Realtà aumentata, realtà virtuale

Realtà virtuale, realtà aumentata, IoT: le tecnologie abilitanti al servizio dell’uomo

Autore: redazione I Quaderni dell’Aria Compressa

Nuove tecnologie abilitanti di Industria 4.0. Ovvero, un’opportunità per creare nuovi modelli di business e servizi, nuovi tipi di processi produttivi, sfruttando il potenziale della collaborazione tra esseri umani e macchine.

Un intervento stimolante quello fatto da Daniela Fogli, Università degli Studi di Brescia, a MCM ottobre 2018, durante il workshop “Dagli indossabili alla realtà virtuale: la tecnologia a supporto della centralità dell’operatore”, in collaborazione con Anipla.

Questa – inizia Daniela Fogli – è una carrellata sui supporti all’operatore nella moderna fabbrica intelligente. Partendo dai robot collaborativi, l’uomo si trova a lavorare con una macchina che lo aiuta, ad esempio, nelle attività ripetitive, quando è richiesta una terza mano e altro ancora. La persona viene quindi sollevata nel suo lavoro grazie all’interazione con le macchine. Va, però, ricordato che frequentemente l’essere umano deve riprogrammare la macchina e, quindi, uno dei problemi è quello di mettere a punto strumenti che possano essere comandati da persone che non sono esperte di robotica né di programmazione, ciò per mettere la macchina in condizione di effettuare quanto interessa”.

Realtà aumentata

Da trent’anni si parla di realtà aumentata. Che non significa sostituire la realtà con quella virtuale, ma creare un’integrazione tra l’informazione digitale virtuale e il mondo reale, lasciando che l’utente continui a usare le sue capacità e la propria destrezza nella manipolazione degli oggetti di uso quotidiano.

Per ottenere la realtà aumentata si può agire su più livelli:

  • si può aumentare “l’utente” con smart glasses, esoscheletri e altre strumentazioni grazie alle quali è possibile avere informazioni sovrapposte alle macchine del mondo reale;
  • si possono aumentare gli oggetti con l’aiuto di sensori, attuatori da cui ottenere le informazioni con cui l’operatore può prendere decisioni, monitorare la situazione e, se necessario, intervenire;
  • si può aumentare l’ambiente dotandolo di telecamere e proiettori con i quali è possibile interagire e ottenere la sovrapposizione di informazioni digitali sugli impianti, sui macchinari, sugli oggetti utilizzati dall’essere umano.

Realtà virtuale

La realtà aumentata si contrappone da sempre alla realtà virtuale; quest’ultima è la sostituzione di una porzione del mondo reale con un mondo virtuale; è utile oggi per simulazioni di impianti (ad esempio nell’ambito di training), per provare diversi lay out della fabbrica e molto altro. La realtà virtuale si distingue fra:

  • Realtà virtuale immersiva” in cui l’utente, posto in una stanza, viene dotato di strumentazione per calarsi nell’ambiente virtuale. Egli si trova a navigare in uno spazio tridimensionale, a interagire con oggetti fisici o virtuali da cui ottiene delle sensazioni anche uditive, tattili, di resistenza, in cui ha una percezione della profondità e altro. L’utente ha insomma l’illusione di svolgere un’attività, di provare situazioni di emergenza che altrimenti non potrebbe sperimentare. Caso tipico è quello dell’addestramento dell’operatore.
  • Realtà virtuale desktop”, ottenuta con simulatori in cui l’utente interagisce con un normale PC con una illusione di navigare in un ambiente 3D.

Ambiente IoT

Da qualche anno c’è poi l’ambiente IoT, dove abbiamo oggetti fisici intelligenti che sono in grado di interagire con servizi web, con le persone, con i data center. Si tratta di un ambiente globale computazionale che rimane invisibile e fornisce un servizio, un supporto all’essere umano. Un sistema IoT dovrebbe avere la capacità di memorizzare una grande quantità di dati lungo la vita di un impianto, ma anche delle persone (es. dati sullo stato di salute).
Dovrebbe avere un comportamento autonomo, ma anche proattivo e, in base alla consapevolezza del contesto (chi è l’operatore, cosa sta facendo, dove si trova, quando fa certe cose e perché) essere in grado di fornire un servizio personalizzato a quella particolare situazione, suggerendo informazioni, istruzioni, allarmi e indicazioni utili all’operatore per prendere decisioni.

