La rete autostradale del Giappone è stata costantemente ampliata a partire dagli anni '60 e la sua lunghezza totale è attualmente di oltre 10.000 km. D’altro canto, più della metà della rete autostradale è utilizzata da oltre 30 anni e l’invecchiamento di strutture come superfici stradali, ponti e tunnel è emerso come una questione sociale. Anche la diminuzione del numero di ingegneri addetti alla manutenzione e alla gestione delle superstrade, in linea con il calo della popolazione produttiva, è anche una delle sfide significative.

Date le circostanze, Nexco-East Engineering che gestisce circa 4.000 km di tutte le superstrade in Giappone ha sviluppato un'app di formazione per apparecchiature ETC e strutture di emergenza in tunnel utilizzando le tecnologie MR e digital twin, che viene implementata nel suo centro di formazione "Technical Training Center (TTC)" situato a Takasaki, Gunma. L'app funge da efficiente strumento di istruzione e formazione per fornire a ogni ingegnere le conoscenze e le competenze necessarie per sviluppare ingegneri di qualità.

Avviato lo sviluppo di strumenti MR verso il miglioramento e la standardizzazione dei livelli di comprensione dei tirocinanti

Da circa 10 anni fa, il gruppo NEXCO EAST ha previsto l'invecchiamento delle superstrade e la carenza di manodopera per la manutenzione e la gestione e ha promosso il progetto Smart Maintenance Highway (SMH) per abbinare le tecnologie esistenti di manutenzione e gestione delle superstrade che il gruppo ha acquisito con le tecnologie ICT. Attraverso il progetto, la DX operativa è stata avanzata con l’applicazione proattiva delle capacità digitali alle operazioni sul campo, ad es. conversione della preparazione dei disegni su carta in attività basate su tablet e analisi e utilizzo dei dati accumulati con Microsoft PowerBI. Incaricato del progetto, Tetsuo Hideshima, amministratore delegato e responsabile della pianificazione generale di Nexco-East Engineering, ha dichiarato in merito alle politiche del progetto:

Noi di Nexco-East Engineering garantiamo che i conducenti possano utilizzare in sicurezza le superstrade fornendo ispezioni e risoluzione dei problemi tutto il giorno, tutto l'anno. Per la manutenzione e la gestione continua delle superstrade, è fondamentale condurre ispezioni e diagnosi approfondite senza trascurare eventuali piccoli cambiamenti nelle strutture e nelle strutture. A tal fine, la razionalizzazione e il risparmio di manodopera basati su Le TIC sono fondamentali."

L'azienda ha inoltre aperto TTC nel 2012 come struttura di formazione per migliorare le prestazioni degli ingegneri addetti alle ispezioni delle superstrade. Per la formazione pratica, TTC offre un ambiente di formazione dotato di apparecchiature reali per la ricezione e la distribuzione dell'energia, apparecchiature ETC (sistema di pagamento automatico del pedaggio) e campioni di componenti esattamente uguali a quelli utilizzati sulle superstrade.

Per quanto riguarda i ruoli di TTC, Masayuki Namiki, il direttore generale di TTC, ha affermato: "In TTC, oltre 1.000 dei nostri ingegneri partecipano a programmi di formazione ogni anno. Seguono corsi di formazione per migliorare le competenze basate sul sistema interno di controllo delle competenze per diventare esperti di ispezione e manutenzione delle superstrade, chiamati "medici delle autostrade".

Nel frattempo, le strutture e gli impianti autostradali sono diventati sempre più complessi insieme al progresso tecnologico e, nonostante l'apprendimento pratico con tali materiali di formazione, i livelli di comprensione dei meccanismi e delle strutture interne variavano tra i tirocinanti. Ciò ha ostacolato la standardizzazione dei livelli tecnici dei tirocinanti, costituendo un problema per il TTC.

Il problema è stato particolarmente evidente nella formazione sulle attrezzature ETC. "Le apparecchiature ETC sono composte da più dispositivi e il loro funzionamento è stato spiegato con materiali estesi come comunicazioni radio cartacee e diagrammi di flusso dei segnali di controllo, diapositive di PowerPoint e discorsi di istruttori in gesso e poi testato con dispositivi ETC reali", ha affermato Yoshitaka Nakamura, direttore della Divisione Lavori di costruzione di strutture, Dipartimento Lavori di costruzione di strutture di Nexco-East Engineering.

