Erweiterung der Planung von Montagearbeiten durch digitale Simulationen des Menschen
Erfahren Sie, wie Unity das MOSIM-Forschungsprojekt unterstützt, um komplexe, realistische menschliche Bewegungen für eine Reihe von Anwendungsfällen in der Fertigung zu simulieren und zu analysieren. Mit der Möglichkeit, Aufgaben von Montagearbeitern innerhalb von Minuten statt Wochen zu simulieren, können Unternehmen die Produktionsplanung verbessern, die Produktivität und Sicherheit der Mitarbeiter erhöhen sowie Risiken und Kosten reduzieren.
Das MOSIM-Projekt ist ein Konsortium, das vom Automobilhersteller Daimler in Zusammenarbeit mit Unity und mehr als 20 weiteren Partnern geleitet wird. Ziel ist es, einen offenen Standard für digitale Menschensimulationen für industrielle Anwendungen zu schaffen.
Auch im heutigen Zeitalter der Automatisierung erfordert die Montage von Fahrzeugen und anderen Produkten immer noch viel Handarbeit. Vieles im Produktionsplanungsprozess kann verbessert werden, da die Aufgaben der Arbeiter in der Regel nicht in 3D visualisiert, sondern in Textform beschrieben werden. Darüber hinaus erfolgt die Validierung für diese Aufgaben an Hardware-Prototypen. Die Simulation kann diese Erfahrung effizienter machen, aber die Erstellung einer Prozesssimulation war in der Vergangenheit sehr zeitaufwändig und erforderte Werkzeuge für Experten.
Es ist zwar möglich, bestimmte, einzelne Aktionen zu simulieren (z. B. das Anbringen eines Teils), aber die Simulation einer gemeinsamen Sequenz von Aktionen - z. B. das Gehen zu einem Teil, das Aufnehmen des Teils, das Gehen zum Fahrzeug und das Anbringen des Teils - erfordert einen hohen manuellen Aufwand und eine physische Bewegungserfassung der tatsächlichen Position und Einrichtung. Abgesehen von sehr spezifischen, risikoreichen Szenarien, die die Komplexität und den Zeitaufwand rechtfertigen könnten, schrecken die meisten Unternehmen vor diesem Aufwand zurück.
"Die manuelle Montage eines Autos oder Busses erfordert viele verschiedene Aktionen, und derzeit gibt es kein Tool, das diese Szenarien umfassend simulieren kann. Die Herausforderung besteht darin, diese einzelnen Sequenzen zusammenzuführen. Deshalb wollten wir einen Rahmen für digitale Humansimulationen schaffen, der uns dabei helfen kann", sagt Felix Gaisbauer, Doktorand bei Daimler Buses - EvoBus GmbH und technischer Koordinator für MOSIM.
Da die Produktion von Autos, Lastwagen, Bussen und anderen Fahrzeugen immer komplexer und wettbewerbsfähiger wird, ist es von größter Wichtigkeit, die Effizienz zu maximieren. Die Abhängigkeit von physischen Tests und Optimierungen behindert nicht nur die Produktivität und treibt die Kosten in die Höhe, sondern lässt die Hersteller auch oft das Vertrauen in ihre betriebliche Effizienz verlieren.
"Während sich diese Bemühungen in den letzten zehn Jahren verbessert haben, werden dynamische Simulationen von Menschen so gut wie gar nicht durchgeführt. Jetzt ist wirklich ein guter Zeitpunkt für die Simulation in der Produktion", sagt Thomas Bär, Manager bei Daimler Buses - EvoBus GmbH und Projektleiter für MOSIM.
Mit den modularen, auf Unity basierenden Menschensimulationen von MOSIM können Hersteller problemlos eine Reihe von Charakteranimationen zu einer umfassenden Simulation zusammensetzen. Sie können:
- Visualisieren und überprüfen Sie die Montageschritte in Echtzeit 3D
- Simulieren Sie hypothetische Szenarien, um die Durchführbarkeit und die optimale Reihenfolge der Aufgaben zu bestimmen.
- Durchführung von metrikbasierten Bewertungen (z. B. Ergonomie, Baubarkeit)
- Optimieren und Verbessern von Prozessen vor dem Abschluss der physischen Einrichtung oder der Schulung von Teams, wodurch Kosten und Ineffizienzen erheblich reduziert werden
Simulationen können in wenigen Minuten erstellt werden, während die manuelle Erstellung einer vergleichbaren Simulation etwa zwei Wochen dauern würde. Von der Identifizierung ergonomischer Möglichkeiten während des Montageprozesses bis hin zur Verbesserung der Produktivität, der Sicherheit und der Schulung der Mitarbeiter - MOSIM hat ein enormes Potenzial, zahlreiche Produktionsstufen zu beeinflussen.
"Das eröffnet eine Menge neuer Möglichkeiten. Wenn man simulieren kann, wie sich Menschen realistisch durch die Montagesequenzen bewegen, ergeben sich zusätzliche Möglichkeiten, Optimierungspotenziale in der Fabrik zu untersuchen, z. B. die Anpassung von Regalpositionen, um Laufwege zu verkürzen. Es kann sogar dazu verwendet werden, den Arbeitnehmern eine immersive Schulung zur Erledigung ihrer Aufgaben zu geben", sagt Gaisbauer.
Die Nutzung der 3D-Echtzeitplattform von Unity als Kernstück des MOSIM-Frameworks eröffnet neue Möglichkeiten für die Visualisierung und Simulation und ermöglicht digitale Avatare und Animationen, die das gesamte Erlebnis aufwerten. Unity ermöglicht ein schnelles Prototyping und eine einfache Bereitstellung auf Geräten wie Virtual-Reality-Headsets.
"Ich mag die Art und Weise, wie die Programmierung in Unity funktioniert, den großen Asset Store und dass die meisten unserer Projektpartner mehr Erfahrung mit Unity haben als mit anderen Engines. Das umfassende Paket, das Unity bietet, macht für uns den Unterschied aus", sagt Gaisbauer.
MOSIM kann sowohl über eine webbasierte Anwendung als auch in Unity aufgerufen werden. Es ist in der Lage, automatisch Montage-Simulationen in 3D zu erstellen und dabei standardisierte Textbeschreibungen zu verwenden, wie z. B. "Pick Up & Put Down".
Inspiriert vom FMI-Ansatz (Functional Mock-up Interface), dem Open-Source-Industriestandard für Computersimulationen, bietet MOSIM Motion Model Interfaces (MMIs) und ihre Implementierungen, die Motion Model Units (MMUs), die von einfachen Animationen wie Gehen bis hin zu komplexen Aufgaben wie dem Besteigen einer Leiter reichen.
MOSIM enthält eine Bibliothek mit vordefinierten menschlichen Bewegungen in seinem Open-Source-Repository auf GitHub und ermutigt die Unity-Community, zur Erstellung weiterer MMUs beizutragen. Ein auf Unity basierender "MMU-Generator" ermöglicht die Erstellung von benutzerdefinierten MMUs aus FBX und anderen Dateiformaten, ohne dass Programmierkenntnisse erforderlich sind.
"Das ist etwas Besonderes. Das gibt es bei keiner anderen Spiele-Engine - das ist einzigartig in Unity", sagt Gaisbauer. "Es vereinfacht die Entwicklung und wir hoffen, dass es mehr Animationskünstler und Entwickler anzieht, um mehr MMUs bereitzustellen."
Schauen Sie sich das MOSIM-Repository auf GitHub an und nutzen Sie die Möglichkeiten der digitalen Menschensimulation für Ihre Anwendung.