L’industria manifatturiera è caratterizzata da un sempre crescente livello di complessità, principalmente a causa della rapida fluttuazione della domanda, della richiesta di prodotti altamente personalizzati e della necessità di ridurre il time-to-market. Al fine di rispondere a questa specifica esigenza è stata creata la tecnologia wearable
Di Andrea Forni e Mauro Mazzolini
Al fine di affrontare adeguatamente la competizione nel mercato globalizzato, i sistemi di produzione devono consentire un’efficace integrazione con la catena del valore aziendale, nonché con la filiera di approvvigionamento, perseguendo la massimizzazione dell’efficienza e della qualità di processo e prodotto, soddisfacendo al contempo le esigenze economiche e normative. Inoltre, l’obiettivo di generare prodotti ecologici che incidono correttamente sulla loro impronta ambientale completa l’insieme delle caratteristiche dei moderni sistemi di produzione eco-compatibili.
In questo particolare contesto, la gestione della produzione è una delle risorse più importanti per raggiungere gli obiettivi aziendali in termini di tempo al fine di rispettare le date di consegna; di qualità al fine di mantenere la competitività nel mercato globale; di servizio al fine di fornire il prodotto giusto al momento giusto, in base alle esigenze del cliente.
Per affrontare queste sfide impegnative è oggigiorno obbligatorio concentrarsi sul valore e sulle azioni che aggiungono valore ai prodotti, come fortemente promosso dai principi di Lean Production, ampiamente riconosciuto come uno dei metodi di gestione della produzione più efficaci. Secondo questo approccio, la gestione delle persone che lavorano in fabbrica è uno dei punti chiave. Gli operatori devono lavorare in sicurezza, seguendo una procedura chiara e semplice supportata da efficienti flussi di informazioni al fine di concentrare i loro sforzi su attività che aggiungono valore al prodotto e non perdere tempo svolgendo mansioni non utili.
Oltre a tutto questo, l’alto livello tecnologico degli attuali sistemi di produzione, supportato dal percorso di digitalizzazione intrapreso dalle aziende moderne, abilita la generazione continua di dati e informazioni. Tali informazioni devono essere dirette alle persone giuste per consentire procedure di produzione efficienti e ottimizzazione dei tempi.
Gli operatori di fabbrica cercano le informazioni necessarie per supervisionare le operazioni dei sistemi di produzione in autonomia, controllando visivamente le diverse macchine e sistemi automatici al fine di verificare cosa stia realmente accadendo. Si fa riferimento per esempio alla rilevazione di allarmi, di avvisi, di particolari stati macchina, dello stato di avanzamento della produzione e qualsiasi altra informazione richieda un’azione specifica da parte dell’operatore.
Vi è quindi la forte necessità di un punto di raccolta unico in tempo reale in cui i lavoratori possano accedere a tutte le informazioni importanti, necessarie al fine di organizzare il proprio lavoro in base a ciò che sta realmente accadendo in fabbrica.
Al fine di rispondere a questa specifica esigenza, la tecnologia wearable è abilitante per generare prodotti indossabili dagli operatori umani con l’obiettivo di migliorare il livello di sicurezza, la collaborazione e l’interazione uomo-macchina. Con la parola “macchina” si intendono non solo i sistemi di produzione automatici ma qualsiasi altro sistema o dispositivo autonomo che possiede un’intelligenza di bordo. In particolare, la macchina o il sistema autonomo possono sfruttare un dispositivo wearable per comunicare al lavoratore informazioni relative allo stato di avanzamento della produzione, allarmi che possono sorgere o eventi specifici che richiedono l’intervento dell’operatore sulla macchina o sul sistema autonomo interessato. Inoltre, il dispositivo può essere utilizzato per segnalare particolari luoghi o situazioni di pericolo, in caso di mancanza di adeguate condizioni di sicurezza. In questo modo, il lavoratore può svolgere liberamente attività a valore aggiunto senza la necessità di mantenere un costante controllo visivo sulla macchina durante le sue normali condizioni operative, consentendo un migliore impiego della risorsa umana e riducendo il tempo tra il verificarsi dell’evento e l’intervento risolutivo necessario.
