Témata
Reklama

Tady žije Jack!

10. 03. 2005

Programem E-factory Jack můžeme doslova zalidnit virtuální svět CAD modelů a optimalizovat produkt v úplném počátku vývoje podle nejdůležitějšího kritéria - potřeby samotného člověka - s důrazem na jeho bezpečnost, komfort a celkovou spokojenost.

Kratší čas vývoje? Nižší náklady? Lepší kvalita? Vyšší produktivita? Zvýšená bezpečnost? Odpovědi na tyto otázky nepřetržitě hledá většina moderních průmyslových výrobců. Jak navrhnout bezpečné, ergonomicky laděné pracovní prostředí, produkty a procesy, rychleji a za méně peněz? Aby firmy obstály na dnešním dravém globálním trhu, předběhly konkurenci a vyhověly přísně nastaveným standardům, musí hledat nové cesty a řešení, s důrazem na vývoj, výrobu i servis. Firma UGS má ve svém portfoliu mocný softwarový nástroj, který umožní simulací součinnosti člověka a budoucího výrobku vyřešit řadu problémů již v samém počátku vývoje výrobku, dlouho předtím, než je vyroben první prototyp. Tím se ušetří mnoho času a nákladů.
Reklama
Reklama
Reklama

Ergonomie při návrhu výrobku

U každé činnosti, které se účastní lidský pracovník, ať pracuje na výrobní lince v továrně, sedí před počítačovým terminálem, za volantem vozidla či v kokpitu letounu, je nutné zohlednit ergonomické zásady tak, aby pro něj byl daný úkol příjemný a co možná nejméně únavný a stresující. Je zřejmé, že dnešní technický výrobek musí respektovat variabilitu člověka, co se týče jeho rozměrů, síly i schopností. Bohužel stále příliš mnoho produktů je navrženo bez dostatečné pozornosti k potřebám uživatelů s filozofií "člověče - přizpůsob se stroji". Výrobci z různých odvětví průmyslu se tak setkávají s problémem, že lidský element není do návrhu konstrukce, výroby, montáže či údržby dostatečně včas nebo ne dost důkladně zahrnut. Kromě konkurenceschopnosti a spokojenosti zákazníka to má zásadní vliv i na bezpečnost práce, výrobní čas, výslednou kvalitu a na celkové náklady. Firma UGS přichází s radikálním řešením těchto ergonomických otázek - s programem E-factory Jack.

Jack

Produkty řady Tecnomatix/E-factory jsou nástroje pro simulaci a přípravu výroby. Od prostorového návrhu nové linky až po ergonomickou analýzu vzniklé konstrukce či pracovního prostředí. A právě pro studii lidského chování a ergonomie UGS nabízí komplexní produkt Jack. Tento program umožňuje uživateli umístit do virtuálního pracovního prostředí biomechanicky přesný digitální model člověka různé velikosti, váhy, pohlaví a stáří, přiřadit mu nějaký úkol a analyzovat jeho výkony. Jack (anebo Jill) pak řekne konstruktérovi, co vidí, kam dosáhne, jak se do výrobku vejde, jak se bude v prostředí chovat, jak pohodlně se tam cítí, ale i kdy mu hrozí nebezpečí poranění, kdy se unaví a mnoho dalších důležitých informací.
Model pracovního prostředí (kabina auta, letadla, kancelář, pracoviště, interiér budovy) lze vytvořit buď přímo v Jackovi, nebo geometrii importovat z běžných CAD systémů. Když už máme geometrii v podobě digitálních dat, proč bychom nemohli i lidský faktor zahrnout do návrhu pomocí digitálního modelu člověka? Zohledníme tak požadavky budoucích uživatelů ještě dříve, než je produkt skutečně vyroben. Změny v digitálním modelu jsou pak samozřejmě mnohem méně nákladné a časově náročné, než změny na reálně vyrobeném produktu.

Model postavy

Při správném ergonomickém návrhu bychom se neměli spokojit jen s průměrnými rozměry člověka, je nutné respektovat menší i větší postavy. V Jackovi lze vytvořit libovolně velkou postavu tak, aby reprezentovala jakéhokoliv jedince z cílové skupiny populace. Díky vestavěné databázi, vytvořené z populačních průzkumů (ANSUR 88 a další), se velmi snadno generují rozměry postav na základě výšky, váhy nebo percentilu populace. Model člověka v Jackovi má reálné biomechanické vlastnosti s přirozeným pohybem a rozsahy kloubů (převzaté ze studií NASA). Skládá se ze 71 segmentů a 69 kloubů, z nichž některé mají více os a více stupňů volnosti, celkem 135 stupňů volnosti. Lze nastavit interakce s okolním prostředím, nebo i například smysl pro rovnováhu. Studie v Jackovi může být statická (výhled z auta) nebo pohybová (výměna součástky).