"Tuttavia, è necessario molto tempo per comprendere le associazioni tra i materiali di formazione. Inoltre, le comunicazioni radio e i flussi dei segnali di controllo sono impossibile da vedere, quindi abbiamo dovuto fare affidamento sull'immaginazione dei tirocinanti. Ciò ha comportato lacune nella comprensione."

In risposta, l'azienda ha concentrato l'attenzione sulle tecnologie MR (realtà mista) e digital twin. Quindi è stato lanciato un progetto per sviluppare una "formazione MR per apparecchiature ETC" dall'idea di combinare un modello 3D di apparecchiature ETC nonché sensori a infrarossi, comunicazioni radio e percorsi di comunicazione dati (che sono invisibili nella realtà) con le corsie di pratica ETC per favorire una migliore comprensione intuitiva.

Cercare di sviluppare materiali di formazione che siano facili da usare per ogni tirocinante senza esempi disponibili come esempio. modello

È stato DataMesh a stipulare un contratto con Nexco-East Engineering per i suoi vasti risultati ed esperienze nel campo dei gemelli digitali e XR. Kensho Kashimada, direttore marketing e vendite di DataMesh Japan Co., Ltd. ha guardato indietro: "A quel tempo, non c'erano stati tentativi simili, almeno in Giappone. Il punto era come avremmo potuto creare materiali MR che fossero di facile comprensione per ogni tirocinante mentre non c'era una risposta corretta su come dovrebbe essere il risultato. "

Il primo passo che hanno compiuto a tal fine è stato l'adozione dell'approccio di sviluppo agile basato su rapidi cicli PDCA, piuttosto che sviluppo del modello a cascata che si basa su specifiche dettagliate fin dall'inizio. "Abbiamo proceduto con attenzione allo sviluppo attraverso ripetute sessioni di ascolto con il dipartimento responsabile del progetto e gli istruttori di TTC che avrebbero effettivamente utilizzato lo strumento nella pratica", ha affermato Kashimada.
Hanno anche ricevuto gli stessi corsi che TTC fornisce effettivamente ai tirocinanti per acquisire conoscenze sui meccanismi delle apparecchiature ETC e applicarle al sistema.

"Ricevendo lezioni con spiegazioni orali e materiali 2D, abbiamo testimoniato quanto sia difficile comprendere in prima persona i meccanismi di ETC. Abbiamo anche potuto apprezzare il potenziale valore dello strumento che stavamo cercando di creare. Quindi penso che sia stato un processo molto prezioso", ha affermato Kashimada.

Pertanto, dopo un periodo di sviluppo di circa sei mesi, sono stati realizzati modelli 3D accurati di dispositivi ETC ed è stata completata la formazione MR per le apparecchiature ETC utilizzando l'animazione 3D sovrapposta alle apparecchiature ETC visibili tramite un dispositivo tablet o un dispositivo MR Microsoft "HoloLens 2".

"Normalmente, la precisione dello SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) nel posizionamento della sovrapposizione MR dipende dalle prestazioni dell'hardware. Tuttavia, per questo addestramento sulle apparecchiature MR per ETC, sono state utilizzate le funzionalità SLAM della piattaforma gemellare digitale proprietaria di DataMesh (FactVerse) per rendere uniformi i livelli di precisione SLAM di più dispositivi", ha spiegato Kashimada. Gli ingegnosi sono realizzati per realizzare la sovrapposizione di enormi dati 3D senza dipendenza dalle prestazioni del dispositivo utilizzando una tecnologia per caricare solo le porzioni necessarie di dati.

Mr. Kashimada ha affermato che queste funzionalità offrono ai tirocinanti esperienze coinvolgenti nel mondo MR senza eventi stressanti come il disallineamento o il blocco dell'animazione 3D.

Mr. Namiki ha affermato: "È stato davvero un lavoro straordinario spiegare verbalmente le cose invisibili. Ma ora i dati e le onde radio sono visibili e questo ha aumentato notevolmente il livello di comprensione."

