gesponsertOnline Tools Mit Virtual Reality (VR) Arbeitsplätze für die Produktion planen

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item Industrietechnik GmbH

Der Einsatz von Virtual Reality (VR) in der Produktion beschleunigt Planungsprozesse und steigert die Flexibilität. Anhand eines Workshops für die Gestaltung eines Montagearbeitsplatzes im Reinraum wird dies besonders deutlich.

Cardboard Engineering hat sich als Methode zur Planung von Industriearbeitsplätzen etabliert. Dabei werden individuelle Modelle aus Karton und Holz erstellt. Diese ermöglichen es, Fertigungsabläufe in einem maßstabsgetreuen Format zu simulieren und ergonomisch zu optimieren. Um eine aussagekräftige Bewertung realer Arbeitsabläufe zu erhalten, wird allerdings ein Maßstab von 1:1 benötigt. Daher besteht ein entsprechender Platzbedarf. Zusätzlich ist es häufig notwendig, auch größere Produktionsflächen nachzubauen. Nachhaltiger, einfacher und schneller ist hingegen die Validierung von Montagearbeitsplätzen mit VR.

Folgendes Praxisbeispiel zeigt die Vorteile von VR bei der Planung von Arbeitsplätzen für die Produktion: Zusammen mit der Halocline GmbH & Co. KG, dem Entwickler der gleichnamigen Software für die virtuelle Produktions- und Montageplanung, konfigurierte item Industrietechnik einen Montagearbeitsplatz für die Herstellung eines neuen Medizinprodukts der Sanner Gruppe. Anhand der erfolgreichen Zusammenarbeit zeigt sich, welche Potenziale sich durch den gezielten Einsatz von Virtual Reality für industrielle Planungsprozesse eröffnen.

Ideal sowohl für die reine Planung als auch für das Zusammenspiel mit VR-Software: Entdecken Sie die Möglichkeiten des item Arbeitsplatz-Konfigurators mit 3D-Ansicht und smarten Funktionen. Stellen Sie direkt im Webbrowser Ihren individuellen Arbeitsplatz für die manuelle Produktion zusammen.

Erfolgsbeispiel für virtuelles Cardboard Engineering mit VR-Brille

Im hessischen Bensheim entwickelt Sanner Lösungen für die Bereiche Medizintechnik, Diagnostik, Pharma und Consumer Healthcare. Im Rahmen eines CDMO-Projekts (Contract Development and Manufacturing Organization) für die Medizintechnik zur komplexen Handmontage einer Dosierhilfe für die Erstserie beschäftigte sich Sanner mit Gestaltung eines optimalen Montagearbeitsplatzes. Ziel war es, in Zukunft ein neues Verabreichungssystem für Medikamente in einer idealen Arbeitsumgebung zu produzieren. An item wandte man sich vor allem aus folgenden Gründen: Der Systembaukasten von item für industrielle Anwendungen zählt in zahlreichen Branchen und Unternehmen seit langem zum Standard. Hinzu kommt der Status von item als Vorreiter im Digital Engineering. So ermöglicht es der kostenfreie Arbeitsplatz-Konfigurator, individuelle ergonomische Montagearbeitsplätze besonders zeitsparend und nutzerfreundlich zu planen.

Seit einigen Jahren arbeiten item und Halocline eng zusammen. In einem Workshop vor Ort bei Sanner wurde mithilfe der Halocline-Software für Produktionsplanung in VR ein neuer Arbeitsplatz gestaltet. Christian Thiel, Senior Produktmanager und Experte für Online Tools bei item, erklärt die Hintergründe: „Unser Fokus lag darauf, die Möglichkeiten zu nutzen, die sich durch die Verbindung von VR mit unseren Produkten und Tools ergeben. Wir können Konstruktionen schnell und unkompliziert anpassen und sofort im virtuellen Raum die Auswirkungen auf Arbeitsabläufe überprüfen.“ Virtuelles Cardboard Engineering mit VR-Brille ist daher flexibler und schneller als die herkömmliche Variante mit Holz- und Kartonmodellen.