Návrh interiéru dopravního prostředku

Konstruktéři dopravních prostředků Jacka s úspěchem využijí při návrhu interiéru. Lze zjistit optimální polohu a rozsah sedadel řidiče a cestujících, dosahy na ovládací prvky (Reach Analysis) a případné kolize, analyzovat výhledy a překážky ve výhledu, provést studie nastupování, vystupování a nakládání. K dispozici je modul Occupant Packaging Toolkit, který obsahuje kromě jiného SAE Packaging Guidelines (z doporučení SAE), kde je možné rychle vygenerovat údaje, jako je poloha očí populace řidičů, světlost nad hlavou, optimální poloha volantu, řadicí páky, ruční brzdy, opěrek, pedálů, stěračů, odmrazovaných častí skel apod. Lze rychle zhodnotit alternativní návrh změnou vztažných bodů, jako AHP, SGrP. Jsou zde také implementovány výsledky řady empirických studií, díky kterým lze určit, jak budou lidé konkrétních rozměrů ve vozidle skutečně sedět (Posture Prediction) a jak pohodlně se budou cítit (Comfort Assement).

Návrh pracoviště

Technologům Jack řekne, jak si pracovník povede na simulovaném pracovišti. Zjistí se, jak budou pracovníci (z rozsahu populace) vykonávat daný úkol, analyzují se nebezpečné a neefektivní úkony, což sníží náklady na případné kompenzace pracovníků, zjistí se potřebné síly, dosahy, úchopy, únava, časový sled operací, lze simulovat tok práce, optimalizovat rozmístění strojů na pracovišti, ověřit sestavitelnost dílů. Výsledkem je pracoviště, které zohledňuje schopnosti a potřeby pracovníka a vede k efektivnější, produktivnější a hlavně bezpečnější výrobě s méně pracovními úrazy.
Pokročilejší analýzy jsou dostupné v modulu Task Analysis Toolkit. V reálném čase lze zjistit, jaké procento pracovníků z cílové populace má dostatečné fyzické schopnosti k vykonání úkolu (Static Strength Prediction), odhadnout, kdy hrozí nebezpečí poranění (Low Back Analysis), jaké bude zatížení končetin (RULA, Manual Handling limits), zdvihání (NIOSH lifting), zda pracovník bude mít dost času na odpočinek (Fatigue), nebo vypočíst spotřebu metabolické energie (Metabolic Energy Exp), predikovat vhodnou pracovní pozici (OWAS) a nebo předpovědět potřebný čas k vykonání úkolu (Time analysis MTM -1).
Požadavky na pracovníka lze porovnat s vestavěným doporučením NIOSH nebo uživatelsky definovanými limity.
Důležitou částí životního cyklu je i údržba. Mnoho výrobků je postaveno bez uvážení toho, že je bude jednou někdo opravovat a udržovat, ačkoliv náklady na servis mohou být v průběhu života výrobku značné. Díky Jackovi lze konstrukci optimalizovat i vzhledem k budoucím operacím údržby již ve velmi raném stadiu návrhu.

Virtuální realita

V neposlední řadě může simulace v Jackovi sloužit i jako trénink, například pro včasný zácvik pracovníků, kdy pak nehrozí ztráta produktivity při on-line zácviku v záběhu výroby. Simulace v Jackovi také poslouží pro velmi rychlou tvorbu manuálů, instruktážních postupů - buď v podobě obrázků nebo animací.
Jack navíc podporuje využití nástrojů virtuální reality (VR rukavice, brýle, oblek).
Konstruktér, technolog, ergonom či zákazník se tak přímo mohou stát virtuálními "Jacky" - umístíme skutečného člověka do digitálního prostředí a v reálném čase zaznamenáme jeho pohyby a reakce na daný úkol. Jack tak přináší vývojovým pracovníkům dosud nepoznané možnosti.
Ing. Martin Baumruk
ČVUT FSI, Ústav vozidel a letadlové techniky
Reklama
Vydání #3
Kód článku: 50337
Datum: 10. 03. 2005
Rubrika: Informační technologie / CAD/CAM/CAE
Autor:
Firmy
Související články
Zvyšte potenciál svého 2D CAD softwaru!

Stále příliš mnoho firem přichází o své finanční prostředky tím, že sice využívají nové technologie, ale ty nezvyšují jejich celkový potenciál. V takovém případě pomůže aplikace DraftSight od Dassault Syst?mes. Pomocí tohoto softwaru lze spouštět stávající DWG soubory a vytvářet nové za zlomek nákladů oproti jiným CAD řešením.

Aerospace - vlajkový průmysl s extrémními nároky

Letecký průmysl je ve Francii významným oborem, a tak není divu, že společnost Missler Software získala v této oblasti jedinečné zkušenosti díky spolupráci s většinou subdodavatelů v oboru. To ji spolu s tisíci díly obráběnými pomocí TopSolidCam řadí mezi špičky v leteckých technologiích.