Una volta abituati alla sensazione operativa di HoloLens 2, i partecipanti possono regolare la posizione semplicemente leggendo un codice QR sul display senza eseguire alcuna procedura complessa. È stato riferito che gli istruttori potevano acquisire i metodi operativi di base solo attraverso una lezione di un giorno fornita da DataMesh.

La formazione MR per le apparecchiature ETC, ben riconosciuta anche dagli operatori sul campo, è stata ulteriormente migliorata sulla base del feedback degli istruttori. Attualmente, funzionalità aggiuntive come la riproduzione ripetuta delle singole fasi di lavoro e la regolazione della velocità dell'animazione per spiegazioni approfondite rendono lo strumento ancora più efficace.

MR per la formazione sulle strutture di emergenza in tunnel che sfrutta appieno le caratteristiche di HoloLens 2

Convinta del successo della formazione MR per le apparecchiature ETC, Nexco-East Engineering ha prontamente avviato lo sviluppo della prossima formazione MR, che è la "MR per la formazione sulle strutture di emergenza in tunnel".

"Il la struttura interna del sistema automatico di irrigazione per le emergenze nei tunnel non può essere vista dall'esterno, quindi abbiamo sovrapposto una simulazione CG del flusso d'acqua interno e sviluppato materiali di formazione per visualizzare gli interni e lo stato operativo", ha affermato il signor Nakamura.

Il signor. Namiki ha dichiarato: "In passato, presentavamo campioni di tubi provenienti da attrezzature reali e illustrazioni per insegnarne le strutture e le operazioni, ma non potevamo effettivamente far passare l'acqua attraverso di essi per dimostrare il meccanismo. Inoltre, le spiegazioni variavano in qualche modo tra gli istruttori. Come per le attrezzature ETC, il divario nei livelli di comprensione tra i tirocinanti è stato riconosciuto come un problema."

Come misura per risolvere il problema, DataMesh ha riprodotto i movimenti delle attrezzature dall'inizio di un incendio del veicolo all'irrigazione e ha visualizzato le strutture interne in base sul know-how acquisito attraverso lo sviluppo della MR per la formazione sulle apparecchiature ETC.
Inoltre, è stata aggiunta una funzionalità per regolare la trasparenza dell'animazione 3D dell'acqua che scorre all'interno del tubo, per dare ai tirocinanti la libertà di osservare come l'acqua scorre e si ferma all'interno. L'implementazione degli effetti realistici del fuoco 3D offre anche esperienze realistiche per migliorare la comprensione.

Infine, la qualità di questa formazione MR per le strutture di emergenza nei tunnel è sorprendentemente elevata e precisa anche per ingegneri esperti, incluso il signor Hideshima. "Dal flusso dell'acqua e dal meccanismo di apertura della valvola a ciò che accade dietro i tubi, tutto è comprensibile a colpo d'occhio. Ho percepito di nuovo l'effetto della RM," ha affermato Hideshima.

Poiché la formazione MR per le strutture di emergenza in tunnel è dotata della "funzione di pseudo riproduzione" per apprendere punti da controllare in caso di malfunzionamento e metodi di ripristino, il sistema MR ha la possibilità di essere applicato a un futuro sistema di manutenzione remota.

Inoltre, il collegamento di tablet e altri dispositivi ha consentito la formazione remota, creando un ambiente in cui può prendere parte un numero maggiore di tirocinanti.

Soprattutto, la formazione MR per le strutture di emergenza in tunnel sfrutta completamente HoloLens 2 potenziale rispetto alla formazione MR per le apparecchiature ETC.
In effetti, per la formazione che utilizza la MR per la formazione sulle apparecchiature ETC con apparecchiature ETC all'aperto, i tablet vengono utilizzati principalmente come dispositivi di output poiché la visibilità di HoloLens 2 può essere deteriorata a seconda dell'intensità della luce solare. D'altro canto, le strutture di emergenza in galleria sono apparecchiature interne e non soggette alla luce solare. È qui che entra in gioco HoloLens 2.

Mr. Namiki ha affermato: "Mentre un tablet deve essere tenuto con entrambe le mani, HoloLens 2 è un display montato sulla testa, che lascia entrambe le mani libere. In questo modo i partecipanti possono toccare i dispositivi durante la formazione sulla risonanza magnetica. Consente inoltre ai singoli partecipanti di riavvolgere, mettere in pausa e regolare il livello di trasparenza, offrendo un vantaggio nel personalizzare le sessioni di formazione in base ai livelli di comprensione individuali."

