淺談人機工程應用在數字化工藝中的做用

一、Human模塊概述

Human模塊是西門子ProcessSimulation軟件中的人機工程應用工具，爲用戶提供了標準的人體數模Jack。在用戶建立的虛擬環境中，能告訴用戶能夠看到什麼，觸摸到什麼，是否溫馨，是否疲勞及其餘重要的人體工效學信息。這些信息能夠幫助工藝人員設計更加高效的工藝方案。

二、人機工程應用

目前在汽車產業中PSHuman模塊主要用於總裝工藝仿真與焊裝車間的手工焊工藝仿真。針對任務目標不一樣，人機工程的應用又能夠分爲兩大類，第一類是爲了驗證助力機械手或其餘工具的干涉性、可達性，工人姿態的溫馨性，工人操做空間的充足性，第二類則是爲了定義工人的操做規範，下降工人的培訓成本或者是爲了知足宣傳演示要求。

迪基透：人機工程應用

以某汽車廠爲例，其要求總裝車間的關鍵工位與使用助力機械手的工位都要進行人機工藝仿真。例如備胎安裝工位，工人使用助力機械手從料架上抓取備胎，而後將備胎放置到車體的後備箱中，在這安裝過程當中，須要驗證料架的高度，工人在取料時的彎腰角度是否在溫馨範圍內，工人的視野是否被遮擋，不容許出現工人大幅度擺頭的姿態；工人在搬運備胎的過程當中，操做行進空間是否充足，不能出現碰撞或繞路的現象；在放置備胎的過程當中，工人視野不能被遮擋，助力機械手不能與車體發生碰撞，工人能夠經過視野斷定備胎放置到位。在這類應用中常會用到WorkingPostureAnalysis（工做姿態分析）工具，當工人出現易疲勞的姿態時會出現黃色警告，工人不能長時間處於這一姿態；當工人出現不適姿態時出現紅色警告，應儘可能避免出現。而這家工廠在這方面也制定了更加詳細嚴格的標準，例如工人彎腰不能超過30度，扭腰不能超過15度，手臂擡起不能超過100度等。這種應用比較簡單，通常不須要輸出連續的動畫，仿真過程當中只需將人體數模調整到相應的工做姿態，若存在的干涉碰撞，不溫馨的工人姿態，不充分的運動空間等問題，直接以圖片方式保存，配以相關的問題描述便可提交反饋。

迪基透：人機工藝仿真

第二類應用較爲複雜，須要根據工藝卡要求輸出連續的動畫。某汽車廠爲方便對新員工進行培訓並配合宣傳要求，其要求工藝比較複雜的幾個工位按照工藝卡要求輸出動做1：1的動畫。在後側圍安裝工位，從車身進站開始，工人搬運後側圍板件，安裝後側圍板件，夾緊夾具等十幾道工序，仿真人員需按照工人正常安裝姿態製做動畫，例如工人搬運板件時雙手抓取的位置，放置夾具、夾緊夾具時工人手指的動做，安裝預緊螺栓時工人眼睛要求看到螺栓孔，擰緊螺栓時工人雙手握緊電動扳手的姿態等，正常狀況製備一個長10分鐘的動畫須要大約60個小時，若期間發現工藝出現問題，須要調整，所需時間還要進一步延長。

三、 小結

迪基透：人機工程有助於增強工藝規範

目前隨着工廠愈來愈注重人機工效，人機工程的應用也會日漸廣泛，可是其中仍存必定障礙。就軟件自己來講，人機模塊不一樣於焊裝模塊，其命令比較少，理解也比較簡單，可是工人姿態的細節調整仍十分繁瑣，例如工人抓取扳手時的姿態，雖然能夠在預約義的模型中選取基準，但要作到天然貼合，仍要單獨調整腰部，胸部的彎曲角度，若要關注手部的握取動做，則手指關節還需大量調整，這些都十分耗時。另外目前人機工程的整個應用過程當中，仿真人員都是以第三人稱的角度觀察整個仿真過程，仍缺少代入感。ProcessSimulation軟件提供的VR設備接口，能夠幫助用戶配置和快速啓動VR設備，可使仿真人員能夠以第一人稱的視角去觀察仿真環境，亦能夠在虛擬環境中定義和修改人體運動，隨後用以驅動人體數模的運動。相信隨着VR技術的成熟，人機工程在工業中的應用會更加簡單、高效。