Se l’industria 4.0 ha portato a un salto qualitativo nella produzione industriale grazie all’avanzamento delle tecnologie e a macchinari sempre più autonomi e smart, con l’Industria 5.0 si volge lo sguardo sul ruolo delle persone nel processo produttivo. L’operatore, infatti, continua a rivestire un ruolo cruciale per la gestione della qualità e l’ottimizzazione complessiva dell’impianto. La sua competenza è fondamentale per gestire la complessità crescente di sistemi produttivi avanzati, dove sono richieste interazioni fluide e rapide per il coordinamento e l’integrazione tra persone, software e componenti meccaniche, così come è necessaria la velocità di reazione e l’immediatezza nella comprensione dei dati acquisiti.
Di fronte a sistemi produttivi sempre più complessi, in cui le macchine sono capaci di auto-monitoraggio e adattamento, il supporto dell’operatore diventa fondamentale per garantire efficienza e risolvere problemi imprevisti, nonché interpretare rapidamente e in modo esatto la situazione letta dalla macchina.
In questo contesto, assumono un’importanza strategica le interfacce persona-macchina (HMI) e la loro evoluzione, che mira a facilitare e rendere più fluido il lavoro nel contesto industriale attraverso nuovi dispositivi, magari indossabili, che abilitano una interazione di Realtà Virtuale o Aumentata, oppure attraverso sistemi vocali che permettono maggior libertà di interazione con le macchine.
Indice degli argomenti
HMI applicata sul campo
Nell’abilitare la digitalizzazione di alcuni settori del mercato industriale e del machinery, Cefriel in questi anni ha supportato diverse aziende nella definizione e sviluppo di HMI per ambiti industriali in segmenti di mercato anche molto diversi: dalla produzione di sistemi di supporto alla lavorazione industriale, all’adozione della HMI per controlli complessi di qualità delle acque industriali.
Un caso recente ha visto la definizione del nuovo software di ISS, azienda che opera nel settore dell’automazione industriale e produce sistemi di guida per robot basati sulla visione 3D. Grazie a questo progetto, ISS ha a disposizione uno strumento che permette all’operatore di configurare la cinematica del robot come la programmazione delle traiettorie senza essere esperti di sviluppo software. L’obiettivo del progetto, infatti, era proprio quello di rendere semplice e fluida l’interazione o, meglio, la collaborazione tra operatore, software e robot.
Un design dell’interfaccia pensata e centrata sulla persona che la userà può semplificare i processi complessi, eliminando elementi superflui o ridondanti e concentrando l’attenzione sugli elementi più critici e importanti, a tutto vantaggio oltre che della efficienza, anche della sicurezza fisica dell’operatore.
L’interfaccia, come sappiamo tutti, è composta da alcuni elementi peculiari, quali la tipografia dei testi e la loro gerarchia visiva, il colore in termini di contrasto e di comunicazione e l’iconografia intuitiva e riconoscibile, il tutto organizzato in una struttura ben definita che permette la configurazione con una maggiore velocità e una restituzione chiara dell’output e, quindi, dell’interpretazione del dato, riducendo anche lo stress visivo per l’operatore.
L’integrazione dell’intelligenza artificiale e delle tecnologie di Augmented Reality
Un altro caso di sviluppo di HMI progettata attorno all’operatore, che semplifica il lavoro e crea valore per il produttore, è quella che permette l’integrazione dell’Intelligenza Artificiale per la raccolta semplificata del feedback operativo. In questo caso, la macchina suggerisce una “ricetta” di produzione basata su un modello AI preesistente. L’obiettivo del produttore è migliorare continuamente il modello e raccogliere input dall’operatore. Il sistema propone la ricetta, acquisisce feedback tramite computer vision e interazioni minime per perfezionare le prestazioni e ottimizzare i risultati.
Spostandosi su ambiti di manutenzione o di collaudo, alcune soluzioni sviluppate da Cefriel con tecnologie di Augmented Reality hanno permesso di rendere più efficace il lavoro, riducendo soprattutto il tempo di training delle persone, i possibili errori in ambito di manutenzione e la necessità di avere una conoscenza specifica possibile solo dall’esperienza di alcuni operatori.
Nell’ambito delle interfacce VR/AR, la progettazione deve tener conto di fattori come la percezione spaziale, la distanza virtuale e il comfort visivo.
