Control
Google překladač: English Deutsch

Exkluzivní partner sekce

Siemens
Control

GOPAS - CAD kurzy

Více kurzů

StreamTech.tv

streamtech tv-logo

Moderní řešení ergonomie v leteckém průmyslu

Tags: 3D CAD | Ergonomie | Letectví

03-daneshjo-01Při tradiční ergonomické analýze interiéru se používají 2D antropometrické šablony člověka, různé grafy dosahu rukou a nohou a vždy je nutné vytvořit a testovat fyzickou maketu kabiny. Tento přístup má několik omezení a negativně ovlivňuje náklady a čas potřebný pro vývoj a kvalitu nového letadla. Proto se vyvinuly nové způsoby navrhování výrobků zohledňujících ergonomii, jde o tzv. 3D analýzu. Simulace například v Tecnomatix Jack umožní najít a vyřešit ergonomické a funkční problémy v rané fázi vývoje, ještě před stavbou prvního prototypu.
Tecnomatix Jack umožňuje zohlednit potřeby celého antropometrického rozsahu velikosti osob v populaci. Je tak možné rychle porovnat více alternativních návrhů a vybrat z nich optimální variantu. Díky digitálním simulacím a vizualizaci práce pilota v budoucím 3D kokpitu mohou konstruktéři, management a zákazníci vyjádřit svůj názor a navrhnout úpravy. Klíčová návrhová rozhodnutí tak mohou být provedena a schválena včas, tím se omezí počet zbytečných kroků.

Zmiňovaný software obsahuje model člověka s reálnými antropometrickými a biomechanickými vlastnostmi. Původně vznikl za podpory NASA na Department of Computer and Information Science, University of Pennsylvania v 80. letech za účelem ergonomických analýz řídících, servisních, montážních a nouzových operací na mezinárodní kosmické stanici ISS. Během vývoje ISS bylo nutné najít odpovědi na otázky, jako zda astronauti budou schopni objekt na dálku dosáhnout a provést požadovanou operaci ve stavu beztíže, kdy nohy je nutné zapřít do speciálních madel k zachycení reakce od nástroje, aby astronaut nezačal v prostoru rotovat. V dalších simulacích bylo analyzováno, zda astronauti budou schopni provést konkrétní práce v masívním skafandru a zda na operaci vůbec uvidí.

Dnes je Tecnomatix Jack běžným ergonomickým nástrojem ve velkých automobilkách a průmyslových podnicích, kde se používá pro analýzy interiérů, pracovišť, výrobních linek a při montáži a servisech různých výrobků.

Obecně se doporučuje při návrhu malých letadel začít řešením umístěním pilotů a pasažérů do ergonomické polohy, definovat prostorové a funkční požadavky pro cílový rozsah populace, např. dosahy na ovladače a prostor nad hlavou, a až potom tyto hraniční plochy obalit vlastní konstrukcí letadla.

Integrovaný systém je schopen využívat výhody parametrizace a provádět změny geometrie ve všech fázích vývojového procesu díky jednotnému datovému modelu.

Úroveň pilotních prostorů dnešních sportovních letadel je jedním z nejvýznamnějších činitelů při posuzování, hodnocení a koupi nového letadla. Proto je ve světě trendem navrhovat kabiny těchto letadel s vysokou užitnou hodnotou, a tak vytvořit mezi posádkou a technickým zařízením příjemné rozhraní.

Technická estetika a ergonomie jsou základem průmyslového designu. Jedna z mnoha definic designu uvádí, že „design je technická činnost, jejímž hlavním cílem je tvořivá aplikace vědních poznatků a znalostí získaných ve vědách fyzikálních, ve vizuálním umění a v ergonomii a jejich spojení s marketingem, konstrukcí a výrobou pro koncepci a provedení za účelem uspokojení potřeb a požadavků lidí". Design technických výrobků a výroby tedy zahrnuje i uplatňování ergonomie.

