Belastungsermittlung in der Kommissionierung von der VR-Planung bis zur AR-Visualisierung F. Kammergruber IFF Wissenschaftstage 16. Juni 2010, Magdeburg fml - Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wi.-Ing. W. A. Günthner Technische Universität München
Agenda Tätigkeitsfeld Kommissionierung Belastungsermittlung in der Kommissionierung Frühzeitige Belastungsabschätzung mit Hilfe von VR Einsatz von AR zu Belastungstransparenz t im Betrieb Motion Capturing zur Echtzeitanalyse 2
Kommissionierung Was bedeutet kommissionieren? Unter Kommissionieren wird das Zusammenstellen von Teilmengen (Inhalt der Einkaufstüte) auf Grund von Anforderungen (Einkaufsliste) aus einer Gesamtmenge (Sortiment des Supermarktes) verstanden. Mensch vs. Technik steigender Automatisierungsgrad steigender Anteil manueller Prozesse 3
Arbeitsanalyse in der operativen Logistik Typische körperliche Belastung in der Kommissionierung Pickleistung von 80-2000 Picks/h Lastspektrum von 0-35 kg Last von mehreren Tonnen pro Tag! Bis 8 h-schicht Belastung der Unterarme und Handgelenke Belastung der Finger Muskelbelastung der Arme Beweglichkeit der Arme Handhaben von Lasten Belastung des Nackens Beweglichkeit it der Kniegelenke Stehen, Gehen, Sitzen Arbeiten über Schulterhöhe Rumpfbeugung und -verdrehung Wesentliche körperliche Belastung steht im Zusammenhang mit dem Umsetzen von Lasten Leitmerkmalmethode als Screening geeignet 4
Belastungsermittlung in der Kommissionierung Leitmerkmalmethode Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin Nachteile Nur für eine Haltungssituation Anzahl der Vorgänge zu gering Pauschalisierung von Lastenspezifikationen 5
Belastungsermittlung in der Kommissionierung Berechnung nach der für die Kommissionierung modifizierten Leitmerkmalmethode Arbeitstag Anzahl am Hb Hebe und Umsetzvorgänge (<5 s) 2500 y = 4,0904x 2,4522 2000 1500 1000 500 0 0 2 4 6 8 10 12 14 Zeitwichtung Abbildung in Formeln Last für Männer Wirsame L 70 60 50 40 30 20 10 0 Wirksame Last für Männer Auftragsschwankungen Lastwichtung g y = 13,02ln(x) + 5,9561 0 10 20 30 40 50 60 Bedingt zyklische Abläufe Breites Teile-/Lastspektrum 6
Von der Planung bis zur Realisierung in VR Durchgängiger Einsatz der VR-Technologie in der Logistikplanung Planung des Logistiksystems Menschintegrierte Simulation Realisierung des Logistiksystems Schulung & Vorabtraining 7
VR-Planung menschintegrierte Simulation Visualisierung der körperlichen Belastung in der Planungsphase logistischer Systeme Vorteile Qualitätssteigerung im Entscheidungsfindungsprozess Virtuelle Erprobung des geplanten Kommissionierlagers Analyse nach ergonomischen Gesichtspunkten Haltungsanalysen für die Pickvorgänge durchführbar Risikoabschätzung/-berechnung im Vorhinein möglich Planungsfehlern vor der Realisierung begegnen Vermeidung von hohem (finanziellen) Aufwand aufgrund späterer Umstellung 8
VR-Kommissionierung am Lehrstuhl Video VR-Kommissionierung 9
Einflussgrößen für die Belastungsermittlung im laufenden Betrieb Gesamtanzahl an Entnahmen pro Tag Zeitwichtung Bewegungsraum Gewicht der Artikel Anzahl der Artikel pro Entnahmeeinheit Lastwichtung Belastung durch Entnahme Ausführungsbedingungswichtung Griffbedingungen Standsicherheit Beleuchtung Haltungswichtung Entnahme der Entnahmeeinheit Greifbarkeit Abgabe der Entnahmeeinheit Volumen der Entnahmeeinheit Individuelle Eigenschahften (insbesondere e Körpergröße) Greifhöhe/- tiefe Abgabehöhe/- tiefe Lagertyp, Bereitstelleinheit Füllgrad der Bereitstelleinheit Art der Abgabe (z.b. Auf Wagen, Band, ) Füllgrad Legende: Belastung Wichtung Einfluss beeinflusst 10
