Aumentar o planejamento do trabalho de montagem com simulações humanas digitais
Saiba como a Unity está apoiando o projeto de pesquisa MOSIM para simular e analisar movimentos humanos complexos e realistas para uma variedade de casos de uso de fabricação. Com a capacidade de simular as tarefas dos operários de montagem em minutos, em vez de semanas, as empresas podem melhorar o planejamento da produção, aumentar a produtividade e a segurança dos operários e reduzir riscos e custos.
O projeto MOSIM é um consórcio liderado pelo fabricante de automóveis Daimler em parceria com a Unity e mais de 20 outros parceiros. Seu objetivo é fornecer um padrão aberto para simulações humanas digitais para aplicações industriais.
Mesmo na era atual da automação, a montagem de veículos e outros produtos manufaturados ainda exige um trabalho manual significativo. Muito do processo de planejamento da produção pode ser melhorado, pois as tarefas dos trabalhadores normalmente não são visualizadas em 3D, mas descritas em texto. Além disso, a validação dessas tarefas ocorre em protótipos de hardware. A simulação pode tornar essa experiência mais eficiente, mas, historicamente, a geração de uma simulação de processo tem consumido muito tempo e exigido ferramentas para especialistas.
Embora seja possível simular ações específicas e individuais (por exemplo, fixar uma peça), a simulação de uma sequência conjunta de ações - por exemplo, caminhar até uma peça, pegá-la, caminhar até o veículo e fixar a peça - exige muito esforço manual e captura física de movimentos do local e da configuração reais. Com exceção de cenários muito específicos e de alto risco que possam justificar a complexidade e o investimento de tempo, a maioria das empresas é dissuadida de fazer esse esforço.
"A montagem manual de um carro ou ônibus requer muitas ações diferentes e, atualmente, não existe nenhuma ferramenta que possa simular esses cenários de forma abrangente. O desafio é reunir essas Sequências individuais, por isso queríamos criar uma estrutura para simulações humanas digitais que pudesse nos ajudar a fazer isso", diz Felix Gaisbauer, pesquisador PhD da Daimler Buses - EvoBus GmbH e coordenador técnico do MOSIM.
À medida que a produção de carros, caminhões, ônibus e outros se torna cada vez mais complexa e competitiva, a necessidade de maximizar a eficiência é fundamental. A dependência de testes físicos e otimização não só prejudica a produtividade e aumenta os custos, mas também deixa os fabricantes sem confiança em sua eficiência operacional.
"Embora esses esforços tenham melhorado na última década, a simulação dinâmica de seres humanos não está sendo feita. Agora é realmente um momento privilegiado para a simulação na produção", afirma Thomas Bär, gerente da Daimler Buses - EvoBus GmbH e líder do projeto MOSIM.
Com as simulações humanas modulares e baseadas em Unity do MOSIM, os fabricantes podem facilmente reunir uma série de animações de personagens em uma simulação abrangente. Eles podem:
- Visualize e verifique as etapas de montagem em 3D em tempo real
- Simular cenários hipotéticos para determinar a viabilidade e a sequência ideal de tarefas
- Realizar avaliações baseadas em métricas (por exemplo, ergonomia, capacidade de construção)
- Otimize e melhore os processos antes de concluir as configurações físicas ou treinar as equipes, o que reduz muito os custos e as ineficiências
As simulações podem ser criadas em poucos minutos, em comparação com as cerca de duas semanas que seriam necessárias para criar uma simulação comparável manualmente. Desde a identificação de oportunidades ergonômicas durante o processo de montagem até o aprimoramento da produtividade, da segurança e do treinamento dos funcionários, o MOSIM tem um enorme potencial para afetar vários estágios da produção.
"Isso abre muitas novas possibilidades. Quando é possível simular humanos se movendo de forma realista pelas sequências de montagem, isso oferece oportunidades adicionais para investigar o potencial de otimização na fábrica, como o ajuste das posições das prateleiras para encurtar os caminhos de caminhada. Ele pode até mesmo ser usado para fornecer treinamento imersivo aos funcionários sobre como realizar suas tarefas", diz Gaisbauer.
O aproveitamento da plataforma 3D em tempo real da Unity no núcleo da estrutura do MOSIM abre novas possibilidades de visualização e simulação, permitindo avatares e animações digitais que elevam toda a experiência. O Unity permite a prototipagem rápida, bem como a fácil implantação em dispositivos como fones de ouvido de realidade virtual.
"Eu realmente gosto da forma como a programação da Unity funciona, da grande Asset Store e do fato de que a maioria dos nossos parceiros de projeto tem mais experiência com a Unity do que com outras engines. O pacote abrangente que a Unity oferece é o que faz a diferença para nós", diz Gaisbauer.
O MOSIM pode ser acessado por meio de um aplicativo baseado na Web e também no Unity. Ele é capaz de gerar automaticamente simulações de montagem de trabalhadores em 3D usando descrições de texto padronizadas, como "Pick Up & Put Down".
Inspirado na abordagem Functional Mock-up Interface (FMI), o padrão de código aberto do setor para simulações de computador, o MOSIM oferece Motion Model Interfaces (MMIs) e suas implementações chamadas Motion Model Units (MMUs), que variam de animações simples, como caminhar, a tarefas complexas, como subir uma escada.
O MOSIM inclui uma biblioteca de movimentos humanos predefinidos em seu repositório de código aberto no GitHub e incentiva a comunidade Unity a contribuir para a criação de mais MMUs. Um "MMU Generator" baseado no Unity permite a criação de MMUs personalizadas a partir do FBX e de outros formatos de arquivo sem a necessidade de conhecimento de programação.
"Isso é algo especial. Não temos isso para nenhuma outra engine de jogos - é algo exclusivo da Unity", diz Gaisbauer. "Isso simplifica o desenvolvimento e esperamos que atraia mais artistas e desenvolvedores de animação para fornecer mais MMUs."
Confira o repositório MOSIM no GitHub e leve o poder da simulação humana digital para seu aplicativo.