03-daneshjo-01xObr. 1 Moderně řešený prostor pilotní kabiny uplatňující ergonomické poznatky

3D modelovací ergonomický software

Jde o 3D analýzu, na kterou se používají různé ergonomické softwary od těch nejjednodušších po ty nejsložitější, které vlastní pouze několik velkých průmyslových firem. Pro vyšetření ergonomického návrhu pilotního prostoru se většinou používají ty nejlepší. Takovým je například i Tecnomatix Jack, který rozšiřuje schopnosti klasického 3D CADu o simulaci interakce člověka a stroje. Simulace v něm umožní vynalézt a vyřešit ergonomické a funkční problémy ještě v rané fázi vývoje, ještě před stavbou prvního prototypu. Tecnomatix Jack umožňuje zohlednit potřeby celého antropometrického rozsahu velikosti osob v populaci. Je tak možné rychle porovnat více alternativních návrhů a vybrat z nich optimální variantu. Díky digitálním simulacím a vizualizaci práce pilota v budoucím 3D kokpitu mohou konstruktéři, management a zákazníci vyjádřit svůj názor a navrhnout úpravy. Klíčová návrhová rozhodnutí tak mohou být provedena a schválena včas, tím se omezí počet zbytečných kroků.

03-daneshjo-02x

Obr. 2 Prostorová a funkční analýza pro různě velké osoby z populace

03-daneshjo-03xObr. 3 H - body pro rozsah populace, obálka prostoru nad hlavou, obálka polohy očí,
maximální zóny dosahu pro stisknutí tlačítka, úchop 3 prstů a úchop celou dlaní

03-daneshjo-04xObr. 4 Kontrola kolize při maximální výchylce řízení

03-daneshjo-05xObr. 5 Hodnocení prostoru nad hlavou pro velké piloty

Při analýze kabin různých typů ultralehkých letadel je vhodné je nejprve začlenit do skupin rozdělených podle určitých kritérií. Budoucnost kabin těchto letadel se bude dále rozvíjet s dokonalejším digitálním přístrojovým vybavením. Přístrojové desky budou obsahovat malý počet velkorozměrných dotykových obrazovek s hardwarem a softwarem, který poskytne posádce veškeré potřebné informace pro bezpečný let v reálném čase. Velká část úkonů posádky bude automatizovaná a v některých případech bude automatizovaný i let. Společným znakem je snaha o co nejpříznivější návrh mezi tělem člověka, jeho fyzickými a psychickými schopnostmi, a technickým dílem, jakým je pilotní kabina.

Hlavním cílem tohoto snažení je vytvoření 3D virtuální kabiny letadla, kde by se daly zkoušet, měřit a přestavovat různé věci v závislosti na přístrojovém a technickém vybavení letadla. Také aby se dala měřit a hodnotit ergonomie celého pilotního prostoru a některých konkrétních detailů. V praxi by takové komplexní vyšetření představovalo vysoké náklady s více či méně úspěšnou stavbou reálné makety. Samozřejmě virtuální návrh nemůže nahradit realitu, ale mohou se na něm alespoň do určité míry odstranit nedostatky, které by stavbu reálného projektu zbytečné jen prodloužily a prodražily.

03-daneshjo-06xObr. 6 Část trupu sloužící jako kabina pro posádku

03-daneshjo-07xObr. 7 Pohled na přístrojovou desku z perspektivy pilota

03-daneshjo-08xObr. 8 Pohled na přední část středového tunelu

03-daneshjo-09xObr. 9 Modře laděná kombinace kokpitu a nový tvar vedení pásů přes sedadla

03-daneshjo-10xObr. 10 Pohled na řešení interiéru digitální verze

Integrace výpočetních programů a CA-technik do procesu konstruování je jedna z největších změn při práci konstruktérů v posledních letech.

