EMMA-CC Symposium: Fraunhofer gestaltet Arbeitswelt der Zukunft ergonomischer

(PresseBox) ( Kaiserslautern, )
Im Projekt EMMA-CC steht die digitale Modellierung und Simulation menschlicher Arbeitstätigkeit im Vordergrund. Mit einer Software können Bewegungsabläufe in Fertigung und Produktion simuliert, analysiert und dann ergonomischer gestaltet werden. Am Projekt mit dem Namen »Ergo-dynamic Moving Manikin with Cognitve Control« (kurz: EMMA-CC) sind sechs Fraunhofer-Institute beteiligt. Das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM veranstaltet am 11. und 12. April 2018 gemeinsam mit den Partnern ein Experten-Symposium rund um das Thema im Fraunhofer-Zentrum Kaiserslautern.

Das Wissenschaftsjahr 2018 steht unter dem Motto »Arbeitswelt der Zukunft«. Wie kann ein futuristischer Arbeitsplatz aussehen? »Automatisierung und Digitalisierung hin oder her, eins steht fest: Komplexe Handgriffe in der Montage und Fertigung werden auch zukünftig von Menschen erledigt werden«, betont Dr.-Ing. Joachim Linn, Leiter des Projekts EMMA-CC. »Wenn man zum Beispiel an die Kabelmontage in Pkws oder in Flugzeugen denkt: Von der Elektrik bis hin zu Hydraulikschläuchen werden viele Teile weiterhin händisch montiert, da hierbei feinmotorische Fertigkeiten und Umsicht des Menschen unverzichtbar sind«. Die Frage lautet deshalb auch in Zukunft: Wie kann man körperlich belastende Tätigkeiten in der industriellen Fertigung und Produktion für menschliche Arbeitskräfte möglichst ergonomisch gestalten?

Digitale Menschmodellierung für ergonomische Arbeitsplätze

Die großen Herausforderungen für die Forscher sind die Modellierung und effiziente Simulation menschlicher Bewegungen mit den dabei auf den menschlichen Körper einwirkenden Kräften. Ziel des Fraunhofer-Projektes ist es deshalb, ein neuartiges Menschmodell für die ergonomische Bewertung dynamischer Aktivitäten mittels validierter Simulation zu entwickeln, mit dem physische Belastungen bei Arbeitsvorgängen zuverlässig vorhergesagt werden können. Damit lassen sich in Zukunft besser als bisher sichere und gesunde Arbeitsplätze einrichten.

Das Projekt läuft unter dem Fraunhofer-Programm MAVO. Die Abkürzung steht für »Marktorientierte strategische Vorlaufforschung«. Am Ende entsteht eine neu entwickelte Toolbox für die Industrie, mit der Ingenieure bereits in einer sehr frühen Entwicklungsphase Bewegungsabläufe simulieren, kritische Phasen identifizieren und Verbesserungsmöglichkeiten austesten können. »Die entscheidende technische Komponente des Projekts ist ein biomechanisches digitales Menschmodell, das wir gemeinsam mit unseren schwedischen Kollegen vom Fraunhofer-Chalmers Centre FCC auf Basis der Software IPS IMMA entwickelt haben«, erklärt Linn. »Wir setzen mathematische Optimalsteuerungsverfahren zur computergestützten Planung komplexer Handlungsabläufe ein«, erläutert Linn weiter. Die dabei auf den Menschen wirkenden Belastungen ermitteln die Forscher aus den simulierten Muskelkräften. So können sie anschließend Vorschläge machen, wie Arbeitsplätze ergonomisch günstig gestaltet werden können, denn sie stellen bereits virtuell fest, welche Beanspruchungen bei einer Arbeitstätigkeit auftreten.

Ergonomierichtlinien mittels Simulation verbessern

»Dabei geht es uns nicht nur um die einzelne Belastung. Einbauarbeiten in einer erzwungenen ungünstigen Körperhaltung werden umso problematischer, wenn sie 50 Mal am Tag durchgeführt werden müssen«, weiß Linn. »Wenn wir Entsprechendes feststellen, können Unternehmen beispielsweise unterstützende Werkzeuge zur Arbeitserleichterung bereitstellen«. Mit den in EMMA-CC entwickelten Methoden können Ergonomierichtlinien für dynamische Bewegungsvorgänge neu und besser festgelegt werden.

Analog zur Modellierung und Simulation der physischen Belastung wird erstmals auch die Analyse kognitiver Prozesse (z.B. Gedächtnis, Aufmerksamkeit, Schlussfolgern) mit betrachtet, die das Arbeiten in komplexen, veränderlichen Situationen kennzeichnen. Damit soll es zukünftig möglich werden, auch psychische Beanspruchungen bei Arbeitsvorgängen im Simulationsmodell vorab quantitativ zu erfassen und darauf basierend verbessernde Maßnahmen für menschliche Arbeitstätigkeit zu entwickeln.

EMMA-CC Symposium

Das Projekt EMMA-CC bündelt die Expertise mehrerer Fraunhofer-Institute: Das Fraunhofer ITWM und das Fraunhofer-Chalmers Centre FCC haben die Koordination inne. Neben den Mathematikern aus Kaiserslautern und Göteborg sind zudem Spezialisten zur Graphischen Datenverarbeitung, für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik, für Arbeitswirtschaft und Organisation sowie für Produktionstechnik und Automatisierung an Bord.

Am 11. und 12. April 2018 veranstalten sie ein gemeinsames Experten-Symposium im Fraunhofer-Zentrum Kaiserslautern. Dort werden die aktuellen Projektergebnisse vorgestellt. Neben Präsentationen erläutern die beteiligten Fraunhofer-Institute zudem ihre Kerndisziplinen, welche in das Projekt einfließen. Darüber hinaus werden hochkarätige Sprecher aus Wirtschaft und Forschung die Einsatzgebiete und den industriellen Bedarf digitaler Menschmodelle in Fachvorträgen aus unterschiedlichen Blickwinkeln beleuchten. Zu den Vortragenden gehören Prof. Lars Hanson (SCANIA AB; University of Skövde), Dr. Sascha Wischniewski (Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin BAuA) und Dr. Thomas Bär (Daimler AG).
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