La red de autopistas de Japón se ha ampliado constantemente desde la década de 1960 y su longitud total de carreteras supera actualmente los 10.000 kilómetros. Por otro lado, más de la mitad de la red de autopistas se ha utilizado durante más de 30 años y el envejecimiento de estructuras como superficies de carreteras, puentes y túneles se ha convertido en un problema social. El número cada vez menor de ingenieros de gestión y mantenimiento de autopistas en consonancia con la disminución de la población productiva también es uno de los desafíos importantes.

Dadas las circunstancias, Nexco-East Engineering, que opera alrededor de 4.000 km de todas las autopistas en Japón, desarrolló una aplicación de capacitación para equipos ETC e instalaciones de emergencia de túneles utilizando tecnologías de resonancia magnética y gemelos digitales, que se implementa en su centro de capacitación “Centro de capacitación técnica (TTC)” ubicado en Takasaki, Gunma. La aplicación sirve como una herramienta eficiente de educación y capacitación para dotar a cada ingeniero de los conocimientos y habilidades necesarios para desarrollar ingenieros de calidad.

Inició el desarrollo de herramientas de RM para mejorar y estandarizar los niveles de comprensión de los alumnos

Desde hace aproximadamente 10 años, el grupo NEXCO EAST ha proyectado el envejecimiento de las autopistas y la escasez de mano de obra de mantenimiento y gestión y promovió el proyecto Smart Maintenance Highway (SMH) para igualar las tecnologías existentes de mantenimiento y gestión de autopistas que el grupo ha adquirido con tecnologías TIC. A través del proyecto, se ha avanzado en la DX operativa con la aplicación proactiva de capacidades digitales a las operaciones de campo, p. conversión de preparación de dibujos en papel en tareas basadas en tabletas y análisis y utilización de datos acumulados con Microsoft PowerBI. Asignado al proyecto, el Sr. Tetsuo Hideshima, Director General y Gerente de Planificación General de Nexco-East Engineering, dijo con respecto a las políticas del proyecto:

"Nosotros en Nexco-East Engineering garantizamos que los conductores puedan utilizar las autopistas de manera segura brindando inspecciones y solución de problemas durante todo el día, durante todo el año. Para el mantenimiento y la gestión continuos de las autopistas, es fundamental realizar inspecciones y diagnósticos exhaustivos sin pasar por alto ningún pequeño cambio en las instalaciones y estructuras. Con ese fin, la racionalización y el ahorro de mano de obra se basan en Las TIC son imperativas”.

La empresa también abrió TTC en 2012 como un centro de capacitación para mejorar el desempeño de los ingenieros de inspección de autopistas. Para la formación práctica, TTC ofrece un entorno de formación equipado con equipos reales de recepción y distribución de energía, equipos ETC (sistema de pago automático de peaje) y muestras de componentes que son exactamente iguales a los utilizados en las autopistas.

Con respecto a las funciones de TTC, el Sr. Masayuki Namiki, director general de TTC, dijo: "En TTC, más de 1.000 de nuestros ingenieros participan en programas de formación cada año. Reciben capacitación para mejorar sus habilidades basándose en el sistema interno de verificación de habilidades para convertirse en expertos en inspección y mantenimiento de autopistas, llamados 'médicos de carreteras'”.

Mientras tanto, las estructuras e instalaciones de las carreteras se han vuelto cada vez más complejas junto con el avance tecnológico y, a pesar del aprendizaje práctico con dichos materiales de capacitación, los niveles de comprensión de los mecanismos y las estructuras internas variaron entre los alumnos. Esto obstaculizó la estandarización de los niveles técnicos de los alumnos, lo que constituyó un problema para TTC.

El problema fue particularmente notorio en la educación sobre equipos de ETC. "El equipo ETC se compone de múltiples dispositivos y cómo funciona el equipo ETC se explicó con materiales extensos, como diagramas de flujo de señales de control y comunicación por radio en papel, diapositivas de PowerPoint y charlas con tiza de los instructores, y luego se probó con dispositivos ETC reales", dijo el Sr. Yoshitaka Nakamura, Gerente de la División de Trabajo de Construcción de Instalaciones, Departamento de Trabajo de Construcción de Instalaciones de Nexco-East Engineering.

