Ziel der Arbeit war die Darstellung der Einsatzmöglichkeiten und -grenzen des Programmpakets eM-Workplace der Firma Tecnomatix zur Simulation von manu-ellen Montagevorgängen.
Dazu wurde ein Montagearbeitsplatz der Firma BMW Motorrad AG abgebildet, der Montagevorgang mit dem Modul eM-Human simuliert, Ergonomieanalysen mit dem Modul eM-Human Ergo und MTM-Analysen mit dem Modul eM-Human Time durchgeführt.
Im Ergebnis zeigen die Untersuchungen, dass die dreidimensionale Darstellung komplexer Arbeitsumgebungen gut realisierbar ist, dass aber das Menschmodell durch konzeptbedingte Einschränkungen eine wirklich realistische Darstellung der Arbeitsvorgänge nicht bieten kann. Daher können die Ergebnisse der durchgeführten Analysen lediglich Hinweise auf möglich Probleme hinsichtlich der Ergonomie bzw. Abschätzungen bezüglich des Zeitbedarfs geben.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Grundlagen
2.1 Ergonomische Grunddaten
2.1.1 Körpermaße und Aktionsräume
2.2 Werkzeuge und Hilfsmittel zur ergonomischen Arbeitsplatzgestaltung
2.2.1 Berechnung mit Körpermaßtabellen
2.2.2 Standard-Arbeitsplatztypen
2.2.3 Schablonensomatographie
2.2.4 Video-Somatographie
2.2.5 EDV-gestützte Verfahren
2.3 Ergonomie-Analyse-Methoden
2.3.1 Die visuelle Begutachtung
2.3.2 Die Selbst- und Fremdbeobachtung
2.3.3 Die mündliche und schriftliche Befragung
2.3.4 Die Vornahme von Messungen
2.3.5 Analyse von Körperhaltungen
2.3.6 Analyse von Aktionskräften
2.3.7 Analyse von manuellen Lastenhandhabungen
2.4 MTM-Verfahren
2.4.1 Die Entwicklung des MTM-Verfahrens
2.4.2 Die Verbreitung des MTM-Verfahrens
2.4.3 Die Grundbegriffe des MTM-Verfahrens
2.4.4 Die MTM-Standarddaten
2.4.5 Rechnerunterstützung für MTM-Verfahren
2.5 Das Programmpaket eM-Workplace
3 Das Gestalten von Szenarien mit eM-Workplace
3.1 Gestalten von Bauteilen und Einrichtungen
3.1.1 Erzeugen ebener Geometrien
3.1.2 Erzeugen dreidimensionaler Geometrien
3.1.3 Erzeugen und Bearbeiten von Kinematiken
3.2 Simulation des Menschmodells mit eM-Human
3.2.1 Markieren von Punkten
3.2.2 Bewegen des Menschmodells
3.2.3 Handhaben von Objekten
3.2.4 Zusätzliche Möglichkeiten der Ablaufsteuerung
3.3 Filmerstellung
4 Szenario: Montage der Vorderradgabel der BMW R 1100 S
4.1 Der Montagearbeitsplatz
4.1.1 Darstellung des Arbeitsplatzes in eM-Workplace
4.1.2 Diskussion
4.2 Beschreibung des Montagevorgangs
4.2.1 Darstellung des Montagevorgangs in eM-Workplace
4.2.2 Diskussion
5 Ergonomieanalysen im Beispielszenario
5.1 OWAS-Analyse
5.1.1 Durchführung und Auswertung
5.1.2 Diskussion
5.2 Hand-Arm-Kraft-Analyse nach Burandt und Schultetus
5.2.1 Durchführung und Auswertung
5.2.2 Diskussion
5.3 Die Lift-Analyse für Hebe- und Tragevorgänge
5.3.1 Durchführung und Auswertung
5.3.2 Diskussion
5.4 Diskussion
6 Zeitstudien nach MTM im Beispielszenario
6.1 Durchführung
6.2 Auswertung
6.3 Diskussion
7 Zusammenfassung und Ausblick
8 Literaturverzeichnis
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Studienarbeit ist die Untersuchung der Einsatzmöglichkeiten und Grenzen des Programmpakets eM-Workplace zur rechnergestützten Simulation manueller Montagevorgänge am Beispiel der Vorderradgabelmontage bei der BMW Motorrad AG, um eine Optimierung der Arbeitsplatzgestaltung zu unterstützen.
- Methodische Grundlagen der ergonomischen Arbeitsplatzgestaltung und MTM-Verfahren.
- Praktische Anwendung von eM-Workplace zur Modellierung und Simulation von Montageabläufen.
- Durchführung und Validierung verschiedener Ergonomieanalysen (OWAS, Burandt-Schultetus, Lift-Analyse).
- Zeitstudien zur Montageoptimierung auf Basis von MTM-Standarddaten.
- Kritische Bewertung der Menschmodell-Simulation und der Systemgrenzen.
