL
Page 36
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
Projekt sedadla PSCM Mechatronic (Daimler). Modelování stanic (stamping, cutting, welding, ...).
Případová studie CONTINENTAL
Page 37
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
„Modelování ve 3D a simulace v Jackovi nám pomohlo najít přes 100 vylepšení na všech zařízeních a ulehčit lidem práci.“
Případová studie CONTINENTAL
Page 38
© 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software
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