Diseño de estaciones de ensamble manual mediante el uso de tecnología de realidad virtual para la creación de prácticas de laboratorio que faciliten el proceso de enseñanza-aprendizaje
La Facultad de Ciencias Empresariales de la Universidad Tecnológica de Pereira ha adquirido equipos y software de Realidad Virtual (RV) para fortalecer sus laboratorios de Ingeniería Industrial con tecnologías de vanguardia afrontando los retos de la Industria 4.0. Por tal motivo, se ha formulado un...
- Autores:
-
Pineda Cano, Daniela
Pareja Grajales, Juan David
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2022
- Institución:
- Universidad Tecnológica de Pereira
- Repositorio:
- Repositorio Institucional UTP
- Idioma:
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- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/11059/14215
https://repositorio.utp.edu.co/home
- Palabra clave:
- 000 - Ciencias de la computación, información y obras generales::005 - Programación, programas, datos de computación
Metodos de simulación
Construcción de modelos
Desarrollo de prototipos
Realidad virtual
Enseñanza - Aprendizaje
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Realidad virtual Enseñanza - Aprendizaje Metodología 5S |
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La Facultad de Ciencias Empresariales de la Universidad Tecnológica de Pereira ha adquirido equipos y software de Realidad Virtual (RV) para fortalecer sus laboratorios de Ingeniería Industrial con tecnologías de vanguardia afrontando los retos de la Industria 4.0. Por tal motivo, se ha formulado un proyecto de investigación enfocado al desarrollo de ambientes de RV que permitan la aplicación de conceptos relacionados con el diseño de estaciones de ensamble manual y que faciliten los procesos de enseñanza-aprendizaje enfocados al diseño de ingeniería. Además, se pretende brindar a estudiantes y docentes las herramientas necesarias para fortalecer los procesos de investigación alrededor del estudio de los factores, metodologías y ambientes para el uso de las tecnologías de RV. La investigación se abordará en cuatro fases; la primera se realizará una revisión y análisis a los referentes bibliográficos sobre la Realidad Virtual, diseño de estaciones de trabajo, procesos de ensamble y temas afines con el fin de conocer los desarrollos que se han tenido en la industria. En la segunda fase, se realizará la definición de los parámetros para el diseño de los ambientes de inmersión en realidad virtual que faciliten el proceso de enseñanza aprendizaje mediante un enfoque lúdico e interactivo. La fase tres será la creación de diseños en 3D mediante el uso del software SolidWorks, SketchUp y Unreal Engine. En la cuarta fase Validación de los ambientes de realidad virtual con pruebas piloto realizadas por los autores para obtener una retroalimentación que contribuya al mejoramiento de los ambientes virtuales, para finalmente comprobar si el uso de tecnologías de realidad virtual influye directamente en el proceso de enseñanza-aprendizaje en los estudiantes que realicen la práctica de laboratorio. |
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Adwernat, S., Wolf, M., & Gerhard, D. (2020). Optimizing the Design Review Process for Cyber-Physical Systems using Virtual Reality. Procedia CIRP, 91, 710–715. https://doi.org/10.1016/j.procir.2020.03.115 Al-Ahmari, A. M., Abidi, M. H., Ahmad, A., & Darmoul, S. (2016). Development of a virtual manufacturing assembly simulation system. Advances in Mechanical Engineering, 8(3), 1–13. https://doi.org/10.1177/1687814016639824 Amstaed, B.H., Ostuan, M. Begenan. (2000). Procesos de manufactura S.I. Editorial C.E.C.S.A Bonnin, J. (2017). Mundos virtuales y reales. Estudio de la integración de la realidad aumentada y virtual en educación formal. https://dialnet.unirioja.es/servlet/tesis?codigo=147029 Burdea, G. (1993). “Virtual Reality Systems and Applications”. Electro’ 93 International Conference Campos, V., & Moya, R. (2011). La Formación del Profesional desde una Concepción Personalizada del Proceso de Aprendizaje. 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Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 dehttps://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2info:eu-repo/semantics/openAccessMuñoz Guevara, John AndrésPineda Cano, DanielaPareja Grajales, Juan David2022-08-17T14:28:57Z2022-08-17T14:28:57Z2022https://hdl.handle.net/11059/14215Universidad Tecnológica de PereiraRepositorio Institucional Universidad Tecnológica de Pereirahttps://repositorio.utp.edu.co/homeLa Facultad de Ciencias Empresariales de la Universidad Tecnológica de Pereira ha adquirido equipos y software de Realidad Virtual (RV) para fortalecer sus laboratorios de Ingeniería Industrial con tecnologías de vanguardia afrontando los retos de la Industria 4.0. Por tal motivo, se ha formulado un proyecto de investigación enfocado al desarrollo de ambientes de RV que permitan la aplicación de conceptos relacionados con el diseño de estaciones de ensamble manual y que faciliten los procesos de enseñanza-aprendizaje enfocados al diseño de ingeniería. Además, se pretende brindar a estudiantes y docentes las herramientas necesarias para fortalecer los procesos de investigación alrededor del estudio de los factores, metodologías y ambientes para el uso de las tecnologías de RV. La investigación se abordará en cuatro fases; la primera se realizará una revisión y análisis a los referentes bibliográficos sobre la Realidad Virtual, diseño de estaciones de trabajo, procesos de ensamble y temas afines con el fin de conocer los desarrollos que se han tenido en la industria. En la segunda fase, se realizará la definición de los parámetros para el diseño de los ambientes de inmersión en realidad virtual que faciliten el proceso de enseñanza aprendizaje mediante un enfoque lúdico e interactivo. La fase tres será la creación de diseños en 3D mediante el uso del software SolidWorks, SketchUp y Unreal Engine. En la cuarta fase Validación de los ambientes de realidad virtual con pruebas piloto realizadas por los autores para obtener una retroalimentación que contribuya al mejoramiento de los ambientes virtuales, para finalmente comprobar si el uso de tecnologías de realidad virtual influye directamente en el proceso de enseñanza-aprendizaje en los estudiantes que realicen la práctica de laboratorio.The School of Business Sciences of the Technological University of Pereira has acquired Virtual Reality (VR) equipment and software to strengthen its Industrial Engineering laboratories with cutting-edge technologies to face the challenges of Industry 4.0. For this reason, a research project has been formulated focused on the development of VR environments that allow the application of concepts related to the design of manual assembly stations and facilitate the teaching-learning processes focused on engineering design. In addition, it is intended to provide students and teachers with the necessary tools to strengthen the research processes around the study of factors, methodologies, and environments for the use of VR technologies. The research will be approached in four phases; the first one will be a review and analysis of the bibliographic references on Virtual Reality, workstation design, assembly processes and related topics to know the developments that have taken place in the industry. In the second phase, we will define the parameters for the design of immersive virtual reality environments that facilitate the teaching and learning process through a playful and interactive approach. Phase three will be the creation of 3D designs using SolidWorks, SketchUp and Unreal Engine software. In the fourth phase Validation of virtual reality environments with pilot tests conducted by the authors to obtain feedback that contributes to the improvement of virtual environments, to finally check if the use of virtual reality technologies directly influences the teaching-learning process in students who perform the laboratory practice.Tabla de contenido 1. Resumen.........................................................................................................................................6 