Application of a Virtual Reality and an Ergonomics Framework for Production Time Optimization: Case study in pen production

Abstract

The goal of an efficient workstation design is to minimize the stress on the users by eliminating the risk of fatigue and injury, and consequently improve the production time. The primary goal of this research is to study and establish a relation between Ergonomics, Time Study, and Virtual Reality techniques for developing an integrated approach for designing and evaluating of assembly workstations. This proposed integrated approach is applied to improve the design of common storage bins which are being used in workstations for storage in repetitive manual assembly processes, in order to decrease the production time, reduce the fatigue on worker, mitigate the risk of Work-related Musculoskeletal Disorders, and consequently improve the productivity. The objective of this research is to improve the design of a common storage bin used to hold the four parts in the assembly process of pen production. However, these days most of pen production assembly lines are automated, but in small and medium size enterprises this assembly process is still performed manually. Since this assembly task is simple and can be generalized to any other assembly task, therefore it is chosen as a case study. The participants in this experimental study are 10 people, 5 men and 5 women. The average age, body weight, and stature of the participants is 32.6 years, 181.4 cm, and 79.7 for males; and 32.8 years, 166.6 cm, 69.6 kg for females. Their age is between 24 to 43 years. A digital camera is used to record the real time experiments. Proplanner Software is used for Time study and observing experiments. DELMIA Human Activity Analysis is used to study the fatigue in virtual environment. The comparison of the real time and simulation experimental results show that the proposed storage bin could improve the time for pick-up of 30 parts by about 11.5 seconds and decreases the fatigue by 42.5%. It is demonstrated that the redesign of a common storage bin based on proposed technique improves the productivity and efficiency of the workstation.

ÖZ: verimli bir iş istasyonu tasarımı amacı yorgunluk ve yaralanma riskini ortadan kaldırarak kullanıcılar stresi en aza indirmek ve dolayısıyla üretim süresini arttırmaktır. Bu araştırmanın temel amacı, çalışma ve tasarım ve montaj iş istasyonları değerlendirmek için entegre bir yaklaşım geliştirmek için Ergonomi, Zaman Etüdü ve Sanal Gerçeklik teknikleri arasında bir ilişki kurmaktır. Önerilen bu entegre yaklaşım İşle ilgili musculoskeletal riskini azaltmak, işçi üzerindeki yorgunluğu azaltmak, üretim süresini azaltmak için, tekrarlanan el montaj süreçlerinde depolama için iş istasyonlarında kullanılmakta olan ortak depolama kutuları tasarımını geliştirmek için uygulanan Bozukluklar, ve sonuç olarak verimliliğini artırır. Bu araştırmanın amacı, kalem üretimi montaj sürecinde dört bölümden tutmak için kullanılan ortak bir depolama kutusu tasarımını geliştirmektir. Ancak, en çok kalem üretim montaj hatları bu gün otomatik, ancak küçük ve orta ölçekli işletmelerde bu montaj işlemi hala elle yapılır. Bu montaj, basit bir iştir ve diğer montaj görev jeneralize olabilir beri, bu nedenle bir vaka çalışması olarak seçilmiştir. Bu deneysel çalışmada katılımcılar 10 kişi, 5 erkek ve 5 kadın vardır. Katılımcıların ortalama yaşı, vücut ağırlığı ve boy 32.6 yıl, 181.4 cm, erkeklerde 79.7 olduğu; ve 32.8 yıl, 166.6 cm, kadınlarda 69.6 kg. Yaşları 24 ila 43 yıl arasındadır. Bir dijital fotoğraf makinesi gerçek zamanlı deneyler kaydetmek için kullanılır. Proplanner Yazılım Zaman çalışma ve gözlem deneyleri için kullanılır. DELMIA İnsan Etkinlik Analizi sanal ortamda yorgunluk incelemek için kullanılır. Gerçek zamanlı ve simülasyon deney sonuçlarının karşılaştırılması önerilen depolama kutusu yaklaşık 11.5 saniye 30 parça pick-up için zaman geliştirmek ve% 42,5 ile yorgunluğu azalttığı olamayacağını göstermektedir. Teklif tekniğine dayalı ortak bir depolama kutusu yeniden tasarlanması iş istasyonunun verimliliğini ve etkinliğini artırdığı gösterilmiştir.