Belastungsermittlung im laufenden Betrieb mit AR Visualisierung der körperlichen Belastung im laufenden Betrieb Ziel Transparenz über die auf den Kommissionierer i i wirkende Belastung sowie schnelle Reaktion auf Spitzenwerte im laufenden Betrieb durch arbeitsorganisatorische Maßnahmen z.b. Jobrotation Pick-by-Vision Datenbrille als Anzeigegerät Entnahme Artikel: xyz Anzahl: 5 Bestätigung_ Kontextabhängige Einblendung aller für den Kommissioniervorgang i i notwendigen Daten Kommunikation mit dem AR-System über Interaktionsgerät (z.b. Head-Set, Dreh-Drück-Knopf) p) Datenaustausch mit dem Warehouse-Management- System über eine Funkverbindung 11
Belastungsermittlung im laufenden Betrieb mit AR Entwicklung eines Anzeigekonzepts AR-Anzeige um Visualisierung für die Belastung erweitern Transparenz für bestimmte Belastungsgrenzen schaffen Geringe Erhöhte Hohe Belastung Systematisches Vorgehen durch Morphologischen Kasten 12
Belastungsermittlung im laufenden Betrieb mit AR Visualisierung i der körperlichen Belastung im laufenden Betrieb Leitmerkmalmethode Heben und Tragen Warehouse Management System Fortlaufende Analyse der zu pickenden Artikel (z.b. Gewicht) Ableitung der Körperhaltungen aus der Entnahmehöhe (Bezeichnung des Lagerfachs) Berechnung der Belastung über Verknüpfung der Pickvorgänge mit WMS-System System Transparenz über die Belastungssituation Ableitung arbeitsorganisatorischer Maßnahmen Jobrotation bzw. Zuteilung zu Tätigkeit mit geringerer/andersartiger Belastung 13
Realisierungsbeispiel AR-Visualisierung Video AR Visualisierung 14
Motion Capturing am stationären Kommissionierarbeitsplatz Motion Capturing zur Belastungsermittlung in Echtzeit Kommissionierer mit geeigneten Targets Bewegungen werden von Infrarot-Kameras registriert Aufnahme von Gelenkstellungen und Körperhaltungen Kopplung mit Auftragsdaten aus WMS-System Exakte Aufnahmeanalyse in Echtzeit IR- Kameras 15
Weiterer Forschungsbedarf Initiiertes Forschungsprojekt mit Dortmunder APS Ergänzung der erweiterten Leitmerkmalmethode um weitere Merkmale Î z.b. Schieben/Ziehen,, Greifen,, Herzfrequenz, q, Blutdruck Ganzheitliche Abbildung der körperlichen Belastung APS Dortmund Entwicklung/Zusammenstellung eines geeigneten Verfahrens für Belastungsermittlung in der Kommissionierung TU München Datenerfassung zur Berechnung der körperlichen Belastung für logistische Szenarien Einsatz innovativer Visualisierungsmedien je nach Szenario Ziel Entwicklung und technische Integration einer Bewertungsmethodik zur Ermittlung von Mitarbeiterbelastungen in Kommissioniersystemen 16
Zusammenfassung und Ausblick Ergonomie wird wichtiger Treiber in der Logistik (demographische Entwicklung) Frühzeitige und Nachhaltige Gestaltung logistischer Systeme ermöglichen VR unterstützt im Bereich der Planung AR dient zur Transparenz und fortlaufenden Analyse im laufenden Betrieb Initiiertes Forschungsprojekt wird weitere Untersuchungen durchführen 17
Belastungsermittlung in der Kommissionierung Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 18