"Sin embargo, se requiere un tiempo considerable para comprender las asociaciones entre los materiales de capacitación. Además, la comunicación por radio y la señal de control Los flujos son imposibles de ver, por lo que tuvimos que confiar en la imaginación de los alumnos, lo que generó lagunas en la comprensión”.

En respuesta, la empresa centró su atención en las tecnologías de RM (realidad mixta) y gemelos digitales. Luego, se lanzó un proyecto para desarrollar una “MR para capacitación en equipos ETC” a partir de la idea de combinar un modelo 3D de equipos ETC, así como sensores infrarrojos, comunicaciones por radio y rutas de comunicación de datos (que son invisibles en la realidad) con las líneas de práctica de ETC para fomentar una mejor comprensión intuitiva.

Esfuércese por desarrollar materiales de capacitación que sean fáciles de usar para todos los alumnos sin ningún ejemplo disponible como modelo. modelo

Fue DataMesh quien contrató a Nexco-East Engineering por sus amplios logros y experiencias en el campo de los gemelos digitales y XR. El Sr. Kensho Kashimada, Director de Marketing y Ventas de DataMesh Japan Co., Ltd. miró hacia atrás: "En ese momento, no había habido intentos similares, al menos en Japón. La cuestión era cómo podríamos crear materiales de RM que fueran fáciles de entender para todos los alumnos mientras no hubiera una respuesta correcta sobre cómo debería ser el resultado".

El primer paso que dieron para ese fin fue emplear el enfoque de desarrollo ágil basado en ciclos rápidos de PDCA, en lugar de desarrollo de modelos en cascada que se basa en especificaciones detalladas desde el principio. "Procedimos cuidadosamente con el desarrollo a través de repetidas sesiones de audiencia con el departamento líder del proyecto y los instructores de TTC que realmente usarían la herramienta en la práctica", dijo el Sr. Kashimada.
También recibieron los mismos cursos que TTC realmente ofrece a los aprendices para adquirir conocimientos sobre los mecanismos de los equipos ETC y aplicarlos al sistema.

"Al recibir conferencias con explicaciones orales y materiales 2D, fuimos testigos de lo difícil que es entender los mecanismos de ETC de primera mano. También pudimos apreciar el valor potencial de la herramienta que estábamos tratando de crear, así que creo que fue un proceso muy valioso”, dijo el Sr. Kashimada.

Así, después del período de desarrollo de aproximadamente seis meses, se crearon modelos 3D precisos de dispositivos ETC y se completó la capacitación en RM para equipos ETC usando animación 3D superpuesta en equipos ETC que es visible a través de una tableta o un dispositivo Microsoft MR “HoloLens 2”.

"Normalmente, la precisión de SLAM (localización y mapeo simultáneos) en el posicionamiento de la superposición de RM depende del rendimiento del hardware. Sin embargo, para esta capacitación de equipos de RM para ETC, se utilizaron las funciones SLAM de la plataforma gemela digital patentada de DataMesh (FactVerse) para uniformar los niveles de precisión de SLAM de múltiples dispositivos", explicó el Sr. Kashimada. Se han creado ingenios para realizar la superposición de datos 3D masivos sin depender del rendimiento del dispositivo mediante el uso de una tecnología para cargar solo las porciones necesarias de datos.

Sr. Kashimada dijo que esas características brindan a los alumnos experiencias inmersivas en el mundo de la RM sin eventos estresantes como desalineación o congelación de la animación 3D.

El Sr. Namiki dijo: "Fue realmente un trabajo tremendo explicar verbalmente cosas invisibles. Pero ahora los datos y las ondas de radio son visibles y esto aumentó drásticamente el nivel de comprensión".