2. Introducción ..................................................................................................................................7 3. Planteamiento del problema ........................................................................................................8 4. Sistematización del problema ......................................................................................................9 5. Objetivos..........................................................................................................................................10 5.1. Objetivo general.......................................................................................................................10 5.2. Objetivos específicos. ...............................................................................................................10 6. Justificación.................................................................................................................................11 7. Marco Referencial.......................................................................................................................12 7.1. Marco teórico ......................................................................................................................12 7.1.1. Antecedentes de la realidad virtual ...........................................................................12 7.1.2. Definición y características de la Realidad Virtual..................................................13 7.1.3. Campos de aplicación de la Realidad Virtual...........................................................15 7.1.4. Tecnología de la Realidad Virtual aplicada a la educación.....................................16 7.1.5. La Realidad Virtual para el diseño de puestos de trabajo ......................................17 7.1.6. Herramientas para el diseño de estaciones de trabajo..................................................21 7.1.6.1. Las 5S ..........................................................................................................................21 7.1.6.2. Economía de movimientos.........................................................................................22 7.2. Marco conceptual................................................................................................................24 7.3. Marco situacional................................................................................................................25 8. Hipótesis.......................................................................................................................................28 9. Aspectos metodológicos..............................................................................................................28 9.1. Tipo de estudio ....................................................................................................................28 9.2. Método de investigación .....................................................................................................29 9.3. Fuentes y técnicas para recolección de los datos...................................................................29 9.3.1. Fuentes Primarias.............................................................................................................29 9.3.2. Fuentes Secundarias .........................................................................................................30 9.4. Desarrollo metodológico.....................................................................................................30 9.4.1. Fases de la investigación...................................................................................................30 9.4.1.1. Fase 1. Recolección de referencias bibliográficas....................................................30 9.4.1.2. Fase 2. Definición de los parámetros para el diseño de los ambientes de inmersión en realidad virtual...................................................................................................................30 9.4.1.3. Fase 3. Creación de diseños en 3D. ...........................................................................31 9.4.1.4. Fase 4. Validación de los ambientes de realidad virtual mediante pruebas piloto realizadas por los autores.......................................................................................................31 9.4.2. Población............................................................................................................................31 10. Parámetros para el desarrollo de ambientes de realidad virtual enfocados a procesos de ensamble manual.................................................................................................................................32 10.1. Tutorial ............................................................................................................................36 10.2. Escenario Situación inicial. ............................................................................................39 10.3. Escenario 2: Metodología de las 5S. ..............................................................................41 10.4. Escenario 3: Economía de movimientos........................................................................43 11. Diseño 3D de los ambientes virtuales para la inmersión y simulación de tareas de ensamble manual.................................................................................................................................46 11.1. Maquinaria ......................................................................................................................48 11.2. Pantalla inicial.................................................................................................................50 11.3. Lobby ...............................................................................................................................50 11.4. Escenario 0 - Tutorial .....................................................................................................52 11.5. Escenario 1 - Situación inicial........................................................................................55 11.6. Escenario 2 - Aplicación de la metodología de las 5S ..................................................58 11.7. Escenario 3 - Economía de movimientos.......................................................................63 12. Validación de los ambientes de realidad virtual mediante pruebas piloto realizadas por los autores. ...........................................................................................................................................68 13. Conclusiones............................................................................................................................70 14. Recomendaciones....................................................................................................................72 Referencias...........................................................................................................................................73PregradoAdministrador(a) Ambiental84 Páginasapplication/pdfspaUniversidad Tecnológica de PereiraAdministración AmbientalFacultad de Ciencias AmbientalesPereira000 - Ciencias de la computación, información y obras generales::005 - Programación, programas, datos de computaciónMetodos de simulaciónConstrucción de modelosDesarrollo de prototiposRealidad virtualEnseñanza - AprendizajeMetodología 5SDiseño de estaciones de ensamble manual mediante el uso de tecnología de realidad virtual para la creación de prácticas de laboratorio que faciliten el proceso de enseñanza-aprendizajeTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisAdwernat, S., Wolf, M., & Gerhard, D. 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La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 deopen.accesshttps://dspace7-utp.metabuscador.orgRepositorio de la Universidad Tecnológica de Pereirabdigital@metabiblioteca.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