Auszug aus dem Buch
2.1.1.2 Wirkraum des Hand-Arm-Systems (Greifraum)
Als Greifraum wird jener Bereich bezeichnet, in dem Gegenstände mit der Hand berührt, gegriffen und bewegt werden können (Bild 2.2, Bild 2.3). Der Arbeitsbereich der Hände ist im Sitzen kleiner als im Stehen. Dennoch wird im allgemeinen bei der Auslegung des Greifraums nicht nach sitzender oder stehender Körperhaltung unterschieden. Innerhalb des Greifraums können vier Zonen unterschieden werden, in denen die Bewegungsabläufe und die auftretenden Belastungen grundsätzlich verschieden sind (Bild 2.3) [BULL-94]:
- Zone 1: Arbeitszentrum. Beide Hände arbeiten nahe beieinander im Blickfeld. Montageort.
- Zone 2: Erweitertes Arbeitszentrum. Beide Hände arbeiten im Blickfeld und erreichen alle Orte dieser Zone.
- Zone 3: Einhandzone. Zone zum Lagern von Teilen und Handwerkzeugen, die einhändig gegriffen werden.
- Zone 4: Erweiterte Einhandzone. Äußerste nutzbare Zone.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Beschreibt die Bedeutung der ergonomischen Arbeitsplatzgestaltung für die Montage und führt in die Zielsetzung ein, die Möglichkeiten von eM-Workplace bei der BMW Motorrad AG zu untersuchen.
2 Grundlagen: Vermittelt theoretische Kenntnisse zu ergonomischen Daten, Analysewerkzeugen, MTM-Verfahren und der Software eM-Workplace.
3 Das Gestalten von Szenarien mit eM-Workplace: Erläutert die praktischen Funktionen zur Geometrieerstellung, die Kinematikmodellierung und die Simulation des Menschmodells.
4 Szenario: Montage der Vorderradgabel der BMW R 1100 S: Detaillierte Beschreibung des realen Montagearbeitsplatzes und dessen digitale Nachbildung in eM-Workplace sowie die Abläufe.
5 Ergonomieanalysen im Beispielszenario: Anwendung und Diskussion von OWAS, Burandt-Schultetus und Lift-Analysen zur Bewertung der ergonomischen Belastung am Arbeitsplatz.
6 Zeitstudien nach MTM im Beispielszenario: Durchführung von MTM-Analysen zur Bestimmung des Zeitbedarfs und Optimierung der Montagevorgänge.
7 Zusammenfassung und Ausblick: Führt die Erkenntnisse zur Eignung des Simulationswerkzeugs zusammen und gibt einen Ausblick auf zukünftige Entwicklungen.
8 Literaturverzeichnis: Listet die verwendeten Quellen für die theoretischen und methodischen Ausarbeitungen.
Schlüsselwörter
Arbeitsplatzgestaltung, Simulation, Visualisierung, Montage, Ergonomie, OWAS-Analyse, NIOSH-Analyse, Burandt-Schultetus-Analyse, Zeitanalyse, MTM, eM-Workplace, eM-Human, Menschmodell, Fertigungsplanung, BMW Motorrad AG
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht, inwieweit das Programmpaket eM-Workplace dazu geeignet ist, manuelle Montageprozesse in der Motorradmontage digital abzubilden, zu analysieren und ergonomisch zu bewerten.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind die ergonomische Arbeitsplatzgestaltung, die rechnergestützte Simulation von Bewegungsabläufen (Menschmodellierung) und die Durchführung industrieller Zeitstudien mittels MTM-Verfahren.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist die Evaluierung der Einsatzmöglichkeiten und der technischen Grenzen der Software eM-Workplace anhand eines konkreten Montagearbeitsplatzes bei der BMW Motorrad AG.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer Kombination aus Literaturanalyse zu ergonomischen Verfahren und einer praktischen Fallstudie, bei der Montageprozesse in einer virtuellen Umgebung simuliert, analysiert und mit realen Anforderungen verglichen wurden.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil werden zunächst die theoretischen Grundlagen zu Ergonomie und Zeitstudien dargelegt, gefolgt von einer detaillierten Beschreibung der digitalen Modellierung des Montagearbeitsplatzes der BMW R 1100 S sowie der darauf aufbauenden Analyseergebnisse.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Arbeitsplatzgestaltung, Simulation, Ergonomie, OWAS-Analyse, NIOSH-Analyse, Zeitstudien, MTM-Verfahren und eM-Workplace.
Was sind die wesentlichen Kritikpunkte an der Software?
Der Autor bemängelt insbesondere die fehlende automatische Kollisionsprüfung, die starren Interaktionsmöglichkeiten des Menschmodells und die mangelnde Flexibilität bei der Programmierung von Bewegungsabläufen, was oft zu unrealistischen Haltungen führt.
Welches Fazit zieht der Verfasser zur Nutzbarkeit?
Der Autor kommt zu dem Schluss, dass das System zwar eine gute vorläufige Abschätzung ermöglicht, aber aufgrund konzeptbedingter Einschränkungen des Menschmodells keine wirklich realistische Darstellung komplexer Arbeitsvorgänge ohne manuelle Korrekturen bieten kann.
- Arbeit zitieren
- Tobias Schäfer (Autor:in), 2001, Rechnergestützte Arbeitssystemmodellierung in der manuellen Motorradmontage, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/186024