Il dispositivo wearable, attraverso semplici interfacce grafiche, consente di standardizzare il modo in cui le informazioni necessarie vengono presentate al lavoratore diventando un ideale raccoglitore di informazioni di facile accesso. Infatti, la maggior parte delle informazioni e delle notifiche fornite attraverso il dispositivo sono oggi già disponibili all’interno dei sistemi di controllo e delle interfacce uomo-macchina. Dipende quindi dall’abilità ed esperienza dell’operatore umano la capacità di cercare dove le informazioni richieste sono state pubblicate e di interpretarle correttamente a seconda di come sono presentate. Il dispositivo wearable permette invece all’operatore di ricevere direttamente sul polso la notifica relativa all’informazione a lui indirizzata nel modo migliore per essere consumata.
La principale innovazione introdotta è quindi quella di consentire l’interazione uomo-macchina utilizzando componenti indossabili wireless adatti per lavorare in ambiente industriale. Queste tecnologie non devono essere confuse con quelle utilizzate per i comuni smartwatch, progettati per il consumo di massa. L’approccio utilizzato nella progettazione dei dispositivi wearable di fabbrica si basa su concetti completamente diversi.
I comuni smartwatch risultano inadeguati per risolvere le esigenze sopra riportate in quanto sono composti da dispositivi complessi quali touchscreen, GPS, accelerometri e altri sensori. Questi dispositivi non sono necessari nell’applicazione considerata e aumentano il prezzo e la complessità del prodotto finale. Inoltre, gli smartwatch sono progettati per il consumo di massa, di conseguenza, non sono adeguati all’utilizzo in di fabbrica, non possiedono il livello di sicurezza e robustezza necessari negli ambienti critici e il loro deterioramento è più veloce di quanto richiesto dagli standard industriali. Infine, gli smartwatch possiedono molte funzionalità, abilitate dai marketplace di applicazioni dei diversi marchi commerciali, che rischiano di confondere o attirare l’attenzione del lavoratore su informazioni o attività non utili.
Il dispositivo wearable per la fabbrica deve invece essere un oggetto specificatamente progettato per l’utilizzo in fabbrica, costituito da materiali robusti e adatti a lavorare in contatto con la persona in ambienti critici, rispettando gli stringenti requisiti di sicurezza. Inoltre, deve presentare un’interfaccia semplice e intuitiva in modo da fornire le informazioni in maniera rapida, chiara e non interpretabile.
Numerose sono le applicazioni che possono trarre beneficio dall’utilizzo dei dispositivi wearable descritti. La prima di queste riguarda l’aumento del livello di sicurezza aziendale. Chi frequenta gli ambienti di fabbrica sa che sono presenti molti segnali, indicatori luminosi, suoni, cartelli appesi alle pareti al fine di preservare le condizioni di sicurezza dei lavoratori. È tuttavia ulteriormente noto che il rumore, la distrazione, l’abitudine a svolgere mansioni in modalità non sicura, sono spesso cause di situazioni pericolose per i lavoratori. La possibilità di notificare la presenza di eventi, situazioni, zone pericolose direttamente sul polso del lavoratore, rappresenta una nuova frontiera per la comunicazione dei segnali di sicurezza che permette di attirare l’attenzione del lavoratore in modo più diretto. Di seguito alcuni casi rappresentativi di possibili situazioni in cui il dispositivo wearable potrebbe supportare l’operatore in una situazione di pericolo.
- Segnali che avvisano l’operatore in merito allo stato pericoloso della macchina, per esempio l’accensione di un raggio laser, il movimento di un organo meccanico pericoloso o l’avvio di un particolare processo chimico.
- Segnali che avvisano l’operatore quando entra in una zona pericolosa, per esempio causata da robot in movimento in condizione non collaborativa, zone caratterizzate da alte temperature o dalla presenza di prodotti chimici diffusi nell’aria.
- Segnali che avvisano l’operatore della necessità di utilizzare dispositivi di protezione individuale, per esempio guanti, occhiali o tappi per le orecchie.
- Segnali che avvisano l’operatore dell’alta densità di personale presente in una determinata zona della fabbrica e quindi del pericolo di potenziali assembramenti di persone, utile in questo periodo di emergenza sanitaria.