Verso TIC ancora più efficaci attraverso professionisti collaborazioni

Dopo aver realizzato strumenti di formazione di qualità utilizzando il gemello digitale e le tecnologie MR, Nexco-East Engineering ha un piano per promuovere ulteriormente l'uso delle TIC per affrontare i problemi dell'invecchiamento delle strutture e della carenza di manodopera, che dovrebbero essere ulteriormente accelerati.

Esplorando le possibilità di utilizzo delle TIC in vari scenari, Nakamura ha affermato: "Abbiamo l'ambizione di espandere il nostro uso delle TIC oltre la formazione pratica TTC alla formazione online, alla formazione OJT, creazione di un sistema pratico di formazione sulla sicurezza per migliorare le capacità di gestione della sicurezza sul campo, manutenzione remota, ecc.."

Nell'ottica della creazione di un sistema per l'uso efficace delle TIC, il signor Namiki, alle prese con la formazione, ha affermato: "Negli ultimi anni, le attrezzature e le strutture sono diventate sempre più sofisticate e hanno subito meno guasti. Potrebbe sembrare una buona cosa, ma dall'altro lato della medaglia, la maggior parte degli ingegneri in futuro potrebbe essere inesperta nelle risposte ai guasti supportare gli ingegneri con la potenza delle TIC invece di fare affidamento su ingegneri esperti quando sarà il momento."

D'altro canto, Hideshima è fiducioso riguardo alle partnership professionali. Ha affermato: "Sebbene disponiamo di un'eccellente esperienza nelle tecnologie delle superstrade, ammettiamo che non possiamo stare al passo con il continuo miglioramento delle innovazioni tecnologiche e delle TIC. A questo proposito, siamo davvero fiduciosi nella continuazione delle partnership con professionisti ICT come DataMesh e Microsoft Japan."

Sulla base di partnership ideali in cui i professionisti delle superstrade e i professionisti ICT lavorano insieme per risolvere problemi e fornire reciprocamente input preziosi a tecnologie e conoscenze, Nexco-East Engineering continuerà a mantenere e migliorare la sicurezza sulle superstrade, uno degli elementi essenziali della nostra vita moderna.

"Dal flusso dell'acqua al meccanismo di apertura della valvola fino a ciò che accade dietro i tubi, tutto è comprensibile a colpo d'occhio. Ho percepito di nuovo l'effetto poser di MR,"

— Sig. Tetsuo Hideshima, amministratore delegato e capo della sede centrale di pianificazione, Nexco-East Engineering

"Mentre un tablet deve essere tenuto con entrambe le mani, HoloLens 2 è un display montato sulla testa, che lascia entrambe le mani libere. In questo modo i partecipanti possono toccare i dispositivi durante la formazione sulla risonanza magnetica. Consente inoltre ai singoli partecipanti di riavvolgere, mettere in pausa e regolare il livello di trasparenza, offrendo un vantaggio nella personalizzazione delle sessioni di formazione in base ai livelli di comprensione individuali,"

— Sig. Masayuki Namiki, Direttore generale, Responsabile del centro di formazione tecnica, Nexco-East Engineering

"Abbiamo l'ambizione di espandere il nostro utilizzo delle TIC oltre la formazione pratica TTC alla formazione online, alla formazione OJT, all'istituzione di un sistema pratico di formazione sulla sicurezza per migliorare le capacità di gestione della sicurezza sul campo e alla manutenzione remota, ecc."

— Sig. Yoshitaka Nakamura, Direttore, Divisione Lavori di costruzione delle strutture, Dipartimento Lavori di costruzione delle strutture, Nexco-East Engineering

"All'epoca non c'erano stati tentativi simili, almeno in Giappone. Il punto era come creare materiali MR di facile comprensione per ogni tirocinante mentre non esisteva una risposta corretta su come dovrebbe essere il risultato."

— Kensho Kashimada, Direttore marketing e vendite, DataMesh Japan Co., Ltd.

Questa storia del cliente è stata originariamente pubblicata da Microsoft qui.