XReality a supporto del miglioramento della produzione e del controllo qualità

La XReality, ovvero il variegato insieme delle tecnologie immersive, augmented, artificial, mixed reality, trova sempre più ampio spazio nelle imprese del manufacturing. Un’evoluzione che mette in luce il connubio tra uomo e macchine e i vantaggi che ne derivano

11 Mag 2020

Maria Teresa Della Mura

Giornalista

Per quanto nel mondo manifatturiero vi sia una spinta crescente a una sempre più marcata automazione – fino all’estremo del “lights out manufacturing” (fabbriche al buio) – ancora oggi una parte significativa delle attività che si svolgono in un’azienda di produzione richiede abilità, destrezza e competenza tipicamente umane.
L’utilizzo di realtà virtuale, di realtà aumentata, di mixed reality e – in sintesi estrema – di tutto quanto oggi si identifica con le tecnologie immersive, ovvero con la XReality, può comunque aiutare l’uomo a svolgere i propri compiti con maggiore precisione, efficienza e qualità.

XReality, l’evoluzione delle tecnologie immersive

Diffuse inizialmente soprattutto nel mercato consumer, con declinazioni orientate prevalentemente all’ambito dell’entertainment, le tecnologie immersive hanno rapidamente guadagnato l’attenzione del mondo delle imprese, che hanno cominciato a esplorarne le potenzialità negli ambiti più disparati, spesso “consumer facing”, come nel caso del marketing digitale.
Ma non c’è voluto molto per capire che le stesse tecnologie potevano essere utilizzate anche all’interno delle stesse imprese, per migliorare le loro operation e i loro processi, come è accaduto e sta tuttora accadendo nel mondo manifatturiero.
Il vero valore di Augmented, Virtual e Mixed Reality sta nella loro capacità di “aumentare” il mondo reale con informazioni digitali, fornendo un contesto aggiuntivo intorno a ciò che l’utente sta osservando.
Queste applicazioni stanno cambiando il volto della produzione, dal factory floor ai dipartimenti di progettazione e stanno rapidamente diventando la nuova interfaccia utente per il personale sulle linee, per i tecnici dell’assistenza e gli ingegneri progettisti.
Di fatto, le tecnologie immersive si adattano ai bisogni delle aziende, migliorando la visibilità sui processi e fornendo agli utenti le informazioni giuste al momento giusto.

Valorizzare il connubio uomo-macchina

Come accennato all’inizio, nel mondo industriale molti processi stanno diventando sempre meno dipendenti dal lavoro manuale, grazie all’introduzione sempre più diffusa di automazione spinta e di tecnologie come l’Industrial Internet of Things.
Il modello delle fabbriche al buio, nelle quali la componente umana è quasi del tutto inesistente, funziona soprattutto in quegli ambiti nei quali servono massima precisione e minima personalizzazione, come ad esempio impianti chimici, raffinerie oppure nelle unità di fabbricazione in serie di prodotti molto semplici.

Sono molti tuttavia gli scenari del manifatturiero nei quali si richiedono cambiamenti, variazioni, adattamenti sulla base delle esigenze dei clienti, seguendo quei requisiti di flessibilità e agilità tipici del paradigma Industry 4.0.
Sono scenari nei quali servono capacità decisionali tipicamente umane, supportate dall’intelligenza che deriva dai dati elaborati dalle macchine. È evidente che gli esseri umani non sono in grado di elaborare rapidamente grandi volumi di informazioni, né riescono a percepire o vedere modelli nascosti: di conseguenza non potrebbero prendere decisioni informate se non trovassero il giusto supporto nei sistemi intelligenti e cognitivi.

XR e Manufacturing

L’adozione di realtà virtuale e aumentata nel settore manifatturiero, sebbene solo nella sua fase nascente, si sta già trasformando in un importante punto di svolta per le aziende di produzione, aiutandole a rendere più efficienti i processi e a migliorare la progettazione stessa dei prodotti.
Ci sono 5 ambiti nei quali la XReality trova applicazione nel mondo del manifatturiero: design, decision making, manutenzione, training, ispezione e controllo qualità.
Vediamoli nel dettaglio.

Design e progettazione

Lo sviluppo di un prodotto richiede lunghe fasi di pianificazione e progettazione: la funzionalità del design è elemento essenziale nel determinare la qualità del prodotto finale. Convenzionalmente, i progettisti utilizzano modelli CAD bidimensionali per testare e provare prodotti tridimensionali, per passare poi alla prototipazione fisica per le fasi di test.
Si tratta di una metodologia costosa e onerosa anche in termini di tempo, dal momento che i prototipi devono essere prodotti e riprodotti ogni volta che si decide di apportare una modifica al modello. Utilizzando la realtà virtuale, i progettisti possono concepire prodotti in uno spazio tridimensionale e testarli in ambienti simulati fino a quando il progetto non è finalizzato: una metodologia che oltre a ridurre il time to market, consente di testare i prodotti nelle condizioni d’uso previste e identificare i difetti di progettazione che non possono essere evidenziati utilizzando metodi convenzionali.