Vor der Nutzung von VR in der Produktion möchten Sie sich zunächst über die Grundlagen der Ergonomie informieren? Der kostenfreie Leitfaden von item Industrietechnik zeigt Ihnen Schritt für Schritt, worauf es ankommt.

VR für die Produktion einsetzen – und Arbeitsplätze virtuell erproben

„Zusammen mit Halocline haben wir eine Art Galerie entwickelt, die dem Nutzer eine Bibliothek mit Anwendungsbeispielen von item zur Verfügung stellt. Dadurch kann er mit nur wenigen Klicks eine grundlegende Produktionsumgebung in der virtuellen Welt erstellen“, sagt Christian Thiel. Halocline bietet für die Gestaltung von Montagearbeitsplätzen oder Regalkonstruktionen beste Bedingungen: In der VR-Software für die Produktionsplanung können ohne Vorkenntnisse einfache geometrische Formen wie Boxen erstellt und passende Komponenten ausgewählt werden. Dadurch entstehen neue Konzepte innerhalb kürzester Zeit. Alternativ wird zunächst ein Grundkonzept mit den item Online Tools erstellt und anschließend in Halocline übertragen. In beiden Fällen steht der Arbeitsprozess immer im Mittelpunkt. Grundlegende Fragen während des Planungsprozesses sind:

• An welche Orte muss das Material transportiert werden?

• Welche spezifischen Montageschritte müssen durchgeführt werden?

• Wo sollten die erforderlichen Werkzeuge positioniert werden, um einen reibungslosen und ergonomischen Ablauf zu gewährleisten?

Auch die eindeutige Definition der Anforderungen ist essenziell: „In der virtuellen Realität konzentrieren wir uns stark auf das Produkt und den Prozess. Mit den Ergebnissen aus der VR können wir das Konstruktionsprojekt anschließend in den Online Tools detailliert abschließen“, erklärt Christian Thiel. Indem die Nutzer ihre Produktionsprozesse in der virtuellen Welt mit einer VR-Brille durchführen und auswerten, gelangen sie zu Erkenntnissen, über die sie zu diesem frühen Zeitpunkt sonst nicht verfügen würden. Beispielsweise wissen sie nun, wo Kleinladungsträger (KLT) für einen optimalen Greifprozess positioniert werden sollten.

Spezielles Online Tool zur Gestaltung von Montagearbeitsplätzen

Mit dem Arbeitsplatz-Konfigurator von item lässt sich das neu gewonnene Wissen bestmöglich nutzen. Hierbei spielt der individuelle Greifraum am Arbeitsplatz eine entscheidende Rolle: An jeder gewünschten Position können Komponenten wie Tablets, schwenkbare Arme mit Tablets und Behälterprofile zur Fixierung von Greifschalen hinzugefügt werden. Dank benutzerfreundlicher Drag-and-Drop-Bedienung und automatischer Anpassungen auf der 3D-Arbeitsfläche der Software wird der Montagearbeitsplatz schnell und einfach erstellt. Im Verlauf des halbtägigen Workshops für Sanner entwickelte man gemeinsam insgesamt sechs verschiedene Varianten des Arbeitstischs. Bei der Grundlagenermittlung sowie Konzept- und Detailplanung setzte man auf virtuelles Cardboard Engineering. Besonderes Augenmerk lag hier auf auf dem Greifraum, da für die Herstellung der Dosierhilfe in der Erstserie die manuelle Bestückung einer Handpresse vorgesehen ist. Nach der virtuellen Erprobung dieses Arbeitsschrittes passte item in der Detailplanung die Arbeitstischkonzeption an.

Vorteile gegenüber klassischem Cardboard Engineering

Alle erforderlichen Objekte und Werkzeuge für den Montageprozess wurden in der Software von Halocline integriert. Wären diese Modelle mit klassichem Cardboard Engineering aus Karton und Holz erstellt worden, dann hätte dies erhebliche Kosten- und Zeitaufwände verursacht. Durch die Planung in Virtual Reality hingegen war es möglich, die verschiedenen Ausführungen ohne großen Aufwand zu konfigurieren, zu kopieren und anzupassen. Anschließend testete man sie anhand des realen Arbeitsprozesses. Auf Grundlage dieser Tests kamen zwei Modelle für die Produktion im Reinraum in die engere Wahl.