Uno sviluppo parallelo (non di filiera), ma che necessita di particolare attenzione, è quello relativo ai sistemi di interfacce su dispositivi tecnici per operatori sul campo. Si tratta di strumenti che necessitano in misura crescente – dato anche il largo consumo e l’utilizzo di dispositivi smart nella vita di tutti i giorni – di interfacce e di funzionalità sempre più user-friendly e di sistemi di supporto video e audio che rendono più semplice l’operatività. Ne sono esempi quelli sviluppati da Cefriel insieme a un’azienda leader nella produzione di apparecchiature a raggi X e ultrasonore, Gilardoni, e a una impresa che si occupa di sviluppo di sistemi di monitoraggio delle acque, Chemitec. Entrambe le interfacce, in questi casi, hanno richiesto una intensa attività di progettazione per perfezionare la leggibilità dell’interfaccia e la semplicità di organizzazione dell’architettura informativa.
HMI: tecnologie, tendenze e vantaggi
Come accennato in precedenza, le nuove HMI adottano tecnologie innovative per soddisfare le esigenze di produttività e sicurezza delle industrie moderne. Si spazia dai supporti più standard e commercializzati quali touch-screen, monitor interattivi e tablet (che permettono anche un monitoraggio remoto e offrono soluzioni scalabili), fino a supporti AR/VR.
Le interfacce avanzate non solo migliorano il controllo operativo, ma danno anche priorità alla sicurezza, all’usabilità e all’efficienza in termini anche di riduzione di scarti, consentendo altresì di rispondere tempestivamente a emergenze, malfunzionamenti e anomalie, rendendo il lavoro dell’operatore sempre più semplice, efficiente e sicuro. Sono inoltre un efficiente supporto per gli amministratori degli impianti perché permettono di massimizzare la produttività, accelerare le impostazioni e ottimizzare il flusso di lavoro, consentendo una gestione tempestiva e pro-attiva attraverso la definizione di dashboard.
Human-Machine Collaboration (HMC) e prospettive future con l’AI
Anche nell’interazione Human-Machine, l’Intelligenza Artificiale gioca un ruolo importante, come nelle Human-Machine Collaboration (HMC). Questi sistemi che diventeranno sempre più sofisticati grazie a sensori intelligenti e tecnologie immersive, rafforzeranno ulteriormente la collaborazione tra uomo e macchina.
Diversamente dalle interfacce HMI, che si concentrano sul facilitare l’interazione tra persona e macchina, i sistemi HMC introducono una vera e propria cooperazione tra l’operatore umano e l’AI permettendo di lavorare in sinergia, contribuendo a costruire un ambiente di lavoro più inclusivo, produttivo e sicuro.
In un ecosistema produttivo interconnesso e smart, infatti, l’intelligenza artificiale non è solo un supporto passivo, ma agisce come un “compagno di lavoro”, in grado di analizzare e interpretare grandi volumi di dati, assistendo così l’operatore nelle decisioni, suggerendo soluzioni e previsioni o automatizzando compiti complessi e adattandosi dinamicamente alle esigenze dell’operatore e alle condizioni ambientali. Questo approccio è particolarmente efficace in settori come la produzione avanzata, dove l’AI può ridurre l’incidenza di errori e aumentare l’efficienza complessiva della produzione.
Un approccio a step evolutivi
Per migliorare l’esperienza all’interno dell’industria, è possibile seguire un approccio a step evolutivi, utilizzando l’Intelligenza Artificiale come elemento abilitante. Inizialmente, l’AI può agire come un assistente, creando nuovi modelli di interazione per supportare l’operatore nelle sue esigenze quotidiane e migliorare le prestazioni. Con l’aumentare della complessità e dell’autonomia, l’AI può evolvere in un vero e proprio “agente”, in grado di prendere decisioni e anticipare attività, fino a coordinare l’intero processo operativo. Questo livello di evoluzione è raggiungibile solo integrando sensori avanzati nelle macchine e raccogliendo dati accurati, così da poter sviluppare modelli predittivi sempre più precisi.
La combinazione di HMI con interfacce immersive VR/AR e le HMC abilitate dall’AI rappresenta un’opportunità senza precedenti per l’industria che rende l’interazione tra persona e macchina più intuitiva, sicura e collaborativa. Il risultato è un’industria più efficiente, flessibile e sostenibile, capace di rispondere rapidamente ai cambiamenti del mercato e di migliorare la qualità del lavoro umano.