Una vez que se acostumbran a la sensación operativa de HoloLens 2, los alumnos pueden ajustar la posición simplemente leyendo un código QR en la pantalla sin realizar ningún procedimiento complejo. Se informó que los instructores podían adquirir métodos de operación básicos solo a través de una conferencia de un día impartida por DataMesh.

La capacitación en MR para equipos ETC, que también es bien reconocida por los operadores de campo, se ha mejorado aún más en función de los comentarios de los instructores. Actualmente, las funciones adicionales, como la reproducción repetida de pasos de trabajo individuales y el ajuste de la velocidad de la animación para una explicación detallada, hacen que la herramienta sea aún más efectiva.

Capacitación en RM para instalaciones de emergencia en túneles haciendo pleno uso de las características de HoloLens 2

Con confianza en el éxito de la capacitación en RM para equipos ETC, Nexco-East Engineering comenzó rápidamente el desarrollo de la siguiente capacitación en RM, que es la “Capacitación en RM para instalaciones de emergencia en túneles”.

“El La estructura interna del sistema automático de rociadores de agua para emergencias en túneles no se puede ver desde el exterior, por lo que superpusimos una simulación CG del flujo de agua interno y desarrollamos materiales de capacitación para visualizar los componentes internos y el estado operativo”, dijo el Sr. Nakamura.

El Sr. Namiki dijo: "En el pasado, presentábamos muestras de tuberías de equipos reales e ilustraciones para enseñar sus estructuras y operaciones, pero en realidad no podíamos dejar pasar agua para demostrar el mecanismo. Además, las explicaciones variaban un poco entre los instructores. Al igual que con los equipos ETC, la brecha en los niveles de comprensión entre los alumnos se reconoció como un problema".

Como medida para resolver el problema, DataMesh reprodujo los movimientos del equipo desde el inicio del incendio del vehículo hasta el riego y visualizó las estructuras internas basándose en su conocimiento adquirido a través del desarrollo de la capacitación en equipos MR para ETC. Además, se agregó una función para ajustar la transparencia de la animación 3D del agua que fluye dentro de la tubería, lo que brinda a los alumnos la libertad de observar cómo el agua fluye y se detiene en el interior. La implementación de efectos realistas del incendio 3D también brinda experiencias realistas para mejorar la comprensión.

Finalmente, la calidad de esta RM para la capacitación en instalaciones de emergencia de túneles es sorprendentemente alta y precisa incluso para ingenieros experimentados, incluido el Sr. Hideshima. "Desde el flujo de agua y el mecanismo de apertura de la válvula hasta lo que sucede detrás de las tuberías, todo se puede entender de un vistazo. Sentí de nuevo el misterio de la resonancia magnética", dijo el Sr. Hideshima.

Dado que la capacitación en RM para instalaciones de emergencia en túneles está equipada con la "función de pseudo reproducción" para aprender puntos a verificar en caso de mal funcionamiento y métodos de restauración, el sistema de RM tiene la posibilidad de aplicarse a un futuro sistema de mantenimiento remoto.

Además, la vinculación de tabletas y otros dispositivos ha permitido la capacitación remota, creando un entorno en el que un mayor número de alumnos pueden participar.

Sobre todo, la capacitación en RM para instalaciones de emergencia en túneles aprovecha completamente HoloLens 2 en comparación con la RM para el entrenamiento con equipos ETC.
De hecho, para el entrenamiento con RM para equipos ETC con equipos ETC al aire libre, las tabletas se utilizan principalmente como dispositivos de salida porque la visibilidad de HoloLens 2 puede deteriorarse dependiendo de la intensidad de la luz solar. Por otro lado, las instalaciones de emergencia de los túneles son equipos interiores y no están expuestos a la luz solar. Aquí es donde entra en juego HoloLens 2.

Sr. Namiki dijo: "Si bien es necesario sostener una tableta con ambas manos, HoloLens 2 es una pantalla montada en la cabeza, que deja ambas manos libres. Por lo tanto, los alumnos pueden tocar los dispositivos mientras realizan el entrenamiento de RM. También permite a los alumnos individuales rebobinar, pausar y ajustar el nivel de transparencia, lo que brinda una ventaja a la hora de adaptar las sesiones de capacitación a los niveles individuales de comprensión".

Hacia TIC aún más efectivas a través de profesionales colaboraciones

Después de darse cuenta de las herramientas de capacitación de calidad mediante el uso del gemelo digital y las tecnologías MR, Nexco-East Engineering tiene un plan para promover aún más el uso de las TIC para abordar los problemas de envejecimiento de las instalaciones y escasez de mano de obra, que se espera que se aceleren aún más.

Explorando las posibilidades de uso de las TIC en varios escenarios, el Sr. Nakamura dijo: “Tenemos la ambición de expandir nuestro uso de las TIC más allá de la capacitación práctica de TTC hacia la capacitación en línea, la capacitación de OJT y el establecimiento.

Con miras a establecer un sistema para el uso eficaz de las TIC, el Sr. Namiki, que lucha en el campo de la capacitación, dijo: "En los últimos años, los equipos y las instalaciones se han vuelto cada vez más sofisticados y han sufrido menos fallas. Puede parecer algo bueno, pero en el otro lado de la moneda, la mayoría de los ingenieros en el futuro podrían no tener experiencia en respuestas a fallas. Nos gustaría establecer un sistema de apoyo. ingenieros con el poder de las TIC en lugar de depender de ingenieros experimentados cuando llegue el momento”.

Por otro lado, el Sr. Hideshima tiene esperanzas sobre las asociaciones profesionales. Dijo: "Aunque tenemos una excelente experiencia en tecnologías de autopistas, admitimos que no podemos ponernos al día con las semillas de TIC y las innovaciones tecnológicas en constante mejora. En ese sentido, tenemos muchas esperanzas en la continuación de las asociaciones con profesionales de TIC como DataMesh y Microsoft Japón".

Basado en asociaciones ideales en las que los profesionales de autopistas y los profesionales de TIC trabajan juntos para resolver problemas y brindar mutuamente valiosos aportes a tecnologías y conocimientos, Nexco-East Engineering continuará manteniendo y avanzando. la seguridad en las autopistas, uno de los elementos esenciales de nuestra vida moderna.

"Desde el flujo de agua y el mecanismo de apertura de la válvula hasta lo que sucede detrás de las tuberías, todo es comprensible de un vistazo. Sentí el misterio de MR de nuevo",

— Sr. Tetsuo Hideshima, Director General y Jefe de la Sede de Planificación, Nexco-East Engineering

"Si bien es necesario sostener una tableta con ambas manos, HoloLens 2 es una pantalla montada en la cabeza, que deja ambas manos libres. Por lo tanto, los alumnos pueden tocar los dispositivos mientras realizan el entrenamiento de RM. También permite a los alumnos rebobinar, pausar y ajustar el nivel de transparencia, lo que brinda una ventaja a la hora de adaptar las sesiones de capacitación a los niveles individuales de comprensión".

— Sr. Masayuki Namiki, Gerente General, Gerente del Centro de Capacitación Técnica, Nexco-East Engineering

“Tenemos la ambición de ampliar nuestro uso de las TIC más allá de la capacitación práctica TTC hacia la capacitación en línea, la capacitación OJT, el establecimiento de un sistema educativo práctico de seguridad para mejorar las habilidades de gestión de seguridad en el campo y el mantenimiento remoto, etc.”

— Sr. Yoshitaka Nakamura, Gerente, División de Trabajos de Construcción de Instalaciones, Instalaciones, Departamento de Trabajos de Construcción, Nexco-East Engineering

"En ese momento, no había habido intentos similares al menos en Japón. La cuestión era cómo podríamos crear materiales de RM que fueran fáciles de entender para todos los alumnos mientras no había una respuesta correcta sobre cómo debería ser el resultado".

— Sr. Kensho Kashimada, director de marketing y ventas, DataMesh Japan Co., Ltd.

Esta historia de cliente fue publicada originalmente por Microsoft aquí.