Institut für Mechatronik e.v. - Systemdynamik nach Maß

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1 Wo Institut für Mechatronik e.v. Reichenhainer Straße Chemnitz Institut für Mechatronik e.v. - Systemdynamik nach Maß

2 Institut für Mechatronik e.v. Grundlagenforschung Universitäten Problem - Algorithmus Beispiel Paper (z.b. Journal of MBDynamics) Unternehmen IfM Softwareindustrie mächtige All-in-one-Tools mit hohem Einsatz für Produktmarketing Methodenentwicklung für die Auftragsforschung Angebot des IfM eingetragener Verein, gegründet 1992 Software mit qualifizierter Beratung juristisch und wirtschaftlich selbständig sicher und effizient, auch ohne Spezialkenntnisse nutzbare Tools An-Institut der TU Chemnitz - Kooperationsvertrag Vorstand: Prof. Dr. Welf-Guntram mit hohem Drossel anwendungsspezifischem (Vorsitz) Anteil Dr. Albrecht Keil (Geschäftsführer) aber! anwendungsunabhängige Methodenbasis 16 Mitarbeiter Vertrauen durch hohes methodisches Niveau bezüglich der Modellierung und des math.-mech. GmbH für Verkauf, Schulung, Support von Produkten Hintergrundes 2

3 Institut für Mechatronik Kompetenz Mathematische und physikalische Modellierung Mehrkörpersysteme, elektromechanische Systeme Flexible Komponenten: FEM und MKS-FEM-Kopplung Erfassung menschlicher Bewegungen modellbasierte Bewertung menschlicher Bewegungen Entwicklung von Simulationssoftware Entwicklung und anwendungsspezifischer Zuschnitt allgemeiner Simulationssoftware extrem effiziente und robuste Lösungsverfahren anwendungsspezifische Modellelemente Prä- und Postprozessing zur Integration in Prozesse des Kunden kundenspezifische Bedienoberflächen

4 Institut für Mechatronik Geschäftsfelder Mensch-Maschine-Systeme Bewegungserfassung mit unterschiedlichen MoCap- Systemen, Bewegungsrekonstruktion Simulation und Bewertung der Bewegung von Mensch- Maschine-Systemen basierend auf Modellen Spezialtools für eine ergonomische Bewertung Antriebssysteme Lastberechnung von Windenergieanlagen hoch aufgelöster Antriebsstrang in WEA-Modellen Ventiltrieb Nichtlineare flexible Komponenten Spezialtool für Schläuche, Kabel, etc., als Solver in beliebige Umgebungen integrierbar massebehaftete Federn 4

5 Institut für Mechatronik Produkte alaska, alaska/wind alaska Modeller Studio alaska/flexible flexible Bodies alaska/gear Gear Box alaska komfortables Modelliersystem zur Strukturierung, Parametrisierung Trennung von Modell und Parametern GUI mit Solverkopplung zum Einfahren von Modellen alaska/wind Wind power stations alaska/dynamicus Digital Human Model alaska/matlab Matlab/Simulink-Interface alaska/wind parametrisiertes, nach Komponenten strukturiertes Simulationsmodell State-of-the-Art Aerodynamik-Bibliothek branchentypische Anwendungstechnologie WORKBENCH zur Modellierung und Modellgenerierung 5

6 Anwendung des Menschmodells DYNAMICUS für die ergonomische Bewertung im Designprozess Institut für Mechatronik e.v. Reichenhainer Straße Chemnitz 1

7 Agenda Anwendung des Menschmodells DYNAMICUS für die ergonomische Bewertung im Designprozess Einführung Verwendete Technik / Bewegungserfassung Menschmodell Dynamicus / Simulation Ergonomiebewertung EAWS Arbeitsplätze in der Endfertigung der Automobilindustrie RULA Arbeitsplätze an Sondermaschinen Produktergonomie im Nutzfahrzeug Zusammenfassung / Ausblick 2

8 Einführung Produktentstehungsprozess Konzepterstellung Entwicklung Arbeitsvorbereitung Produktion Einsatz von Motion-Capture-Verfahren zur Erfassung der Bewegung des Menschen und relevanter Interaktionsobjekte erste Prototypen bzw. MockUps existieren Untersuchung einer speziellen Bewegung eines Probanden Simulation: reale Bewegungen biomechanisch korrekt 3

9 Agenda Einführung Verwendete Technik / Bewegungserfassung Menschmodell Dynamicus / Simulation Ergonomiebewertung EAWS Arbeitsplätze in der Endfertigung der Automobilindustrie RULA Arbeitsplätze an Sondermaschinen Produktergonomie im Nutzfahrzeug Zusammenfassung / Ausblick 4

