STIIMA-CNR

EVA

Enterprise Engineering and Virtual Applications

Obiettivi della ricerca

EVA

La Fabbrica del Futuro Human Oriented

Le attività del gruppo mirano a supportare lo sviluppo e l'introduzione di nuovi strumenti software "human oriented" nelle aziende manifatturiere europee, al fine di favorire l'innovazione di prodotti / processi / fabbriche e, quindi, di migliorare la competitività e la sostenibilità del settore manifatturiero.

Per rispondere ad una domanda di mercato sempre più in crescita, dinamica e diversificata e ad una evoluzione tecnologica dirompente, le aziende devono ricorrere all'implementazione di soluzioni digitali che le supportino nella creazione di valore. In questo contesto, il gruppo di ricerca Enterprise Engineering and Virtual Applications (EVA) studia la fabbrica come un sistema complesso, in grado di evolversi e riconfigurarsi durante il suo ciclo di vita interfacciandosi con diverse tecnologie, risorse e processi. In un'ottica di evoluzione della fabbrica secondo il paradigma Industria 4.0, le tecnologie digitali ricoprono un ruolo sempre più importante per l'ottimizzazione delle risorse e dei processi a valore aggiunto, incrementando le prestazioni tecniche ed organizzative.

È quindi necessario disporre di strumenti digitali che supportino la progettazione, gestione e previsione dei comportamenti della fabbrica, rendendo la sua rappresentazione virtuale dinamica e aggiornabile. EVA sfrutta quindi la Fabbrica Virtuale per integrare diverse soluzioni digitali in grado di gestire dinamicamente i processi produttivi degli impianti, di dirigere gli ambienti e supportare l'attività umana all'interno di essi, partendo da livelli superiori (basi di conoscenza, competenze e framework) fino all'implementazione di strumenti specifici (come interfacce, simulazioni, ambienti di Realtà Virtuale e applicazioni di Realtà Aumentata). L'intero processo sottostante la Fabbrica Virtuale è supportato da metodologie e strumenti mirati alla raccolta e sistematizzazione delle informazioni e della conoscenza, con un'attenzione particolare rivolta ai Fattori Umani, che assicurino una posizione centrale della persona nell'interfacciamento con le operations e le tecnologie stesse.

Attività di ricerca

Le attività di ricerca del gruppo EVA sono dislocate in tre sedi, ciascuna delle quali contribuisce alla VF con un apporto scientifico e tecnologico specifico:

Polo di Milano

  • Fabbrica Digitale e Virtuale, Ontologia e Semantic Web. La realizzazione della Fabbrica Virtuale richiede lo sviluppo di piattaforme per supportare l'interoperabilità fra i vari strumenti digitali grazie a un linguaggio comune, cioè un Modello di Dati condiviso secondo il quale si possano formalizzare i progetti di fabbrica. Tale Modello di Dati è sviluppato come un insieme di ontologie, secondo l'approccio del Semantic Web. I vari progetti di fabbrica possono poi essere salvati, gestiti e resi disponibili ai diversi utenti e agli strumenti digitali collegati.
  • Realtà Virtuale e Aumentata: EVA vanta esperienza nell’utilizzo e applicazione di tecnologie capaci di coinvolgere l’utente all’interno di un ambiente digitale interattivo; il gruppo adopera videocamere e sistemi di tracciamento per acquisire dati in tempo reale tanto sull'utente quanto sull'ambiente reale. Per la VR, con lo scopo di ridurre i tempi di sviluppo e di garantire un controllo completo, modulare ed estensibile della tecnologia, STIIMA ha sviluppato GIOVE (Graphics and Interaction for OpenGL-based Virtual Environments), un set di librerie e strumenti creati per lo sviluppo di ambienti di realtà virtuale collaborativi capaci di seguire l'evoluzione di hardware e software.
  • Modellazione dell’Impresa Estesa: Implementare con successo nella fabbrica nuovi paradigmi tecnologici quali Industria 4.0 e digitalizzazione richiede di studiare e gestire gli impatti sull’organizzazione dovuti all’adozione di soluzioni innovative, sia a livello operativo che manageriale. Per questo EVA studia anche la definizione e modellizzazione di nuovi processi di business, l’identificazione di best practice per supportare il processo di trasformazione (a partire dalla ridefinizione delle competenze) e come garantire una maggiore integrazione e condivisione della conoscenza all’interno della singola organizzazione e dell’ecosistema di innovazione a cui essa appartiene.
  • Interfacce utente: in collaborazione con il Polo di Lecco, EVA sviluppa interfacce ad hoc in grado di adattarsi alle esigenze specifiche dell’utente e che possono sfruttare anche tecnologie di Realtà Virtuale e Aumentata.