Zlepšení produktivity navrhování a obrábění

O něco málo více než po roce je tu opět nová verze parametrického 3D modeláře Creo. Jak se povedlo vývojářům do již páté verze Creo zakomponovat požadavky trhu a jaké jsou hlavní směry inovací?

Související články
Příprava CAD modelu součásti pro výrobu

NC programátoři se velmi často potýkají s problémy týkajícími se různé kvality trojrozměrných modelů potřebné pro programování obrábění. Úpravy mohou být obtížné, protože 3D modely součástí často pocházejí z různých zdrojů.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Letadlo poháněné sluneční energií vyrazilo na cestu kolem světa

Solar Impulse je projekt mající za cíl vyrobit letadlo poháněné sluneční energií, které dokáže obletět Zemi. Letoun je dílem švýcarského psychiatra a vzduchoplavce Bertranda Piccarda, jednoho z pilotů prvního balonu, který obletěl celý svět bez jediné přestávky, a švýcarského inženýra a podnikatele Andrého Borschberga. Vývoj zastřešuje polytechnika v Lausanne a podílí se na něm několik desítek specialistů.

Setkávání

Setkávání uživatelů konstrukčních a technologických softwarů má již dlouholetou tradici. Informace o novinkách, představení nejrůznějších tipů a triků, někdy i možnost si zasoutěžit a v neposlední řadě rovněž výměna zkušeností v neformální atmosféře patří k hlavním bodům programu takovýchto akcí.

Konstrukce i technologie snadno, rychle a bezpečně

CAD/CAM systém TopSolid verze 7.9 přináší v návaznosti na technologickou část další rozšíření možností v oblasti obecné konstrukce.

Softwarový simulátor stavebního stroje nahrazuje nákladné prototypy

Vývoj stavebních strojů bývá spojen se stavbou fyzických prototypů nových zařízení. Ty však vyžadují vysoké finanční náklady a množství času. Efektivní řešení dnes nabízejí softwarové simulátory. Společnost Volvo Construction Equipment zařadila do vývoje simulátor „human-in-the-loop“, který vyvinula v nástrojích Matlab a Simulink firmy MathWorks.

Od správy nástrojů po simulaci NC programů

V oblasti integrované správy nástrojů u společnosti KHS hraje software pro správu nástrojových dat TDM zásadní úlohu. Tento software zde byl zaveden před čtyřmi lety a v současné době poskytuje 3D modely nástrojů a nástrojová a technologická data pro NC programování, simulaci výroby, seřizování nástrojů, jakož i pro správu skladových zásob.nástrojů, jakož i pro správu skladových zásob.

Softwarové řešení pro přípravu NC programů

Firma FANUC nabízí možnost rozšíření svých CNC řídicích systémů o grafické programovací prostředí nazvané Manual Guide i.

CAM pro CMM

V posledních letech se ve strojírenství stále více dbá na přesnost výroby a tím i na kvalitu a efektivnost měřicího procesu. Měřicí proces dnes zasahuje i do různých stadií výroby, nejen do závěrečného procesu kontroly výrobku.

Racionalizace obráběcích operací s podporou CAD/CAM systému

V roce 2010 společnost Montupet zahájila výrobu na nové obráběcí lince v Laigneville ve Francii s cílem optimalizovat výrobu hlav spalovacích motorů a dalších slévárenských dílců pro automobilový průmysl. Mladý tým zkušebního centra pro podporu a vývoj technologií, který se v průběhu let rozrostl ze dvou na deset lidí, si vybral Missler Software jako ideálního partnera na pomoc při racionalizaci pracovních procesů ve svých závodech. TopSolid CAD a CAM jsou velmi vhodné pro systemizaci procesů obrábění a přesné zdokumentování jednoho každého výrobního postupu.

Komplexní CAM systém s metrologickými nástroji

Je tomu již několik let, kdy se systém Surfcam zařadil do portfolia produktů společnosti Vero Software, která je součástí nadnárodního technologického koncernu Hexagon. Takováto součinnost softwarových gigantů zaručuje optimální kombinaci nejmodernějších technologií v oblasti výroby a špičkových metrologických nástrojů.

Nové funkce pro automatizaci obráběcího procesu

Nová verze CAD/CAM softwaru TopSolidAM V7.13 přináší především jednodušší programování s funkcemi, které se velmi snadno používají. Výsledkem je úspora času, které lze dosáhnout díky novému vysoce výkonnému režimu analýzy kolizí a možnosti provádět řadu úloh zcela automaticky, což přináší celkově vyšší úrovně automatizace obráběcích procesů. V nové verzi najdeme i novou strategii najíždění, která zajistí vyšší životnost obráběcích nástrojů.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit