Le réseau autoroutier du Japon a été constamment étendu depuis les années 1960 et sa longueur totale de route dépasse actuellement 10 000 km. D’un autre côté, plus de la moitié du réseau autoroutier est utilisé depuis plus de 30 ans et le vieillissement des structures telles que les revêtements routiers, les ponts et les tunnels est devenu un problème social. La diminution du nombre d'ingénieurs d'entretien et de gestion des autoroutes, parallèlement au déclin de la population productive, est également l'un des défis importants.

Compte tenu des circonstances, Nexco-East Engineering, qui exploite environ 4 000 km de toutes les autoroutes du Japon, a développé une application de formation pour les équipements ETC et les installations d'urgence des tunnels utilisant les technologies MR et de jumeau numérique, qui est mise en œuvre dans son centre de formation « Technical Training Center (TTC) » situé à Takasaki, Gunma. L'application sert d'outil d'éducation et de formation efficace pour doter chaque ingénieur des connaissances et des compétences nécessaires pour développer des ingénieurs qualité.

Lancement du développement d'un outil MR visant à améliorer et à standardiser les niveaux de compréhension des stagiaires

Depuis il y a environ 10 ans, le groupe NEXCO EAST a prévu le vieillissement des autoroutes et la pénurie de main-d'œuvre pour l'entretien et la gestion et a promu le projet Smart Maintenance Highway (SMH) pour faire correspondre les technologies existantes d'entretien et de gestion des autoroutes que le groupe a acquises avec les technologies TIC. Grâce au projet, le DX opérationnel a progressé grâce à l'application proactive des capacités numériques aux opérations sur le terrain, par ex. conversion de la préparation de dessins sur papier en tâches sur tablette et analyse et utilisation des données accumulées avec Microsoft PowerBI. Chargé du projet, M. Tetsuo Hideshima, directeur général et directeur général de la planification de Nexco-East Engineering, a déclaré à propos des politiques du projet :

"Chez Nexco-East Engineering, nous veillons à ce que les conducteurs puissent utiliser les autoroutes en toute sécurité en effectuant des inspections et des dépannages toute la journée et toute l'année. Pour une maintenance et une gestion continues des autoroutes, il est essentiel d'effectuer des inspections et des diagnostics approfondis sans négliger les moindres changements dans les installations et les structures. À cette fin, la rationalisation et l'économie de main-d'œuvre reposent sur Les TIC sont impératives. »

L'entreprise a également ouvert le TTC en 2012 en tant que centre de formation destiné à améliorer les performances des ingénieurs d'inspection des autoroutes. Pour la formation pratique, TTC propose un environnement de formation équipé d'équipements de réception et de distribution d'électricité réels, d'équipements ETC (système de paiement automatique des péages) et d'échantillons de composants qui sont exactement les mêmes que ceux utilisés sur les autoroutes.

En ce qui concerne les rôles de TTC, M. Masayuki Namiki, directeur général de TTC a déclaré : "Chez TTC, plus de 1 000 de nos ingénieurs participent chaque année à des programmes de formation. Ils suivent une formation pour améliorer leurs compétences basées sur le système interne de contrôle des compétences pour devenir experts de l'inspection et de l'entretien des autoroutes, appelés « médecins de la route ».

Entre-temps, les structures et les installations routières sont devenues de plus en plus complexes avec les progrès technologiques et, malgré l'apprentissage pratique avec ce type de matériel de formation, les niveaux de compréhension des mécanismes et des structures internes variaient selon les stagiaires. Cela entravait la standardisation des niveaux techniques des stagiaires, ce qui constituait un problème pour TTC.

Le problème était particulièrement visible dans la formation sur les équipements ETC. "L'équipement ETC est composé de plusieurs appareils et son fonctionnement a été expliqué à l'aide de documents détaillés tels que des diagrammes papier de communications radio et de signaux de contrôle, des diapositives PowerPoint et des exposés à la craie des instructeurs, puis testé avec de véritables appareils ETC", a déclaré M. Yoshitaka Nakamura, directeur de la division des travaux de construction d'installations, département des travaux de construction d'installations de Nexco-East Engineering.

"Cependant, il faut beaucoup de temps pour comprendre les associations entre les supports de formation. De plus, les communications radio et les flux de signaux de contrôle sont impossibles. pour voir, nous avons donc dû nous fier à l'imagination des stagiaires. Cela a entraîné des lacunes dans la compréhension. »

En réponse, l'entreprise a concentré son attention sur les technologies MR (réalité mixte) et les jumeaux numériques. Ensuite, un projet visant à développer un « MR pour la formation sur les équipements ETC » a été lancé dans l'idée de combiner un modèle 3D d'équipement ETC ainsi que des capteurs infrarouges, des communications radio et des voies de communication de données (qui sont invisibles en réalité) avec les couloirs de pratique ETC pour favoriser une meilleure compréhension intuitive. C'est DataMesh qui a fait appel à Nexco-East Engineering pour ses nombreuses réalisations et expériences dans le domaine des jumeaux numériques et XR. M. Kensho Kashimada, directeur du marketing et des ventes de DataMesh Japan Co., Ltd., a regardé en arrière : "À cette époque, il n'y avait pas eu de tentatives similaires, du moins au Japon. Le problème était de savoir comment créer du matériel MR facile à comprendre pour chaque stagiaire alors qu'il n'y avait pas de réponse correcte sur ce que devrait être le résultat."

La première étape qu'ils ont prise à cette fin a été d'utiliser l'approche de développement agile basée sur des cycles PDCA rapides, plutôt que le développement d'un modèle en cascade qui s'appuie sur des spécifications détaillées dès le départ. "Nous avons soigneusement procédé au développement grâce à des séances d'audition répétées avec le département responsable du projet et les instructeurs de TTC qui utiliseraient réellement l'outil dans la pratique", a déclaré M. Kashimada.
Ils ont également reçu les mêmes cours que TTC propose actuellement aux stagiaires pour acquérir des connaissances sur les mécanismes de l'équipement ETC et les appliquer au système.

"En recevant des conférences avec des explications orales et du matériel 2D, nous avons constaté à quel point il est difficile de comprendre les mécanismes ETC. Nous avons également pu apprécier la valeur potentielle de l'outil. "Nous avons essayé de créer l'outil que nous essayions de créer. Je pense donc que c'était un processus très précieux", a déclaré M. Kashimada.

Ainsi, après une période de développement d'environ six mois, des modèles 3D précis d'appareils ETC ont été réalisés et la formation MR pour les équipements ETC utilisant l'animation 3D superposée à l'équipement ETC visible via une tablette ou un appareil Microsoft MR « HoloLens 2 » a été achevée.

"Normalement, la précision du SLAM (localisation et cartographie simultanées) dans le positionnement de la superposition MR dépend des performances du matériel. Cependant, pour cette formation MR pour les équipements ETC, les fonctionnalités SLAM de la plate-forme de jumeau numérique propriétaire de DataMesh (FactVerse) ont été utilisées pour uniformiser les niveaux de précision SLAM de plusieurs appareils", a expliqué M. Kashimada. Des ingéniosités sont faites pour réaliser la superposition de données 3D massives sans dépendre des performances de l'appareil en utilisant une technologie pour charger uniquement les parties nécessaires de données.

M. Kashimada a déclaré que ces fonctionnalités offrent aux stagiaires des expériences immersives dans le monde MR sans événements stressants tels qu'un désalignement ou un gel de l'animation 3D.

M. Namiki a déclaré : "C'était vraiment un travail formidable d'expliquer verbalement des choses invisibles. Mais maintenant les données et les ondes radio sont visibles, ce qui a considérablement augmenté le niveau de compréhension."

Une fois habitués à la sensation opérationnelle de HoloLens 2, les stagiaires peuvent ajuster la position simplement en lisant un code QR sur l'écran sans avoir recours à une procédure complexe. Il a été signalé que les instructeurs ne pouvaient acquérir les méthodes opérationnelles de base que grâce à une conférence d'une journée dispensée par DataMesh.

La formation MR pour les équipements ETC, qui est également bien reconnue par les opérateurs sur le terrain, a été encore améliorée sur la base des commentaires des instructeurs. Actuellement, des fonctionnalités supplémentaires telles que la lecture répétée des étapes de travail individuelles et l'ajustement de la vitesse d'animation pour une explication approfondie rendent l'outil encore plus efficace.

La formation MR pour les installations d'urgence des tunnels utilise pleinement les caractéristiques de HoloLens 2

Confiante dans le succès de la formation sur les équipements MR pour les équipements ETC, Nexco-East Engineering a rapidement commencé le développement de la prochaine formation MR, qui est la « formation MR pour les installations d'urgence des tunnels ».

« La structure interne "Le système d'arrosage automatique pour les urgences dans les tunnels ne peut pas être vu de l'extérieur, nous avons donc superposé une simulation CG du débit d'eau interne et développé du matériel de formation pour visualiser les composants internes et l'état de fonctionnement", a déclaré M. Nakamura.

M. Namiki a déclaré : "Dans le passé, nous présentions des échantillons de tuyaux provenant d'équipements réels et des illustrations pour enseigner leurs structures et leurs opérations, mais nous ne pouvions pas réellement laisser passer l'eau à travers eux pour démontrer le mécanisme. De plus, les explications variaient quelque peu selon les instructeurs. Comme pour l'équipement ETC, l'écart dans les niveaux de compréhension entre les stagiaires a été reconnu comme un problème. savoir-faire acquis grâce au développement du MR pour la formation sur les équipements ETC.
De plus, une fonctionnalité permettant d'ajuster la transparence de l'animation 3D de l'eau circulant à l'intérieur du tuyau a été ajoutée, donnant aux stagiaires la liberté d'observer comment l'eau s'écoule et s'arrête à l'intérieur. La mise en œuvre des effets réalistes du feu 3D donne également des expériences réalistes pour améliorer la compréhension.

Enfin, la qualité de ce MR pour la formation sur les installations d'urgence des tunnels est étonnamment élevée et précise, même pour des ingénieurs expérimentés, dont M. Hideshima. "Du débit d'eau et du mécanisme d'ouverture de la vanne aux choses qui se passent derrière les tuyaux, tout est compréhensible d'un seul coup d'œil. J'ai de nouveau ressenti le mystère de MR", a déclaré M. Hideshima.

Comme le MR pour la formation sur les installations d'urgence des tunnels est équipé de la « fonction de pseudo-reproduction » pour apprendre les points à vérifier en cas de dysfonctionnement et les méthodes de restauration, le système MR a la possibilité d'être appliqué à un futur système de maintenance à distance.

De plus, la liaison des tablettes et d'autres appareils a permis la formation à distance, créant un environnement auquel un plus grand nombre de stagiaires peuvent participer.

Surtout, la formation MR pour les installations d'urgence des tunnels exploite pleinement le potentiel de HoloLens 2 par rapport avec la formation sur les équipements MR for ETC.
En fait, pour les formations utilisant le MR for ETC avec des équipements ETC extérieurs, les tablettes sont principalement utilisées comme périphériques de sortie car la visibilité de HoloLens 2 peut être détériorée en fonction de l'intensité du soleil. En revanche, les installations de secours des tunnels sont des équipements intérieurs et non soumis au soleil. C'est là qu'intervient HoloLens 2.

M. Namiki a déclaré : "Alors qu'une tablette doit être tenue à deux mains, HoloLens 2 est un visiocasque qui libère les deux mains. Ainsi, les stagiaires peuvent toucher les appareils tout en suivant la formation IRM. Il permet également aux stagiaires individuels de rembobiner, de mettre en pause et d'ajuster le niveau de transparence, ce qui donne l'avantage d'adapter les sessions de formation aux niveaux de compréhension individuels. "

Vers des TIC encore plus efficaces grâce à des collaborations professionnelles

Après En réalisant des outils de formation de qualité en utilisant le jumeau numérique et les technologies MR, Nexco-East Engineering a un plan pour promouvoir davantage l'utilisation des TIC pour résoudre les problèmes de vieillissement des installations et de pénurie de main-d'œuvre, qui devraient encore s'accélérer.

En explorant les possibilités d'utilisation des TIC dans diverses scènes, M. Nakamura a déclaré : « Nous avons l'ambition d'étendre notre utilisation des TIC au-delà de la formation pratique TTC à la formation en ligne, à la formation OJT, à la mise en place d'un système d'éducation pratique à la sécurité pour améliorer les compétences de gestion de la sécurité sur le terrain, et maintenance à distance, etc."

En vue de mettre en place un système pour une utilisation efficace des TIC, M. Namiki, en difficulté dans le domaine de la formation, a déclaré : "Ces dernières années, les équipements et les installations sont devenus de plus en plus sophistiqués et ont subi moins de pannes. Cela peut sembler une bonne chose, mais d'un autre côté, la plupart des ingénieurs du futur pourraient être inexpérimentés dans les réponses aux pannes. Nous aimerions établir un système pour soutenir les ingénieurs avec la puissance des TIC plutôt que de compter sur des ingénieurs expérimentés. ingénieurs le moment venu. »

D’un autre côté, M. Hideshima est optimiste quant aux partenariats professionnels. Il a déclaré : "Bien que nous ayons une excellente expertise dans les technologies des autoroutes, nous admettons que nous ne pouvons pas rattraper complètement les innovations technologiques et les innovations technologiques en constante amélioration. À cet égard, nous avons vraiment bon espoir de poursuivre les partenariats avec des professionnels des TIC tels que DataMesh et Microsoft Japon. "

Basé sur des partenariats idéaux dans lesquels les professionnels des autoroutes et les professionnels des TIC travaillent ensemble pour résoudre les problèmes et apporter mutuellement une contribution précieuse aux technologies et aux connaissances, Nexco-East Engineering continuera à maintenir et à faire progresser la sécurité sur les autoroutes, l'un des essentiels de nos vies modernes.

"Du débit d'eau et du mécanisme d'ouverture des vannes jusqu'aux choses qui se passent derrière les tuyaux, tout est compréhensible d'un seul coup d'œil. J'ai à nouveau ressenti le mystère de MR",

— M. Tetsuo Hideshima, directeur général et chef du quartier général de la planification, Nexco-East Engineering

"Alors qu'une tablette doit être tenue à deux mains, HoloLens 2 est un visiocasque qui libère les deux mains. Ainsi, les stagiaires peuvent toucher les appareils tout en suivant la formation IRM. Il permet également à chaque stagiaire de revenir en arrière, de faire une pause et d'ajuster le niveau de transparence, ce qui donne l'avantage d'adapter les sessions de formation aux niveaux de compréhension individuels",

— M. Masayuki Namiki, directeur général, directeur du centre de formation technique, Nexco-East Engineering

« Nous avons l'ambition d'étendre notre utilisation des TIC au-delà de la formation pratique du TTC vers la formation en ligne, la formation OJT, la mise en place d'un système d'éducation pratique à la sécurité pour améliorer les compétences de gestion de la sécurité sur le terrain, la maintenance à distance, etc. »

— M. Yoshitaka Nakamura, directeur, Division des travaux de construction des installations, Installations, Département des travaux de construction, Nexco-East Engineering

"À cette époque, il n'y avait pas eu de tentatives similaires, du moins au Japon. Le problème était de savoir comment créer du matériel d'IRM facile à comprendre pour chaque stagiaire alors qu'il n'y avait pas de réponse correcte sur ce que devrait être le résultat."

— M. Kensho Kashimada, directeur du marketing et des ventes, DataMesh Japan Co., Ltd.

Ce témoignage client a été initialement publié par Microsoft ici.