Design för alla genom digitala människomodeller

2016-03-30

Alla människor är olika, vissa är långa och andra är korta. Vi har också olika proportioner, två personer av samma kroppslängd har troligtvis inte samma ben- eller armlängd. Det är därför viktigt att en produkt eller arbetsplats utformas med hänsyn till denna mångfald, något som tyvärr inte alltid görs idag. Erik Brolin, doktorand, har tillsammans med Chalmers, Högskolan i Skövde och Fraunhofer-Chalmers Centre för industrimatematik samarbetat i ett flertal forskningsprojekt. I projekten har ett datorprogram utvecklats som gör det möjligt att virtuellt studera om en planerad arbetsplats eller produkt är lämplig för olika människor.

Erik Brolin har i sin doktorsavhandling "Anthropometric diversity and consideration of human capabilities - Methods for virtual product and production development" fokuserat på utvecklingen av metoder för att kunna skapa olika digitala människomodeller som representerar mångfalden hos människokroppar och dess rörlighet och styrka.

– Min forskning handlar om hur man i produkt- och produktionsutveckling kan ta bättre hänsyn till den mångfald som finns bland människor, det vill säga målgruppen för den utvecklade produkten eller arbetsplatsen. Då mer och mer av dagens produkt- och produktionsutveckling sker med hjälp av datorprogram och digitala verktyg har vi utvecklat ett nytt datorprogram, IMMA* - Intelligently Moving Manikin, som gör det möjligt att virtuellt studera om en planerad arbetsplats eller produkt är lämplig för olika människor eller om den behöver designas om, så kallad ergonomisimulering. Det i sin tur minimerar kostnaden för belastnings- och arbetsskador samtidigt som komfort och ergonomi optimeras, säger Erik Brolin.

I sin forskning har Erik tagit fram metoder för att skapa olika digitala människomodeller som representerar den mångfald som finns när det gäller kroppsstorlek men även rörlighet och styrka. Eriks fokus har varit att metoderna ska vara generella och flexibla. Tanken är att kunna förutsäga värden för ett stort antal kroppsmått hos en person baserat på värdena av bara några få kroppsmått.

– Beroende på vilken typ av produkt det är som ska utvärderas behöver olika typer av människomodeller skapas. De metoder som utvecklas för att ta fram modellerna behöver därför vara flexibla samtidigt som de ska avspegla människokroppen på ett korrekt sätt. Då många produkter idag riktar sig till en global marknad är det viktigt att kunna hantera data från olika populationer för att skapa korrekta modeller, säger Erik Brolin.

Eriks metoder är implementerade i ett nyutvecklat gränssnitt som är anpassat för att passa in i de utvecklingsprocesser som används i industrin. Användare av programvaran kan enkelt göra ganska avancerade saker då programmet automatiskt hanterar alla beräkningar. För att lyckas med sin forskning har Erik arbetat med ledordern "flexibilitet" och att "det ska vara lätt att göra rätt".

– Mina forskningsresultat visar att de metoder som ofta används i industrin idag inte tar hänsyn till den mångfald som finns bland människor. Man fokuserar mest på skillnader i kroppslängd och tar inte hänsyn till skillnader i proportioner. Detta är dock något som är känt sedan länge och det finns metoder och riktlinjer för hur man bör arbeta men dessa kan vara komplicerade att använda. Samtidigt är existerande programvaror för ergonomisimulering inte anpassade efter de metoder och riktlinjer som faktiskt finns. Det finns alltså flera gap mellan forskning, industri och existerande verktyg. Resultaten från mina studier visar att de metoder jag har vidareutvecklat är betydligt bättre på att ta hänsyn till den mångfald som finns bland människor än de metoder som ofta används idag. De har också visat sig vara bättre och mer flexibla än tidigare metoder som har presenterats i vetenskaplig litteratur, säger Erik Brolin

Detta är exempel på forskning som idag används bland annat i fordonsindustrin utav företag som Volvo Cars, Volvo AB och Scania som även deltagit som industripartners i forskningsprojekten.

Erik Brolin presenterar sin avhandling "Anthropometric diversity and consideration of human capabilities - Methods for virtual product and production development" den 8 april kl. 10.00 i Virtual Development Laboratory på Chalmers tekniska högskola. Efter sin disputation planerar Erik att stanna kvar på Högskolan i Skövde och arbeta med både forskning och undervisning. Han har även planer på fortsatt forskning inom området.

– IMMA-programmet är under ständig utveckling och det finns planer på ett flertal forskningsprojekt. De metoder och gränssnitt jag har utvecklat kommer jag göra fortsatta utvärderingar av. Data från kroppscanningar är tänkt att inkluderas i programvaran vilket jag inte har haft fokus på hittills i min forskning. Detta kommer förhoppningsvis göras i samarbete med Högskolan i Borås som forskar mycket kring textil och kläder, vilket är ett helt annat område där mina metoder kan användas. Jag skulle också vilja testa de metoder och verktyg som jag utvecklar i mer skarpa lägen, via forskningen eller genom "verkligt" arbete i industrin i framtiden, säger Erik Brolin.

Erik har utfört sina forskarstudier på Chalmers och institutionen för produkt- och produktionsutveckling men han har under tiden varit stationerad och arbetat på Högskolan i Skövde. Mellan 2009-2013 var han delaktig i forskningsprojektet IMMA, och från 2013 har han varit en del av forskningsprojektet CROMM - Creation of Muscle Manikin som avslutas hösten 2016. Under 2015 var Erik med i Virtual Driver-projektet som fokuserade på bilförare som slutanvändare av produkter jämfört med de två andra projekten som mer handlar om arbetsplatsutformning.

*Programvaran IMMA är utvecklad av FCC (Fraunhofer-Chalmers Centre för industrimatematik).

 

Kontakt