Metoda oceny ryzyka na etapie projektowania maszyn z zastosowaniem techniki rzeczywistości wirtualnej

Kierownik projektu: dr inż. Marek Dźwiarek, prof. CIOP-PIB

Streszczenie projektu:

Celem projektu było opracowanie i zademonstrowanie na praktycznych przykładach nowej, bardziej efektywnej metody prowadzenia oceny ryzyka związanego z obsługą maszyn, wykorzystującej komputerową technikę rzeczywistości wirtualnej (VR).

Obowiązek projektowania maszyny z uwzględnieniem oceny ryzyka wynika zarówno z wymagań dyrektywy 2006/42/WE, jak i dobrych praktyk inżynierskich. Dlatego też celowe jest opracowywanie metod, które usprawnią proces prowadzenia oceny ryzyka na etapie projektowania maszyn.

Badania wykonane w projekcie dotyczyły określenia przydatności technik rzeczywistości wirtualnej do określonego zastosowania, jakim jest prowadzenie oceny ryzyka na etapie projektowania maszyn. Badania rozpoczęto metodą analizy dokumentacji DI. Przeprowadzono próby wykonania takiej oceny ryzyka z wykorzystaniem dokumentacji trzech maszyn w odniesieniu do wymagań normy PN-EN 12100:2011. Próby te miały na celu zidentyfikowanie, w których etapach oceny ryzyka pomocne może być wykorzystanie techniki VR. Aby uzyskać większą pewność co do wyników oceny użyteczności VR, przeprowadzono analizy z wykorzystaniem programu wspomagającego wykonywanie i dokumentowanie oceny ryzyka na etapie projektowania maszyn PRO-M.

W celu doboru maszyn, których dokumentacja była analizowana, dokonano wstępnego przeglądu ponad 150 różnych maszyn zaprojektowanych i zbudowanych przez przedsiębiorstwo Projektowanie Maszyn Sp. J. (PM) w ostatnich 5 latach. Ostatecznie do dalszych badań wybrano: automat do montażu nypli, stanowisko badania szczelności i automatyczny podajnik szprych. Dla tych maszyn przeprowadzono ocenę ryzyka zgodnie z dyrektywą 2006/42/WE w aspekcie możliwości i użyteczności wykorzystania techniki VR do wspomagania tej oceny. Analizy wykazały, że zastosowanie techniki VR może być istotnie uzasadnione przy określaniu ograniczeń dotyczących maszyny oraz identyfikacji zagrożeń i stref zagrożenia. Dotyczy to zwłaszcza zagrożeń mechanicznych, związanych z nieuwzględnieniem wymagań ergonomicznych i z niesprawnością systemów sterowania. Technika VR będzie nieco mniej przydatna w procesie szacowania ryzyka, aczkolwiek w niektórych przypadkach analizy wykazały, że może ona wspomóc projektanta także w tych działaniach.

Z przeprowadzonych analiz wyniknęło natomiast, że technika VR w niewielkim stopniu może być użyteczna, gdy ocena ryzyka jest prowadzona metodą pomiarów parametrów maszyny i porównania ich wyników z wartościami kryterialnymi.

Następnie przeprowadzono badania metodą testowania eksperckiego (ang. expert inspection  − EI). W badaniach wykorzystano modele trzech maszyn (testy podnośników do szyb samochodowych, system transportowy panewek − maszyna nieukończona i automat do regeneracji kartridżów) wykonane w technice VR. Polegały one na ocenie ryzyka związanego z obsługą tych maszyn z wykorzystaniem ich modeli VR. Celem przeprowadzonych prób było zidentyfikowanie ewentualnych problemów z użytecznością proponowanych metod oraz propozycje ich wyeliminowania.

 Projekt V.B.14. Wykorzystanie techniki VR do oceny rozmieszczenia elementów sterowniczych maszyny

Następnie opracowano metodę tworzenia modeli VR maszyn na podstawie ich dokumentacji CAD3D. Przeprowadzone badania wykazały, że do wspomagania oceny ryzyka wykonanej przez projektantów maszyn najdogodniejszy jest system projekcyjny VR, zwłaszcza z wykorzystaniem komputera typu laptop. Natomiast system zanurzeniowy okazał się mało przydatny.

Ostateczną weryfikację opracowanej metody wykonano za pomocą testów przeprowadzonych  przez użytkownika (ang. user testing − UT). Opracowana uprzednio metoda wykorzystania techniki VR do wspomagania oceny ryzyka prowadzonej przez projektantów maszyn została zweryfikowana w trakcie prób zastosowania jej przez osoby zajmujące się oceną zgodności maszyn wytwarzanych w firmie PM.

W tym celu zbudowano modele trzech maszyn (system kontroli wizyjnej półpanewki HD, pakietnica panewki HD i stanowisko montażu O-ring i Guide Ring) w technice VR zgodnie z opracowanymi zaleceniami. Pracownicy firmy PM wykorzystali swoje własne, autorskie oprogramowanie specjalnie przygotowane do prowadzenia oceny ryzyka. Tak więc, weryfikację metodą UT prowadzono z użyciem innych narzędzi niż zastosowane podczas opracowywania metody. Ograniczyło to wpływ narzędzia do oceny ryzyka na wyniki weryfikacji.

Ostatecznym potwierdzeniem poprawności wniosków wynikających z przeprowadzonych badań było wykazanie, z zastosowaniem testu t-Studenta, że wyniki osiągnięte różnymi metodami są zgodne.

Podsumowaniem działań związanych z opracowaniem metody oceny ryzyka z zastosowaniem techniki rzeczywistości wirtualnej było zaprezentowanie jej na pilotażowym seminarium dla projektantów i producentów maszyn. 95% ankietowanych uznało, że zaprezentowana metoda jest użyteczna.

Wyniki projektu upowszechniono w 7 artykułach w krajowych i zagranicznych czasopismach naukowych, na 7 konferencjach i 3 seminariach dla projektantów maszyn, w których uczestniczyło ponad 100 osób

Jednostka: Pracownia Elektronicznych Systemów Ochronnych

Okres realizacji: 01.01.2011 – 31.12.2013