【应用】Xsens无线惯性传感器助力工厂优化生产流程，提高工作效率
受Secret Hungary Ltd.公司委托，人体工程学技术团队ViveLab对客户的生产线开展了调查项目。该调查不仅让生产流程得到了优化，还为工作站的重新设计和工作流程的重构提供了有用的分析。结果喜闻乐见，那就是效率和产量大大提高，工厂成本得以降低。这是如何做到的？首先，此项调查的核心目的是了解工厂的工作负载效率以及工作流程对员工的影响，消除生产瓶颈。所有这些都是为了确保符合EN 1005-4标准。在整个项目期间，团队检查了工作说明，监控了工作流程，捕捉了工人在装配线上的工作方式。为了更好了解工厂的运行，他们还测量了每个任务的周期时间。接着，他们使用ViveLab Ergo软件对调查和优化建议的结果进行了模拟和分析，这样可以对比现有的和计划的工作流程。
第一步：筛选（即人体工程学影响评估）
在筛选过程中，ViveLab团队根据工作强度、健康效应和所涉及风险，对生产线上的工作站进行了分类。这一阶段帮助他们对生产区的整体情况做出快速评估，了解到哪里问题最严重、哪里实施纠正措施最有效，以便对不同地方进行优先排序。团队还与客户一起对这一过程进行了评估，并确定在哪些区域采用运动捕捉设备和ViveLab Ergo分析做进一步的调查。
第二步：使用传感设备进行运动捕捉
为了捕捉工人在预装配线上的运动，他们身上装配了17个XSENS无线惯性传感器。与光学传感器不同的是，惯性运动捕捉无需相机系统。而且Xsens运动捕捉技术的优势是，电磁波不会使数据失真。 这些传感器在不阻碍生产的情况下可进行快速校准，还不会妨碍或影响到身体的正常运动。这意味着工人可以自然地移动，从而生成能够准确反映常规工作日的记录。
第三步：ViveLab Ergo模拟和分析
团队基于平面图建立了预装配线的数字模型。在构建环境后，他们创建了虚拟的人物角色，并将之前使用Xsens套装捕捉的运动数据文件分配给每个角色。最后，他们得到了一个预装配线的工作模型，再现了预装配线上所进行的工作活动。
得益于惯性运动捕捉，内置的分析方法还可以检测出容易被忽略掉的或受筛选影响而被隐藏的关键运动和姿势。ViveLab导出的分析报告以相关的角度和百分之一秒的精度，指出哪些位置需要进行调整，以减少员工的工作量。ViveLab Ergo软件根据多个内置的人体工程学分析工具（RULA、OWAS、NASA-OBI方法、ISO 11226、EN 1005-4标准、意粉图 Spaghetti Diagram 和可达性测试）来评估员工的姿势。该软件检查每个人身体的负荷是否超过可接受的极限。
技术团队还分析了各种经常发生且有害身体健康的姿势，以及各种可能减慢工作流程的动作。在分析动作时，他们确定了哪些动作对于顺利完成工作任务是非必需的，并寻找避免这些动作的方法。正因如此，不仅周期时间得以缩短，而且加快传送带速度成也为可能。报告中发现的最大问题之一是空间不足所带来的影响。这导致进入工作站的不同部分变得困难，进而影响了研究人员为供应容器寻找合适位置的能力。随着工具和配件的使用变得不方便，员工也妨碍到了彼此的活动。
第四步：技术设计，虚拟验证
软件导出的报告展示了身体要求高或可以避免的运动。报告基于准确和客观的测量结果，为工程师的设计团队和人体工程学专家提供了重要的数据。在此基础上，我们的专业人员制定了一份行动计划，当中包括了若干个人、组织和技术层面的建议。团队随之在新的布局中记录运动，并模拟出新的工作流程。下图是使用Xsens MVN Analyze进行虚拟验证，在执行验证前无需原型。
每个员工不必像以前那样在两个大工作台上工作，而是在新预装配线上可调节高度的办公桌上工作。这使得他们可以在适合自己身高的桌子上工作。该解决方案的优点就在于，工人能够以舒适的方式执行工作，减少疲劳，这样员工颈部、肩部和脊柱的肌肉就变得更加放松。
根据分析结果，ViveLab团队建议为员工提供椅子，以便他们可以随时更换站姿或坐姿，而可调节高度的办公桌正提供了这样的支持。他们使用的椅子还应该配有轮子，这样就可以轻松移动到容器或传送带旁。
还有建议就是在不同的工作场所之间安装辊筒输送机，以便转移需要组装的物品，这将有助于减少工作场所的受伤。
项目结果
在采取纠正措施后，最重要的变化之一就是缩短了预组装单元的周期时间。按照要求，传送带的速度可以提高15％，生产最终产品所需时间也能降低。更快速的生产使公司的年收入增加了约250,000欧元。由于进行了重组，不再是两名员工，一名员工就可以在电缆盒组装工作站上完成任务。这样多出来的员工就可以被调到劳动力短缺的工作区域。这可帮助公司每年节省约15,000欧元的工资成本。此外，为生产线提供原材料变得更加顺畅，工作站对空间的需求也从41m²减少到了24m²。
ViveLab团队采用与原始工作场所相同的人体工程学分析方法，通过ViveLabErgo软件测试了重新设计的工作站。软件导出的报告详细展现出每个工作站的分析结果。他们从中比较了RULA的分析结果，但是通过保证工人健康所带来的财务收益却难以被量化。由于员工请病假可带来成本的损失，预防员工的肌肉骨骼疾病其实从侧面节省了开支。与原始工作站一样，重新设计的工作站也根据ISO 11226和EN 1005-4标准进行了测试。每种分析方法都证明，重新设计的工作流程给员工带来更小的负担。
结论
这一案例基于人体工程学研究的详细结果，展示了一个重新设计的工作站（或完整制造单元）如何重组工作流程，提高整个工厂的效率。即使工人更少，生产速度却变得更快，生产空间也会减少。雇主需要竭尽所能预防员工的肌肉骨骼疾病。由于这些变化得到落实，工人在轮班结束时将没以往那么劳累，发生肌肉骨骼疾病和其他问题的几率也会降低。要知道，符合人体工程学的工作场所将有助于确保员工在行使各自职责时感到安全和舒适。
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