  • Industrial IoT”. L’IoT si declina nell’Industrial IoT con l’obiettivo spesso di monitorare le variabili fisiche di macchinari e impianti. E gli usi più immediati sono quelli per la manutenzione che può essere preventiva, ma soprattutto predittiva così da intervenire sempre al momento giusto in funzione del degrado del componente in questione.
  • Ambient Intelligence”. Tutto questo può portare, estremizzando, all’Ambient Intelligence, cioè a un ambiente che si basi sull’IoT, in cui gli oggetti siano interconnessi fra di loro tramite la rete, e che in maniera non intrusiva sia anche in grado di supportare l’attività dell’utente; che abbia sì la consapevolezza del contesto, ma sia anche intelligente, ovvero sia in grado di osservare le attività dell’utente, imparare a comportarsi in maniera adattiva anche rispetto al feedback dell’utente, che capisca le sue nozioni e sia in grado di imparare e quindi suggerire.
  • Big Data Analitics”. Le tecnologie abilitanti si fondano sui big data analitics, in quanto tutti i dati raccolti devono essere analizzati e trasformati in informazioni e l’operatore deve essere in grado di ottenere quelle che gli servono in un certo momento, magari sull’impianto, tramite un’applicazione su un dispositivo mobile, oppure ottimizzate da interfacce più complesse anche via web da altri tipi di utente che hanno bisogno di performance più evolute per prendere decisioni a più alto livello strategico-tattico.

Ruolo dell’operatore

In questo contesto, qual è il ruolo dell’o- peratore?
L’operatore è chiamato a essere aumentato, a essere virtuale, a essere “helthy” (sano), nel momento in cui ha una strumentazione addosso che misura quanta fatica ha fatto, se è stressato, se deve fermarsi, se deve cambiare turno e altro.
Abbiamo poi:

  • l’operatore “smarter”, quello che interagisce con un assistente digitale intelligente in linguaggio naturale, per chiedere informazioni sull’impianto in un certo momento;
  • l’operatore “collaborativo”, che opera con un robot;
  • l’operatore “sociale”, che si trova ad essere in una rete di conoscenza e può interagire con oggetti fisici e con altri esseri umani grazie agli strumenti basati sulla rete;
  • l’operatore “analitico”, che deve analizzare la grande quantità di dati che gli pervengono per ricavare informazioni per chi deve prendere decisioni.

Gestire la complessità

Un operatore può essere chiamato a svolgere più d’uno di questi ruoli e, quindi, c’è anche il problema di gestire chi da anni ha svolto il suo lavoro in un certo modo e gli si chiede di gestire un nuovo tipo di complessità.
Il punto di partenza, anche per la progettazione e la realizzazione di queste nuove soluzioni, è partire dagli obiettivi degli esseri umani, le pratiche lavorative degli operatori in un certo contesto e, quindi, avere come obiettivi

  • la produttività delle persone;
  • la salute delle persone;
  • l’inclusione delle diverse tipologie di operatori;
  • il miglioramento della soddisfazione che può fornire questa strumentazione sul lavoro (es. se il robot collaborativo evita operazioni faticose o noiose, la soddisfazione può aumentare riuscendo a programmare il robot in maniera adeguata).

Progettando nuovi sistemi, c’è la necessità di considerare il contesto specifico, avendo presenti i requisiti degli operatori, il lavoro che devono svolgere e realizzare soluzioni interattive includendo questi fattori.

Approccio multidisciplinare

La necessità di un approccio multidisciplinare – conclude Daniela Fogli – è fondamentale sia da parte di chi fornisce questi servizi e li progetta, sia da parte degli utenti, che, essendo di diverse tipologie, necessitano di conciliare i modelli mentali con le aspettative di ciascuno. In conclusione, queste nuove tecnologie abilitanti di Industria 4.0 possono essere un’opportunità per creare nuovi modelli di business e servizi, nuovi tipi di processi produttivi, cercando di sfruttare il potenziale della collaborazione fra esseri umani e macchine, integrando queste tecnologie e queste nuove soluzioni nelle pratiche che già esistono, tenendo conto di soddisfare le aspettative degli esseri umani e mettendo l’operatore al centro della progettazione, cercando di ridurre la complessità inserendo queste nuove tecnologie, sfruttandole per aumentare l’inclusione di persone magari con disabilità, riducendo la fatica per chi, avanti negli anni, è costretto ancora a lavorare, anche monitorando il suo stato di salute”.

Da I Quaderni dell’Aria Compressa

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