Mechatronische Umsetzung und Evaluierung einer adaptiven Höhen- und Winkelverstellung anhand eines 3D-Druck-Modells einer Fan-Cowl-Montagestation

Abstract

Montagearbeitsplätze in der Baustellenmontage werden, damit sie für einen großen Anteil an Menschen passen, nach der Perzentil Methode gestaltet. Diese Methode hat jedoch zum Nachteil, dass die Arbeitsplätze auf einen „durchschnittlichen“ Menschen ausgelegt sind, der in der Realität nicht existiert. Somit ist bei Arbeiten auf den Baustellenmontagearbeitsplätzen mit einem verstärkten Risiko einer Erkrankung im Muskel-Skelett-System zu rechnen. Durch die aktuelle industrielle Revolution und den damit einhergehenden Innovationen werden neue Möglichkeiten eröffnet, die diesem Problem entgegenwirken. Die Integration dieser innovativen Technologien kann als Grundlage für die Montagestation 4.0 gesehen werden. Diese neue Generation einer Montagestation ist durch die Hauptmerkmale von Flexibilität, Rekonfigurierbarkeit und Selbstanpassungsfähigkeit gekennzeichnet. Die selbstkonfigurierende Montagestation passt die Abmessungen der Arbeitsfläche adaptiv an das Montageprodukt und die Mitarbeiter*innen an. Diese Arbeit befasst sich mit dem Themengebiet der selbstkonfigurierenden Montagestation. Hierfür wird in dieser Arbeit ein Modell eines Baustellenmontagearbeitsplatzes für ein „Fan Cowl Tool“ erstellt, welches eine adaptive Höhen- und Winkelverstellung der Arbeitsfläche beinhaltet. Zur Erstellung dieses Modells werden basierend auf der Literatur die beinhaltenden Themen untersucht. Anschließend wird zunächst ein geeigneter Modellmaßstab ermittelt und daraufhin wird dieses Modell konstruktiv und mechatronisch umgesetzt. Das Modell passt die Arbeitshöhe und den Arbeitswinkel automatisch an die Körpergröße der Mitarbeiter*innen und den aktuellen Arbeitsschritt an. Für die Informationsaufnahme der Körpergröße werden zwei Interaktionsvarianten integriert. In der ersten Variante wird eine adaptive Interaktion simuliert und in der zweiten Variante wird die Informationsaufnahme durch eine grafische Benutzeroberfläche ermöglicht. Das Modell mit den beiden Interaktionsvarianten wird mit einer dem Maßstab entsprechenden Figur getestet und mittels der zuvor definierten Bewertungskriterien evaluiert. Anschließend werden die durch die Recherche und den durchgeführten Versuch ermittelten Vor- und Nachteile der Evaluation mittels eines Modells zusammengefasst dargelegt.

Assembly workplaces in construction site assembly are designed according to the percentile method so that they fit the largest possible number of people. However, this method has the disadvantage that the jobs are designed for an "average" person who does not exist in reality. Therefore, when working at the construction site assembly workstations, there is an increased risk of a disease in the musculoskeletal system.The current industrial revolution and the associated innovations are opening up new possibilities that counteract this problem. The integration of these innovative technologies can be seen as the basis for the assembly station 4.0. This new generation of assembly station is characterized by the main features of flexibility, reconfigurability and self-adaptability. The self-configuring assembly station adapts the dimensions of the work surface to the assembly product and the employees.This work deals with the topic of the self-configuring assembly station. For this purpose, a model of a construction site assembly workstation for a "Fan Cowl Tool" is created, which includes an adaptive height and angle adjustment of the work surface. To create this model, the topics included are examined based on the literature. A suitable model scale is then first determined and then this model is implemented constructively and mechatronically. The model automatically adjusts the working height and the working angle to the height of the employee and the current work step. Two interaction variants are integrated for the information acquisition of body size. In the first variant, an adaptive interaction is simulated and in the second variant, information acquisition is made possible by a graphical user interface. The model with the two interaction variants is tested with a figure that corresponds to the scale and evaluated using the previously defined evaluation criteria. Subsequently, the advantages and disadvantages of a model test determined by the research and the test carried out are summarized.