Mit Avataren smart produzieren

Quelle: Universität Siegen

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Menschliche Bewegungen mit Hilfe standardisierter Bewegungsbausteine möglichst effizient simulieren – das ist Ziel des internationalen Forschungsprojektes MOSIM. Wissenschaftler wollen so die Produktionsplanung in Unternehmen verbessern. Denn nur wenn alle Abläufe reibungslos funktionieren und optimal aufeinander abgestimmt sind, kann das Unternehmen im internationalen Wettbewerb bestehen. Prof. Dr. Martin Manns entwickelt im Rahmen des Projekts gemeinsam mit internationalen Kolleginnen und Kollegen Bewegungsbausteine für menschliche Avatare. Der Wirtschaftsingenieur leitet an der Universität Siegen den Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Montage (FAMS). Mit den Avataren sollen künftig manuelle Montageabläufe in der virtuellen Realität getestet und optimiert werden – und das schnell und kostengünstig.

„Die Montage ist oft bis auf die Zehntelsekunde getaktet. Deshalb ist die Planung der Abläufe nicht nur wichtig, sondern auch immens aufwändig“, erklärt Martin Manns: „Unsere Aufgabe in dem Projekt ist es, die Anforderungen an die Bewegungen und die Simulationswerkzeuge zu erfassen und die Erzeugung und Nutzung simulierter Bewegungen zu vereinfachen.“ Ziel des Gesamtprojektes sei es, einen Baukasten an menschlichen Bewegungen zu erzeugen – jede davon so flüssig und realitätsnah wie möglich.

Mit Avataren komplexe Simulationen ermöglichen

Zu den konkreten Tätigkeiten, welche die Avatare ausführen sollen, gehören beispielsweise Greifen, Hinlegen oder Festschrauben. Jede dieser Tätigkeiten wird mit einem eigenen Bewegungsprofil hinterlegt. Wie Legosteine sollen sich die einzelnen Bewegungsmodule später zusammensetzen lassen. So sollen komplexe Simulationen menschlicher Arbeitsabläufe entstehen, die mit geringem Aufwand und ohne allzu hohe Kosten erstellt werden können. Mit Hilfe dieses Bewegungs-Baukastens und den entsprechend programmierten Avataren solle es dann möglich sein, neue Montage-Abläufe zu testen, bevor diese in die Realität umgesetzt werden. Die neue Technik soll helfen, Fehler zu vermeiden, Konsequenzen besser abzuschätzen und – wenn nötig – frühzeitig nachzujustieren.

Wichtig ist den Forschern zufolge, dass sich die virtuellen Charaktere in der Simulation flüssig und ohne Aussetzer bewegen – und dass sie in der Lage sind, auch feinste Bewegungen auszuführen. „Für Maschinen oder Roboter gibt es entsprechende Simulationen schon. Für den menschlichen Bereich ist der Aufwand bisher zu hoch“, sagt Wirtschaftsingenieur Manns. Um das zu ändern, kombiniert MOSIM Verfahren aus der Spieleindustrie mit denen der Produktionsforschung. „3-D-Computerspiele verfügen bereits über Technologien, um menschliche Bewegungen zu simulieren. Davon können wir viel lernen“, so Manns weiter: „Allerdings besteht die Gefahr, dass unsere Avatare gerade nicht ‚echt‘ genug wirken – wir möchten ja keine Zombies kreieren.“

Demonstratoren für verschiedene Anwendungsbereiche

Wie die Forscher mitteilen, können die neuartigen Avatare nicht nur für die Produktionsplanung in Unternehmen eingesetzt werden. Sie eignen sich demnach auch für Fußgängersimulationen, beispielsweise wenn es um virtuelle Tests mit autonom fahrenden Autos geht – viele Tests beispielsweise zu Brems- und Lenkassistenten können mit realen Fußgängern nicht durchgeführt werden, weil sie viel zu gefährlich wären. Daher will Manns im Rahmen von MOSIM gemeinsam mit seinen Kolleginnen und Kollegen Demonstratoren für die verschiedenen Anwendungsbereiche entwickeln.

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