Diese Modelle wurden daraufhin erneut intensiv in Virtual Reality geprüft: Ein Mitarbeiter von Sanner validierte den Montageprozess am virtuellen Modell der Arbeitsstation. Dabei überprüfte er, ob die Positionierung von Werkzeug und KLT am endgültigen Arbeitsplatzmodell optimal auf den Arbeitsprozess abgestimmt war. Zur Visualisierung aller Arbeitsabläufe wurde ein Spaghetti-Diagramm genutzt. Hierdurch konnte nicht nur die Effizienz der Montageprozesse genau nachverfolgt, sondern auch die Bewegungen von Mitarbeiter und Hand eingeschätzt werden. Nur noch wenige Details des Arbeitstisches mussten danach noch angepasst werden.

Ergonomischer und ESD-sicherer Arbeitsplatz für den Reinraum

Der neue Arbeitsplatz von Sanner wurde eigens für die Reinraumproduktion konzipiert. Hierbei profitiert er von den glatten und geschlossenen Oberflächen der item Komponenten, die sich ideal für diesen sensiblen Arbeitsbereich eignen. Dank ihrer modularen Bauweise können die Konstruktionen schnell und einfach angepasst oder erweitert werden. Somit bietet item während der Planungs- und Umsetzungsphase von Lösungen für die Reine Produktion höchste Flexibilität. Zusätzlich galt es eine Electrostatic Protected Area (EPA) einzurichten, um das Medizinprodukt vor elektrostatischer Entladung (ESD) zu schützen. Durch die spezielle Materialzusammensetzung der Tischplatte werden Ladungen sicher abgeleitet, was Beschädigungen der elektrischen Bauteile verhindert.

Alle Komponenten erfüllen die Grenzwerte der Ableit- und Oberflächenwiderstände gemäß der IEC 61340. Mit mehreren Schwenkarmen und elektrischer Höhenverstellbarkeit bietet der Arbeitstisch alle Möglichkeiten, um den Arbeitsbereich optimal an die individuelle Körpergröße der Mitarbeiter anzupassen. Ergonomische Prinzipien sind auch für die Materialbereitstellung maßgeblich: Die KLT sind übereinander angeordnet und offen, sodass das Material direkt sichtbar ist. Es kann zudem bequem aus Greifschalen entnommen werden. Diese Greifschalen wurden im vorderen Bereich direkt an den KLT angebracht und verfügen über eine spezielle Form für manuelles Picking selbst kleiner Bauteile. Tastatur und Bildschirm sind auf einem Tastaturhalter platziert, sodass auf der Arbeitsfläche immer ausreichend Platz für die Montageprozesse zur Verfügung steht.

Alles spricht für die Nutzung von VR in der Produktionsplanung

Durch die Integration von VR in die Planung der Produktion lassen sich Montagearbeitsplätze realisieren, die von Anfang an ganz den Kundenanforderungen entsprechen. Mit einer VR-Brille tauchen die Nutzer in eine realistische und erlebbare digitale Welt ein. Individuelle Anpassungen wie die Berücksichtigung der Körpergröße können somit optimal umgesetzt werden. Potenzielle Fehlerkonstruktionen oder ineffiziente Arbeitsabläufe vermeidet man hierbei gezielt: Einzelne Arbeitsabläufe werden validiert und die Arbeitsplätze auf ihre Funktionalität und Ergonomie hin überprüft. Dies kommt nicht nur dem Planungsprozess zugute, sondern auch dem vollständigen Planungsprozess, der eine erhebliche Optimierung, Flexibilisierung und Beschleunigung erfährt. Somit weist die Verknüpfung der VR-Software von Halocline mit den item Online Tools bereits in die Zukunft von Montagearbeitsplatz-Planung und Produktion.

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