10 Bewegungserfassung Bewegungserfassung Marker Inertial Mensch- - VICON - SIMI - Targets - ART - Hybrid - ART - Trivisio - XSens - BIOSYN modelle - Kinect - Dynamicus 5

11 Werkzeugkette zur Bewegungssimulation getrackter Bewegungen Bewegungserfassung Bewegungsrekonstruktion Simulation 6

12 Agenda Einführung Verwendete Technik Menschmodell Dynamicus / Simulation Ergonomiebewertung EAWS Arbeitsplätze in der Endfertigung der Automobilindustrie RULA Arbeitsplätze an Sondermaschinen Produktergonomie im Nutzfahrzeug Zusammenfassung / Ausblick 7

13 Dynamicus Menschmodell Dynamicus Körper MKS-Modell Biomechanisches Menschmodell 43 Körper 42 Gelenke Gelenke L4 L5 8

14 Dynamicus Wirbelsäule: 24 Wirbelkörper (7 Cervical, 12 Thoracal, 5 Lumbal) Bewegungsmuster für Flexion, Lateralflexion und Torsion Flexion Lateralflexion 9

15 Kniehöhe Schulterhöhe Körpergröße Anthropometrie Individuelles Menschmodell l Modell COM l COM Thigh m, J Leitmaße vollständige anthropometrische Beschreibung 10

16 Agenda Einführung Verwendete Technik Menschmodell Dynamicus / Simulation Ergonomiebewertung EAWS Arbeitsplätze in der Endfertigung der Automobilindustrie RULA Arbeitsplätze an Sondermaschinen Produktergonomie im Nutzfahrzeug Zusammenfassung / Ausblick 11

17 EAWS Bewertung nach EAWS Haltung Kräfte Lastenhandhabung Score 12

18 EAWS-Software Software DynamicusEAWS 2.1 Grundlage EAWS Version 1.3.3, Herausgeber: IAD vom Screening Verfahren zur rechnergestützten Auswertung Definieren Abstimmung mit dem IAD Algorithmieren Modell für Prozessstruktur generieren Definitionen 13

19 EAWS-Software Abstraktion Bewegungssimulation Prozessmodell Bewertung Vorteile: transparente Darstellung des Gesamtprozesses allgemeine und abstrakte Softwaremodule Wiederverwendbarkeit Editiermöglichkeit 14

20 EAWS-Software Haltungseinteilung 15

21 EAWS-Software Interpretation der Bewertungsergebnisse zur Erkennung von Punktetreibern und besseren Visualisierung der Belastung Verteilung der Punkte über der Prozesszeit Einfärbung von Armen, Rumpf und Beinen 16

22 Agenda Menschmodell Dynamicus Verwendete Technik Ergonomiebewertung EAWS Arbeitsplätze in der Endfertigung der Automobilindustrie RULA Arbeitsplätze an Sondermaschinen Produktergonomie im Nutzfahrzeug Zusammenfassung 17

23 RULA- Bewertung im Sondermaschinenbau Entwicklung eines Modulbaukastens zur ergonomischen und sicherheitstechnischen Gestaltung von Maschinen Dynamicus/RULA 1.0 (ART-Datenschnittstelle) 18

24 Agenda Menschmodell Dynamicus Verwendete Technik Ergonomiebewertung EAWS Arbeitsplätze in der Endfertigung der Automobilindustrie RULA Arbeitsplätze an Sondermaschinen Produktergonomie im Nutzfahrzeug Zusammenfassung 19

25 ARVIDA Angewandte Referenzarchitektur für VIrtuelle Dienste und Anwendungen Anwendungsbeispiel Ergonomie im Nutzfahrzeug Durchführen von ergonomischen Absicherungen in einer virtuellen Umgebung bereits in der Konzeptfindungsphase 20

26 Zusammenfassung / Ausblick Durchgängige Prozesskette zur ergonomischen Bewertung Dynamicus/EAWS für die EAWS-Bewertung Praxistauglich, für routinemäßigen Einsatz Objektivierung und Reproduzierbarkeit von Bewertungen auf Grundlage eines Menschmodells Einteilung der Bewegung in Teilprozesse Verarbeitung variabler Eingangsdaten aus der Bewegungserfassung Ausblick Weiterentwicklung der Bewertungsverfahren Kraftbasierte Verfahren Anwendung bzw. Einbindung weiterer Verfahren Weiterentwicklung des Dynamicus Menschmodells 21

27 Demo am A.R.T. Stand Norman Hofmann Volker Enderlein 22