Un secondo campo applicativo è rappresentato dalla possibilità di monitorare costantemente lo stato delle macchine. Al giorno d’oggi i sistemi automatici e autonomi stanno sempre più sostituendo le macchine manuali nelle fabbriche, aumentando la sicurezza e la produttività. Queste macchine non necessitano della costante attenzione da parte dell’operatore, la quale è richiesta solo in particolari fasi: avviamento, arresto, caricamento, situazioni di allarme, ecc. Pertanto, il lavoratore ha la possibilità di monitorare più macchine contemporaneamente e quando una di queste necessita del suo intervento, normalmente viene emesso un segnale per attirarne l’attenzione. Potrebbe essere un segnale acustico, l’accensione di una lampada della colonnina luminosa, un messaggio sullo schermo di un PC o altro. Come già accennato, l’impegno dell’operatore in altre mansioni, il rumore, la distrazione, l’abitudine spesso determinano un lasso temporale ampio tra l’emissione dei segnali e la reazione dell’operatore. La possibilità di avere al polso un collettore di questi segnali, mostrati in modo semplice e strutturato per macchina, rappresenta un supporto efficiente per il lavoratore, che può organizzare e gestire il proprio lavoro in modo più ordinato ed efficace.
I concetti sopra riportati per le macchine automatiche e autonome possono essere estesi anche ai processi industriali in cui i diversi sottosistemi possono essere considerati come macchine e quindi soggetti alle stesse richieste di intervento. Se si considera l’impianto globale, sono possibili altri usi del dispositivo wearable, in effetti un processo può essere visto come la somma di più fasi che necessitano di diversi interventi. La dotazione di un dispositivo wearable permette all’operatore, anche in questo caso, di seguire lo sviluppo del processo dal polso, mentre è impegnato in altre mansioni.
Il contesto industriale presenta diverse ulteriori possibili applicazioni di utilizzo dei dispositivi wearable, talvolta immaginabili solo negli specifici contesti della singola azienda con l’obiettivo di aumentare il livello di coordinamento tra i lavoratori e i flussi produttivi. Si pensi ad applicazioni nel sistema intra-logistico di fabbrica in cui il magazziniere può essere chiamato, attraverso il dispositivo wearable, al gate corretto dove un pallet è pronto per essere caricato o scaricato. Oppure alla possibilità di interagire direttamente con sensori, esistono infatti applicazioni in cui l’operatore deve conoscere lo stato di un sensore per completare alcune operazioni, ma queste informazioni si trovano in un luogo non facilmente raggiungibile. La possibilità di avere le informazioni del sensore direttamente sul polso dell’operatore consente di terminare l’operazione in un tempo più breve e in modo più comodo.
Dispositivi wearable per utilizzo nell’ambiente di fabbrica sono quindi oggi disponibili e possono veramente aiutare gli operatori a migliorare le proprie condizioni di lavoro, massimizzandone le performance e valorizzandone il contributo. Anche l’introduzione di questa tecnologia non può infatti prescindere dalla centralità della persona che rimane il valore principale di ogni azienda e la risorsa primaria per vincere le sfide sempre più complesse della produzione industriale di oggi e del futuro.
Andrea Forni e Mauro Mazzolini
Gli autori di questo articolo sono Andrea Forni e Mauro Mazzolini, cofondatori di J&W, una startup innovativa nata nel 2018 con l’idea sviluppare prodotti wearable per utilizzo in ambienti industriali. Willie è il primo dispositivo wearable messo sul mercato. Si tratta di un braccialetto composto da 18 led che possono essere configurati a piacere per segnalare eventi importanti per gli operatori di fabbrica. I braccialetti sono progettati specificatamente per la fabbrica, con materiali robusti e anallergici e sono pertanto utilizzabili in sicurezza in qualsiasi ambiente produttivo.
Per ulteriori approfondimenti: www.jay2you.com – info@jay2you.com
Mauro Mazzolini https://www.linkedin.com/in/mauro-mazzolini
Andrea Forni https://www.linkedin.com/in/andrea-forni-16446140
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