Усовершенствованное планирование сборочных работ с помощью цифрового моделирования человека
Learn how Unity is supporting the MOSIM research project to simulate and analyze complex, realistic human motions for a range of manufacturing use cases. Благодаря возможности моделировать задачи сборщиков за минуты, а не за недели, компании могут улучшить планирование производства, повысить производительность и безопасность труда, а также снизить риски и затраты.
Проект MOSIM - это консорциум, поддерживаемый автопроизводителем Daimler в партнерстве с Unity и более чем 20 другими партнерами. Она призвана обеспечить открытый стандарт для цифрового моделирования человека в промышленных целях.
Даже в наш век автоматизации сборка автомобилей и других промышленных изделий по-прежнему требует значительного ручного труда. Многое в процессе планирования производства может быть улучшено, поскольку задачи рабочих обычно не визуализируются в 3D, а описываются в тексте. Кроме того, проверка этих задач проводится на аппаратных прототипах. Моделирование может сделать этот опыт более эффективным, но создание симулятора процесса исторически занимало много времени и требовало привлечения экспертов.
Если моделирование отдельных действий (например, прикрепление детали) возможно, то моделирование совместной последовательности действий - например, поход к детали, взятие ее в руки, поход к автомобилю и прикрепление детали - требует значительных ручных усилий и физического захвата движений в реальном месте и при настройке. За исключением очень специфических сценариев с высоким уровнем риска, которые могут оправдать сложность и временные затраты, большинство компаний отказываются от таких усилий.
"Ручная сборка автомобиля или автобуса требует множества различных действий, и в настоящее время не существует инструмента, который мог бы всесторонне моделировать эти сценарии. Сложность заключается в том, чтобы объединить эти отдельные последовательности, поэтому мы хотели создать структуру для цифрового моделирования человека, которая помогла бы нам в этом", - говорит Феликс Гайсбауэр, научный сотрудник Daimler Buses - EvoBus GmbH и технический координатор MOSIM.
По мере того как производство легковых и грузовых автомобилей, автобусов и прочего становится все более сложным и конкурентоспособным, необходимость в максимальной эффективности приобретает первостепенное значение. Зависимость от физических испытаний и оптимизации не только сдерживает производительность и увеличивает расходы, но и зачастую лишает производителей уверенности в эффективности их работы.
"Хотя за последнее десятилетие эти усилия улучшились, динамическое моделирование человека практически не проводится. Сейчас наступил действительно благоприятный момент для моделирования в производстве", - говорит Томас Бер, менеджер Daimler Buses - EvoBus GmbH и руководитель проекта MOSIM.
С помощью модульных симуляторов человека MOSIM, основанных на Unity, производители могут легко собрать серию анимаций персонажей в комплексную симуляцию. Они могут:
- Визуализация и проверка этапов сборки в 3D в режиме реального времени
- Моделирование гипотетических сценариев для определения выполнимости и оптимальной последовательности задач
- Проведение оценок на основе метрик (например, эргономика, строительная пригодность)
- Оптимизируйте и улучшайте процессы до завершения физических установок или обучения команд, что значительно снижает затраты и неэффективность.
Симуляции можно создать за считанные минуты, в то время как на создание аналогичной симуляции вручную уйдет около двух недель. От выявления эргономических возможностей в процессе сборки до повышения производительности труда, безопасности и обучения работников - MOSIM обладает огромным потенциалом для воздействия на многочисленные этапы производства.
"Это открывает множество новых возможностей. Если вы можете смоделировать реалистичное перемещение людей в процессе сборки, это дает дополнительные возможности для изучения потенциала оптимизации на заводе, например, регулировки положения полок с целью сокращения пути движения. Его можно использовать даже для обучения работников тому, как выполнять свои задачи", - говорит Гейсбауэр.
Использование 3D-платформы Unity в реальном времени в основе MOSIM открывает новые возможности для визуализации и моделирования, позволяя создавать цифровые аватары и анимации, которые повышают уровень впечатлений от игры. Unity позволяет быстро создавать прототипы, а также легко устанавливать их на такие устройства, как гарнитуры виртуальной реальности.
"Мне очень нравится, как работает программирование в Unity, большой магазин ассетов, а также то, что большинство наших партнеров по проекту имеют больше опыта работы с Unity, чем с другими движками. Комплексный пакет услуг Unity - вот что для нас главное, - говорит Гейсбауэр.
Доступ к MOSIM можно получить как через веб-приложение, так и в Unity. Он способен автоматически генерировать симуляторы сборки в 3D с использованием стандартных текстовых описаний, таких как "Поднять и опустить".
Вдохновленный подходом Functional Mock-up Interface (FMI), отраслевым стандартом с открытым исходным кодом для компьютерного моделирования, MOSIM предлагает интерфейсы моделей движения (MMI) и их реализации, называемые Motion Model Units (MMUs), которые варьируются от простых анимаций, таких как ходьба, до сложных задач, таких как подъем по лестнице.
MOSIM включает в себя библиотеку предопределенных человеческих движений в своем репозитории с открытым исходным кодом на GitHub и призывает сообщество Unity внести свой вклад в создание новых MMU. Генератор MMU на базе Unity позволяет создавать пользовательские MMU из FBX и других форматов файлов, не требуя знаний программирования.
"Это нечто особенное. Такого нет ни в одном другом игровом движке - это уникальная особенность Unity", - говорит Гейсбауэр. "Это упрощает разработку, и мы надеемся, что это привлечет больше художников-аниматоров и разработчиков, чтобы создать больше MMU".
Ознакомьтесь с репозиторием MOSIM на GitHub и используйте возможности цифрового моделирования человека в своих приложениях.