Polo di Bari:

  • Digital Twin: Il Digital Twin (gemello digitale) rappresenta l’evoluzione diretta della Fabbrica Virtuale. Consiste in una replica in digitale di un’entità fisica che, sfruttando il paradigma dell’Industrial Internet Of Things (IIoT), monitora, analizza, simula, e prevede diversi aspetti relativi ai processi produttivi, incluso il ruolo dell’operatore umano e il comportamento dei macchinari. Tuttavia, il Gemello Digitale è lo specchio fedele della sua controparte reale e può essere sfruttato nel pieno delle sue potenzialità solo se entità virtuale e reale sono bidirezionalmente sincronizzate. Per questo EVA studia in particolare applicazioni di middleware grazie alle quali le entità fisiche della fabbrica possono aggiornare il loro Gemello Digitale, trasmettendogli in tempo reale le informazioni inerenti i loro specifici aggiornamenti (la cosiddetta telemetria della fabbrica).
  • Big data analytics: In quanto ambiente dinamico caratterizzato da numerose tecnologie – digitali e non – la fabbrica produce una vasta quantità di dati complessi in periodi relativamente brevi. Attraverso l’analisi di questi dati è possibile migliorare i processi produttivi e sviluppare modelli digitali in grado di simulare e prevedere eventuali problematiche. In questo ambito, il gruppo EVA è focalizzato sullo studio di strategie e metodi capaci di raccogliere e integrare i dati prodotti dalla fabbrica, dati che possono quindi essere analizzati e trasformati in informazioni rilevanti. Queste ultime saranno poi sfruttate per intraprendere automaticamente nuove azioni da applicare sulla fabbrica reale.

Polo di Lecco:

  • Ambient Intelligence e Context Awareness: EVA è in grado di mettere a punto all’interno del Living Lab di Lecco strumenti digitali e tecnologici human-oriented. L’ambiente di vita (inteso come ambiente lavorativo e ambiente domestico) diviene quindi un campo di studi per le tecnologie digitali a supporto decisioni, per le tecnologie sensoristiche e per la raccolta ed analisi di dati ambientali e relativi all’individuo, con lo scopo precipuo di generare personalizzazioni di servizi e processi. I risultati di ricerca di questa tematica hanno ricadute sulle attività relative alle Smart Factories e sui sistemi di Ambient Assisted Living.
  • Riabilitazione e reinserimento lavorativo: adottando le tecnologie digitali sopra-elencate (Realtà Virtuale e Aumentata, modellazione semantica e sistemi a supporto delle decisioni) e collaborando con il gruppo IRAS di STIIMA, EVA supporta la riabilitazione di pazienti neurologici e affetti da problemi cognitivi, motori e respiratori. Tali tecnologie sono anche in grado di ricoprire un ruolo importante per favorire il ritorno al lavoro (Return To Work) di persone colpite da infortunio sul lavoro e per potenziare la motivazione e le performance della forza lavoro anziana (attraverso tecnologie ad hoc e training-on-the-job per l’acquisizione di nuove abilità e conoscenze).
  • Fattori Umani: è un campo ampio che studia l'interazione tra gli esseri umani e tra questi e la tecnologia. Si focalizza sullo stato psicologico umano e su quello emotivo, informazioni preziose per la progettazione di sistemi tecnologici che prevedono l'interazione con l'uomo, sia nella fabbrica che negli ambienti di vita.


Fabbrica digitale centrata sull'uomo. L'essere umano come centro di un sistema produttivo supportato dalle nuove tecnologie.

Campi di applicazione

Il campo di applicazione più evidente delle attività condotte da EVA è la fabbrica, con particolare riferimento a quelle realtà che stanno per compiere il passaggio al paradigma dell'Industria 4.0. EVA è in grado di offrire alle imprese soluzioni digitali ad hoc basate su Intelligenza Artificiale e Realtà Virtuale e Aumentata. Grazie ad un Living Lab per gli Ambienti di Vita del Futuro (presso il Polo di Lecco), EVA completa l'offerta estendendo l'utilizzo delle tecnologie che padroneggia anche al campo dell'Healthcare & Well-being spaziando dalla riabilitazione domiciliare di utenti con disabilità neuromotorie e cognitive, alla valutazione biomeccanica di pazienti neurologico in clinica, all'Ambient Assisted Living fino alla realizzazione di sistemi domestici avanzati ed interoperabili Context Aware.

Principali progetti di ricerca

Provare le scarpe scelte prima che vengano prodotte. Una MAGICA esperienza per specchiarsi con le nuove scarpe personalizzate.

key words

Augmented & Virtual Reality; Virtual Factory; Semantic Web and Ontology; Human Factors.

Marco Sacco

Contatto

Dr. Marco Sacco - Milano
EVA Group responsible
marco.sacco [at] stiima.cnr.it