Virtuální svět výrobního podniku Ergonomie

Digitální továrna plánování a verifikace procesů CAM Montáž Robotické operace, OLP 3D layout Manuální operace ergonomie Plánování a management výroby Logistika, tok materiálu, úzký místa Kvalita Výrobní dokumentace Podpora výroby MES, HMI/SCADA Page 2 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 5 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 6 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software

Pro-aktivní přístup k ergonomii simulace lidského faktoru Problémům se snažímě předejít, místo abychom řešili jejich následky. 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. Page 7 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software

Co je Tecnomatix Jack? Virtuální lidé, Virtuální prostředí, Reálné řešení Jack/Jill je biomechanicky přesný digitální model člověka s reálným fyziologickým rozsahem pohybů kloubů a antropometrií. Jack umožňuje rychlé vytváření pracovních poloh simulace pohybů. Page 8 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software

Co je Tecnomatix Jack? Virtuální lidé, Virtuální prostředí, Reálné řešení Pomocí databáze populačních průzkumů definujeme velikost a tvar modelu pracovníka. Podrobné nástroje pro analýzu výkonů, zatížení a porovnání s ergonomickými standardy. Page 9 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software

Jack v práci 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 Page 10 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software

Analýza proveditelnosti a ergonomie manuálních operací Je pracovní operace takto proveditelná?? Čas, stihne se to v taktu? 3D layout Dosahy Prostor Viditelnost MTM analýza Průmyslové inženýrství Technologie Bezpečnostní rizika? BOZP 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, ) Simulace Page 11 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 12 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software

TAT - ergonomické analýzy, standardy a legislativa 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 Page 13 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software

NV 361/2007 Sb. - hodnocení pracovních poloh Definuje způsob pro hodnocení polohy trupu, krku a hlavy, horních a dolních končetin. Definuje limity pro nepřijatelné a nefyziologické polohy. Page 14 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software

Ergonomické analýzy TAT (Task Analysis Toolkit) Low Back Analysis 3400N (Low Back Compresion Action Design limit). 6400N (NIOSH Back Compression Maximum Limit) 1000N (L4/L5 Disc Shear, A/P Shear, Lateral Shear) Page 16 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software

Ergonomické analýzy TAT NIOSH lifting RWL LC HM VM DM AM FM CM L LI RWL 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 18 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 21 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software

EAWS (European Assembly Worksheet) 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. Page 22 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software

EAWS (European Assembly Worksheet) EAWS zahrnuje různé typy zatížení jako jsou postoj těla, působící síly, manuální manipulaci s materiálem a opakovanou zátěž horních končetin. Výhodou metodiky EAWS je, že je možné tuto metodiku aplikovat jak ve výrobních, tak i plánovacích fázích. Page 23 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software

Simulace pracovní operace 3D model Statická analýza, poloha, dosah, prostor, kolize, viditelnost, zatížení Jsou potřeba podrobnější analýzy a simulace pohybu? Jack Simulace pohybu Jack + Motion Capture Page 25 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software

Jack + Motion Capture Data gloves Motion Capture Prototyp propojení s Microsoft Kinect Head-Mounted Display Page 26 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. Siemens Microsoft Skeletal Viewer. Page 27 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 28 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software

Případová studie ŠKODA AUTO 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 33 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software

Případová studie ŠKODA AUTO - očekávané cíle: 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. Page 34 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software

Případová studie CONTINENTAL Projekt sedadla PSCM Mechatronic (Daimler). Modelování stanic (stamping, cutting, welding,...). Page 36 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software

Případová studie CONTINENTAL Modelování ve 3D a simulace v Jackovi nám pomohlo najít přes 100 vylepšení na všech zařízeních a ulehčit lidem práci. Page 37 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software

Shrnutí cíle simulace ergonomie v Digitální továrně 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. Klíčová je prevence Page 38 2011. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software