2023-06-12-西门子-人因工程仿真应用白皮书_29页_1mb

西门子人因工程仿真应用总结

一、背景与目标

人因工程是体验经济时代制造企业产品全生命周期各阶段的关键考量因素，重点关注易用性、舒适性、安全性等基础人因要素。基于数字孪生技术，在产品设计、制造、装配、维护全流程中嵌入人因仿真评估，可以提前发现并解决人机交互问题，缩短开发周期，降低研制与维护成本，显著提升产品体验感。西门子基于Jack数字人体模型库及其仿真解决方案，为制造企业在产品与制造环境中全面评估人因工效提供强大技术支撑。

二、核心解决方法

西门子人因工程仿真解决方案套件包含三个核心部分：

1. 设计阶段仿真软件（NX Human）：

   • 集成于产品设计工具中
   • 支持车辆、医疗器械等人机交互分析
   • 提供舒适性、可达性、间隙分析等基础评估功能

2. 协同审查工具（Vis Jack）：

   • 基于轻量化模型标准
   • 支持多CAD环境中评审人因工效
   • 提供标准人体模型库与定制化建模能力

3. 工艺仿真系统（Process Simulate Human）：

   • 专注于生产和维护环节操作模拟
   • 支持详细的人体生物力学与疲劳分析
   • 可集成运动捕捉设备实现高精度作业仿真

三、数字人体模型优势

Jack数字人体模型具备：

• 高逼真度：平滑动态皮肤、135DOF多关芛建模
• 数据全面：集成ANSUR、中国等多国人人体尺寸库
• 功能强大：支持 gripping（抓握）、walking（行走）等多种标准人体行为模拟
• 灵活扩展：支持任务引导式仿真构建器与标准定制

四、产品全生命周期应用场景

产品设计阶段

• 穿戴品类（如呼吸机配件）适用性验证
• 交通工具（车辆、飞行器）座舱布局与视野分析
• 复杂产品装配可达性评估
• 工夹具人机交互可行性分析
• 可维护性设计（如飞机检修可达空间）

制造维护环节

• 装配过程工效分析与手动优化
• 自动化改造人因验证
• 工位设计与人体工程学评估
• 运动捕捉技术整合应用

工业元宇宙融合

• 作为构建工业元宇宙的核心组件
• 实现沉浸式人因仿真与评估
• 支持虚拟调试与作业验证

五、标杆客户案例

1. Doppelmayr缆车制造商：

   • 在数字样机阶段完成人因验证
   • 优化乘客上下舱体验与安全措施
   • 显著缩短开发周期，减少物理样机依赖

2. 通用汽车：

   • 在数字样机中完成装配可达性验证
   • 应用GM人体工程学标准评估设计
   • 减少产品后期变更

3. 博西家用电器：

   • 设计自动化装配线工作站验证
   • 应用运动捕捉技术优化操作流程
   • 任务时间减少40%

六、核心效益总结

通过西门子人因工程仿真解决方案可实现：

• 提前30-50%发现并解决设计缺陷
• 减少物理样机数量，节约成本20-30%
• 提高设计合规性，降低后期变更风险
• 优化人工作业环境，减少工伤与疲劳
• 短周期交付更符合用户体验的产品