Einleitung und Zielstellung
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Einleitung
Der Produktentstehungs- und –herstellungsprozess (PEP) ist ein standardisierter Prozess, der den zeitlichen und inhaltlichen Rahmen für die Entwicklung eines Produkts und für dessen Produktions-Planung umfasst.
Der Prozess besteht im Wesentlichen aus den drei Haupt-Phasen:
- Konzeptphase (Produktdefinition)
- Planungsphase (Produktentwicklung, Produktionsentwicklung)
- Serienphase (Serienvorbereitung, Produktionsanlauf).
Resultat der Produktentwicklung sind Zeichnungen, digitale und reale Modelle, der Umfang an Produktvarianten sowie Stücklisten des Produkts.
Die konstruktive Produktgestaltung hat wesentlichen Einfluss auf Art und Anzahl der Fertigungs- und Montageoperationen, auf die Automatisierbarkeit und auf ergonomische Gesichtspunkte bei späterer Fertigung.
Während der Produktionsentwicklung- und -planung wird ein Herstellungsablauf entworfen. Das beinhaltet z. B. die Festlegung der Baureihenfolge (technologische Stückliste), die Auswahl der Fertigungstechnologien, die Konzipierung des Logistikkonzepts und die Arbeitsplatzgestaltung.
Im PEP werden durchgängig und systematisch Ergonomieuntersuchungen und -absicherungen durchgeführt.
So können über
- frühzeitige Produktmodifikationen,
- eine geeignete Auswahl von Betriebsmitteln, Werkzeugen,
- die Taktung der Fertigungslinie,
- arbeitsplatzbezogene Lösungen und ergonomische Hilfsmittel,
- abgestimmte Logistikprozesse
--> körperliche Belastungen (z. B. durch Aktionskräfte, Lasten, Körperhaltungen, Bewegungsräume)
--> Fertigungszeiten
--> Fehlerhäufigkeiten
--> Lohnkosten durch Wegfall von Erschwerniszulagen
reduziert sowie Einsatzmöglichkeiten für leistungsgewandelte Mitarbeiter geschaffen werden. (s. auch Schönherr, 2014)
Der gezielte Einsatz digitaler Planungstools kann diese Entwurfsprozesse unterstützen (s. Abbildung). Ein beispielhaftes Planungs- und Gestaltungswerkzeug, insbesondere im Umfeld der Digitalen Fabrik, d. h. für eine Planung und Steuerung wesentlicher Fabrikprozesse, ist ema. Mittels ema können Varianten von Arbeitssystemen entworfen und optimiert werden. Das geschieht über Simulation und Visualisierung manueller Verrichtungen für einen geplanten Prozessablauf. Dieser wird anschließend nach Aspekten der Ergonomie und der zeitlichen Verschwendung bewertet.
Zielstellung
Folgende Zielstellungen werden mit der Übung verfolgt: Digitale Planungs- und Gestaltungswerkzeuge sind Hilfsmittel im eigenen Problemlösungsprozess. Auch wenn es sich um intelligente Softwarelösungen handelt, die eine Vielzahl fach- und aufgabengerechter Funktionen bereitstellen, hängt der Erfolg der Problemlösung von den eigenen vorangehenden und den Prozess begleitenden Denkprozessen, Lösungsverfahren und –strategien ab. Die Nutzung von Softwarefunktionen wird in diesen Prozess eingebunden, um einen (problembehafteten) Ist-Zustand effektiver, anschaulicher, genauer, objektiver etc. in einen gewünschten Sollzustand zu überführen. Das setzt geplante Teiltätigkeiten und Einzelschritte einer Handlungsvorschrift (Algorithmus) voraus. Formale Funktionen dieses Algorithmus werden von der Software übernommen, das „Füttern“ mit Daten, deren Interpretation und Weiterverarbeitung, die Auswahl von Lösungswegen geschieht, ebenfalls softwareunterstützt, durch den Anwender.
Eine Fragestellung beschäftigt sich demnach damit, welche Teilschritte und Lösungswege zu verfolgen sind, um einen geplanten Prozessablauf ergonomisch zu bewerten.
Ebenso ist wegweisend, welche Genauigkeit/Toleranz und Granularität die Abfolge und Ausführung der Aktivitäten erfordert. Auch ist von Bedeutung, welcher Abstraktionsgrad bei Aufbereitung des 3D-Modells meines zu analysierenden Arbeitssystems/ Arbeitsplatzes und der technologischen Verrichtungen notwendig und zulässig ist. Wesentlich ist auch die Erkenntnis, wie und bei welchem Teilschritt sich abweichende oder variierende Festlegungen bzw. Arbeitsannahmen auf mein Gesamtergebnis auswirken.
Konkret für die zum Einsatz kommende Software ema stellen sich z. B. folgende Fragestellungen:
- Welcher Workflow ist generell bei Nutzung eines solchen Werkzeugs zu beachten und anzustreben?
- Wie kann man prinzipiell methodisch bei einer Ergonomiebewertung vorgehen und wie verknüpft sich das mit dem Workflow der digitalen Arbeitsweise?
- Wie sieht die Modellbildung meines Arbeitssystems und meines Arbeitsprozesses incl. der technologischen Verrichtungen aus?
--> D. h.: welche Reduktion, Abgrenzung, Abstraktion ist notwendig und zulässig?
--> Z. B. heißt das: Wie realistisch müssen 3D-Objekte meines Arbeitssystem-Szenariums modelliert sein? --> Welche Rolle spielt die exakte räumliche Ausrichtung aller 3D-Objekte zueinander?
- Welche Anforderungen sind an die Einbindung der potentiellen Nutzergruppe des geplanten Arbeitssystems in Form digitaler Menschmodelle zu stellen (Konfiguration wie z. B. Anthropometrie, Raumlage und –orientierung, Bewegungen etc.)?
- Wie genau müssen Haltungen des Menschmodells abgebildet werden und wie wirkt sich das aus?
- Wie und zu welchem Zeitpunkt innerhalb meines Lösungsverfahrens kann ich Ungenauigkeiten, ggf. fehlerbehaftete Zustände in meinem Objekt- und Prozess-Modell erkennen und kompensieren?
- Wie verwalte ich Daten, Zwischenstände, Endergebnisse?
- Wie präsentiere ich meine Ergebnisse? Welche Schlussfolgerungen ziehe ich daraus etc.?
Literatur:
Schönherr, Ricardo (2014): Simulationsbasierte Absicherung der Ergonomie mit Hilfe digital beschriebener menschlicher Bewegungen. Chemnitz, Techn. Univ., Diss., 2014