Rozsah aplikace CA-technik je závislý na typu výrobků, jakož i na druhu průmyslových odvětví. Požadavky vyplývající ze zkrácení časových termínů pro vývoj a realizaci nových výrobků, jakož i rostoucí počet variantních výrobků, příp. jejich modulární koncepce, urychlují aplikace CA-technik ve firmách ze všech průmyslových oblastí.

CA-techniky přinášejí nová a v mnoha podnicích ještě nedefinovatelná rizika. Pokud se v současnosti objevují systematické chyby v konstrukčním procesu, tak zavedením CA-technik a tím i vznikem nových potenciálů ohrožení, dochází k jejich několikanásobnému zvyšování.

CA-programy a jejich aplikace splňují požadavky na ně kladené jen tehdy, když technické možnosti počítačů umožní úplně, správně a bezproblémově:

  • integrovat všechny relevantní a platné legislativní předpisy v oblasti techniky,
  • zohledňovat nejnovější poznatky vědy a techniky,
  • aplikovat podnikové zkušenosti, znalosti a vědomosti všech tvůrčích pracovníků.

Knihovny programů a přídavné moduly je vhodné použít pro konstrukční a projekční činnosti pouze tehdy, když jejich vlastnosti přezkoumají zkušení odborníci a když je doplní o specifické podprogramy aplikovatelné pro jednotlivé případy z vlastního výrobního programu. V CAD programech jsou již dnes přímo zabudované normativní výpočty podle příslušných požadovaných norem, přičemž důraz je kladen na přístupnost k uživateli, tj. konstruktérovi, výpočtáři. Splnění podmínek norem je často požadováno v procesu definování spolehlivosti výrobku.

Účelné použití CAD systémů a jejich vlastností může významně přispět ke zkrácení času potřebného k návrhu moderní ergonomie kabin letadel. Nesmíme však zapomínat na to, že CAD systémy jsou nástrojem k dosažení cíle a nikoli cílem. CAD systémy nám v prvé řadě slouží jako nástroje, pomocí kterých můžeme pružně a rychle reagovat na měnící se podmínky při vývoji, případně inovaci staršího modelu kabiny.

Literatura

[1] SIEMENS, Tecnomatix, Transforming the process of inovation, [citováno 20. 4. 2011], viděno na: <http://www.plm.automation.siemens.com/en_us/products/tecnomatix/>

[2] Fabian, M., Boslai, R., Šeminský, J.: Reverse engineering na báze 2D pohľadov pomocou intuitívneho modelára: Imagine&Shape v CATIA V5, Strojárstvo extra. č. 5 (2010), ISSN 1335-2938.

[3] Hlubeňová, J., Líška, O., Hlubeň, D.: Metodika výberu simulačného programu, Principia Cybernetika '09, Herľany, TU Košice 2009, ISBN 978-80-553-0249-2.

[4] Pauliková, A.: Modelovanie dynamických systémov pracovného prostredia technologickej prevádzky, Habilitačná práca, Košice 2008.

[5] Ižaríková, G.: Matematické modelovanie pracovných priestorov výrobných prostriedkov a systémov. In: Transfer inovácií. Č. 14 (2009), ISSN 1337-7094.

[6] Kuderjavý, P.: Modelovanie a simulácia automatizovaných výrobných systémov v edukačnom procese. In: Perspective Directions and Ways of Realizing Innovative Technologies in the System of European Higher Education, Užhorod (Ukrajina) – Vysoké Tatry (Slovensko) 2010.

[7] Fabian, M., Spišák, E.: Navrhování a výroba s pomocí CA.. technologií, CCB Brno, 2009, ISBN 978- 80-85825-65-7.

[8] Spišák, E., Fabian, M.: Strojárske technológie s CAx podporou, Košice: elfa – 2010, ISBN 978-80-8086-136-0.

Mohlo by vás zajímat:
 

Přidat komentář

Bezpečnostní kód
Obnovit