Decision Making

In un momento di profonda trasformazione, qual è quello che sta interessando in questi ultimi anni il manifatturiero, alle imprese di produzione viene chiesta una sempre maggiore agilità per stare al passo con le mutevoli esigenze del mercato e dei clienti. Un’agilità che si raggiunge solo quando le imprese sono in grado di prendere decisioni rapide, sulla base di analisi approfondite e dettagliate delle informazioni disponibili.
La quantità di dati che devono essere analizzati per arrivare a un processo decisionale efficace può essere tuttavia eccessiva e rischia di ritardare il processo stesso, a discapito degli obiettivi di agilità fissati.
In questo scenario, l’utilizzo di strumenti di data visualization è sicuramente un aiuto importante: realtà virtuale e aumentata applicate alla visualizzazione dei dati relativi alla produzione accelerano il processo decisionale a tutti i livelli dell’organizzazione manifatturiera dalle decisioni strategiche di alto livello alle decisioni operative critiche.

Manutenzione

Guasti e rotture di macchine e linee di produzione causano interruzioni impreviste nei cicli di produzione e richiedono risposte immediate da parte dei team di manutenzione, che devono essere grado di riportare gli asset alla loro piena funzionalità in tempi rapidi per evitare significative perdite di produttività. La visualizzazione dei dati relativi alle prestazioni e alla salute degli apparati di produzione può consentire ai team di manutenzione di identificare i problemi di salute delle apparecchiature che generalmente passano inosservati. L’uso di strumenti di realtà aumentata consente inoltre di guidare negli interventi manutentivi anche il personale meno esperto, con evidenti risparmi in termini di tempi e costi.

Formazione

La formazione “on the job” è necessaria per garantire che il personale sia in grado di operare con la massima efficacia ed efficienza. Si tratta tuttavia di un processo che richiede tempo e che presenta non poche criticità non solo in termini di complessità ma spesso anche di sicurezza. La formazione in ambienti di realtà virtuale può consentire ai dipendenti di acquisire esperienza e competenza nell’esercizio delle loro funzioni senza compromettere la produttività, la qualità e la sicurezza.

Ispezione e controllo qualità

Le fasi di ispezione e controllo sono particolarmente importanti all’interno dei processi produttivi. Per le imprese del manifatturiero è indispensabile accompagnare al miglioramento della produttività anche il miglioramento degli standard di qualità e conformità dei loro prodotti. Affidare il controllo qualità alla sola capacità umana di identificare la difettosità di un prodotto finito o di un suo componente è non solo oneroso ma anche inefficiente: appare dunque chiaro che il ricorso a strumenti tecnologicamente avanzati sia oggi la chiave per ottimizzare i processi di ispezione, migliorando la qualità e riducendo il time to market.
Ecco perché, in genere si affiancano ai controlli automatizzati, anche controlli visivi e manuali per individuare la presenza di prodotti non conformi all’interno di un lotto. L’utilizzo della realtà aumentata combinato con intelligenza artificiale, sensoristica e sistemi di visione può evidenziare anche minimi scostamenti dagli standard desiderati, con un conseguente impatto positivo sulla qualità complessiva della produzione.

La visione di Teorema

È questo lo scenario nel quale si muove Teorema, IT Factory attiva su tutto il territorio nazionale come partner per la Digital Transformation delle imprese, con le proprie soluzioni dedicate al Quality Control .

“Siamo consapevoli – dichiara Stefano Pedone BU Manager Manufacturing della società – che in uno scenario di digital transformation cambia il modo di interagire con le cose, i luoghi e le persone in una logica sempre più esperienziale. È un contesto nuovo, nel quale servono strumenti nuovi che consentano di utilizzare tutta la realtà che abbiamo a disposizione, da quella virtuale a quella aumentata”.

È una innovazione che tocca da vicino proprio il sistema di Controllo Qualità, al quale servono strumenti nuovi non solo per sostituire e rendere più efficaci le attività precedentemente eseguite a mano, ma anche per supportare processi decisionali tipicamente umani con l’intelligenza che deriva dall’analisi di tutti i dati disponibili.

La soluzione sviluppata da Teorema, che prevede l’utilizzo di un visore come gli HoloLens di Microsoft, consente all’operatore di accedere a tutte le informazioni statiche e al rendering 3D dei prodotti, di tracciare tutte le fasi del processo di controllo qualità, di riconoscere ed evidenziare le eventuali difettosità dei prodotti, classificandole per tipologia e condividendo le informazioni con gli operatori e le funzioni interessati.
“La soluzione – spiega ancora Pedone – utilizza un sistema di classificazione delle immagini che sfrutta la rete neurale per classificare per tipologia i diversi difetti. Questo consente di migliorare il processo di produzione nel suo complesso. Non solo. Tutti i difetti raccolti vengono registrati, classificati e utilizzati per il training del modello predittivo, aumentandone l’attendibilità”.

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