Riassunto analitico
L'obiettivo del seguente progetto di tesi riguarda la definizione di una metodologia per una valutazione ergonomica all'interno del contesto di Virtual Prototyping e la validazione di nuove emergenti tecnologie per esaminare l'ergonomia di prodotti o linee di produzione nei moderni sistemi di produzione, seguendo la filosofia progettuale dello User eXperience (UX). Secondo la normativa ISO 9241-10, la cosidetta User eXperience include " le percezioni e i responsi di una persona che emergono dall'uso o dall'uso anticipato di un prodotto, di un sistema o di un servizio", includendo le emozioni, le convizioni, le preferenze, le percezioni, i responsi fisici e psicologici, i comportamenti e i risultati che si verificano prima, dopo e durante l'uso (Peruzzini, Grandi e Pelliciari, 2018). La smart factory può essere costantemente migliorata grazie a un appropriato set-up tecnologico per analizzare il "comfort percepito" dagli operatori riguardante l'ergonomia fisica e il carico mentale, monitorando i dati fisiologici e includendo una completa valutazione dei fattori umani inerenti al processo di progettazione dei sistemi di produzione. Una panoramica globale degli attuali strumenti nonchè la corrispondente comparazione degli stessi verrà proposta per comprendere a pieno le dinamiche correnti e gli sviluppi futuri: le simulazioni virtuali e digitali sono state considerate le principali protagonisti di tale contesto in evoluzione. Sistemi virtuali di realtà immersiva e strumenti digitali di simulazione umana sono stati analizzati per determinari possibili criticità intrinseche a linee di produzione dalle prime fasi del processo di progettazione, evitando perdite di tempo e di risorse: un altro importante output è stato il "training avanzato" degli operatori.
Numerosi casi studi proposti da CNH Industrial, un'aziende leader nel settore delle macchine agricole e partner principale della ricerca, sono stati affrontati durante il periodo di tirocinio per apprendere gradualmente a gestire e imparare i concetti basilari di questi apparati: software come Technomatix Jack 9.0 realizzato da Siemens e Unity 3D sono stati sottoposti all'attenzione del tirocinante, stimolando una visione globale del problema, dallo studio degli strumenti di valutazione ergonomica affrontati durante la ricerca fino all'acquisizione delle conoscenze necessarie per manipolare il codice sorgente di Unity. Lo sviluppo di un ambiente virutale che possa simulare al meglio la realtà e che possa rappresentare una solida base per analisi differenti comporta un ampio bagaglio culturale che ostacola la rapida crescita di un gruppo di tecnici che possa aprire la strada verso questo rinnovamento strutturale.
Il progetto è stato condotto negli ambienti del XiLab presso il dipartimento di Ingegneria Enzo Ferrari dell'università di Modena e Reggio Emilia, con incontri settimanali con rappresentanti di CNH: per ogni caso studio, l'accessibilità, la raggiungibilità (sia fisica che visiva), il carico mentale e la postura sono stati analizzati. Alla fine di ogni progetto, una presentazione è stata proposta al team di lavoro. Come confermato durante gli incontri, questa procedura ha favorito una chiara visualizzazione dei problemi da affrontare e risolvere cosi come una definzione qualitativa e quantitativa delle criticità. Ciònonostante, come evidenziato da precedenti studi, questa nuova procedura standard che comporta il coinvolgimento in ogni step del processo progettuale di una valutazione della User eXperience rappresenta ancora un futuro approccio per le aziende che non può essere ancora completamente sfruttato per le ragioni esposte nelle pagine seguenti.
|
Abstract
The aim of this thesis project is the definition of a methodology for ergonomics assessment on virtual prototypes and the validation of new emerging technologies to examine ergonomics of products or production lines in modern manufacturing systems, following the User-eXperience (UX) design process. According to ISO 9241-210, the so-called User-eXperience includes “a person’s perceptions and responses that result from the use or anticipated use of a product, system or service”, including user’s emotions, beliefs, preferences, perceptions, physical and psychological responses, behaviours and accomplishments that occur before, during and after use (Peruzzini, Grandi and Pelliciari, 2018). The smart factory can be constantly improved thanks to a proper technological set-up to analyse the “perceived comfort” of operators regarding the physical ergonomics and mental workload by monitoring human physiological data and including a full evaluation of the human-related aspects in the design of manufacturing systems. A global perspective of present tools as well as the associated comparison will be brought forward in order to fully understand the current dynamics and the future development: digital and virtual simulations were considered the main protagonists of this evolving scenario. Virtual Reality (VR) systems for immersive simulations and human digital simulation devices were examined to determine possible criticalities implied in the production lines from the early stages of design, avoiding loss of time and resources: operator’s training was another important project’s purpose.
Several cases of study proposed by CNH Industrial, a leading company in the design and in the manufacturing of agricultural machineries and main partner of this research, were tackled during the period of internship to gradually manage and learn the basic features of these apparatus: software like Technomatix Jack 9.0 by Siemens and Unity 3D were deeply investigated, stimulating a global vision of the problems, from the study of the ergonomic assessment tools proposed along the research to the building-up of computer science knowledge to handle Unity source code. Developing a virtual environment which could mimic at its best the reality and could represent an accurate ground for different analysis involves a wide background and this obviously hinders a fast-growing group of technicians who can lead the way towards this structural innovation.
The project was conducted in the XiLab virtual room at the “Enzo Ferrari” Engineering department of the University of Modena and Reggio Emilia with weekly meetings with the CNH representative: for each case of study, accessibility, reachability (both physical and visual), mental workload and human postures were examined. Finally, a presentation to show the main results to the design team was prepared. As confirmed during the design review meeting, this allowed engineers for a clearer visualization of problems that needed to be tackled and solved as well as both a qualitative and quantitative definition of each issue. Nonetheless, as emphasized by previous similar researches, this new standard operating procedure (SOP) which involves the integration within each step of the design process of a UX evaluation still represent a future conceptual approach to industrial processes which nowadays cannot be fully exploited for the reasons expressed in the following pages.
|
