Améliorer la planification du travail d'assemblage grâce à des simulations humaines numériques
Découvrez comment Unity soutient le projet de recherche MOSIM pour simuler et analyser des mouvements humains complexes et réalistes pour une gamme de cas d'utilisation dans le domaine de la fabrication. Grâce à la possibilité de simuler les tâches des ouvriers d'assemblage en quelques minutes plutôt qu'en plusieurs semaines, les entreprises peuvent améliorer la planification de la production, accroître la productivité et la sécurité des travailleurs et réduire les risques et les coûts.
Le projet MOSIM est un consortium défendu par le constructeur automobile Daimler en partenariat avec Unity et plus de 20 autres partenaires. Il vise à fournir une norme ouverte pour les simulations humaines numériques destinées aux applications industrielles.
Même à l'ère de l'automatisation, l'assemblage de véhicules et d'autres produits manufacturés nécessite encore un travail manuel important. Une grande partie du processus de planification de la production peut être améliorée, car les tâches des travailleurs ne sont généralement pas visualisées en 3D mais décrites dans un texte. En outre, la validation de ces tâches s'effectue sur des prototypes matériels. La simulation peut rendre cette expérience plus efficace, mais la création d'une simulation de processus a toujours pris beaucoup de temps et nécessité des outils pour les experts.
S'il est possible de simuler des actions spécifiques et individuelles (par exemple, apposer une pièce), la simulation d'une séquence d'actions conjointes - par exemple, marcher jusqu'à une pièce, la ramasser, marcher jusqu'au véhicule et apposer la pièce - nécessite un effort manuel important et la capture de mouvements physiques de l'emplacement et de l'installation réels. À l'exception de scénarios très spécifiques et à haut risque qui pourraient justifier la complexité et l'investissement en temps, la plupart des entreprises sont dissuadées de faire cet effort.
"L'assemblage manuel d'une voiture ou d'un bus nécessite un grand nombre d'actions différentes et il n'existe actuellement aucun outil capable de simuler ces scénarios de manière exhaustive. Le défi consiste à rassembler ces séquences individuelles, c'est pourquoi nous voulions créer un cadre pour les simulations humaines numériques qui pourrait nous aider à le faire", explique Felix Gaisbauer, chercheur doctorant chez Daimler Buses - EvoBus GmbH et coordinateur technique de MOSIM.
La production de voitures, de camions, d'autobus et d'autres véhicules devenant de plus en plus complexe et compétitive, la nécessité de maximiser l'efficacité est primordiale. La dépendance à l'égard des essais physiques et de l'optimisation non seulement entrave la productivité et gonfle les coûts, mais laisse souvent les fabricants sans confiance dans leur efficacité opérationnelle.
"Bien que ces efforts se soient améliorés au cours de la dernière décennie, la simulation dynamique de l'homme est plus ou moins inexistante. C'est vraiment le moment idéal pour la simulation en production", déclare Thomas Bär, directeur chez Daimler Buses - EvoBus GmbH et chef de projet pour MOSIM.
Grâce aux simulations humaines modulaires de MOSIM, basées sur Unity, les fabricants peuvent facilement assembler une série d'animations de personnages en une simulation complète. Ils peuvent le faire :
- Visualiser et vérifier les étapes de l'assemblage en 3D en temps réel
- Simuler des scénarios hypothétiques pour déterminer la faisabilité et la séquence optimale des tâches.
- Effectuer des évaluations basées sur des mesures (par exemple, l'ergonomie, la constructibilité)
- Optimiser et améliorer les processus avant de procéder à des installations physiques ou de former des équipes, ce qui réduit considérablement les coûts et l'inefficacité.
Les simulations peuvent être créées en quelques minutes seulement, alors qu'il faudrait environ deux semaines pour créer manuellement une simulation comparable. De l'identification des possibilités ergonomiques au cours du processus d'assemblage à l'amélioration de la productivité, de la sécurité et de la formation des travailleurs, MOSIM a un énorme potentiel pour influencer de nombreuses étapes de la production.
"Cela ouvre de nombreuses possibilités. Lorsque vous pouvez simuler des humains se déplaçant de manière réaliste dans des séquences d'assemblage, cela offre des possibilités supplémentaires d'étudier le potentiel d'optimisation dans l'usine, par exemple en ajustant la position des étagères afin de raccourcir les trajets à pied. Il peut même être utilisé pour offrir une formation immersive aux travailleurs sur la manière d'accomplir leurs tâches", explique M. Gaisbauer.
L'utilisation de la plateforme 3D en temps réel d'Unity au cœur du cadre de MOSIM ouvre de nouvelles possibilités de visualisation et de simulation, permettant la création d'avatars et d'animations numériques qui élèvent l'ensemble de l'expérience. Unity permet un prototypage rapide ainsi qu'un déploiement facile sur des appareils tels que les casques de réalité virtuelle.
"J'aime beaucoup la façon dont la programmation d'Unity fonctionne, le grand magasin d'actifs, et le fait que la plupart de nos partenaires de projet ont plus d'expérience avec Unity qu'avec d'autres moteurs. C'est l'offre globale d'Unity qui fait la différence pour nous", explique M. Gaisbauer.
MOSIM est accessible via une application web ainsi que dans Unity. Il est capable de générer automatiquement des simulations d'assemblage de travailleurs en 3D à l'aide de descriptions textuelles normalisées, telles que "Pick Up & Put Down".
Inspiré par l'approche Functional Mock-up Interface (FMI), la norme open-source de l'industrie pour les simulations informatiques, MOSIM propose des interfaces de modèles de mouvement (MMI) et leurs implémentations appelées unités de modèles de mouvement (MMU), qui vont de simples animations comme la marche à des tâches complexes comme grimper à une échelle.
MOSIM inclut une bibliothèque de mouvements humains prédéfinis dans son dépôt open-source sur GitHub et encourage la communauté Unity à contribuer à la création d'autres MMU. Un "générateur de MMU" basé sur Unity permet de créer des MMU personnalisés à partir de FBX et d'autres formats de fichiers sans nécessiter de connaissances en programmation.
"C'est quelque chose de spécial. Nous n'avons pas cette possibilité pour un autre moteur de jeu, c'est unique à Unity", explique M. Gaisbauer. "Il simplifie le développement et nous espérons qu'il attirera davantage d'artistes de l'animation et de développeurs pour fournir plus d'UMM.
Consultez le dépôt MOSIM sur GitHub et mettez la puissance de la simulation humaine numérique au service de votre application.