Utilizzo della realtà aumentata per la visualizzazione di informazioni tecniche su P&ID in industria 4.0.

New technologies are bringing many benefits to companies especially in the areas of security, maintenance and design. We are hearing about Industry 4.0 with a certain frequency. It is a term which indicates the introduction of cyber-physical systems in factories. One of the nine enabling technologies of the fourth industrial revolution is Augmented Reality. In this context the "Innovation For Mills" project was launched, involving Politecnico di Bari, the Idea 75 start-up and the Casillo Group, world leader in the purchase, processing and marketing of wheat. Currently, the P&ID (Piping and Instrumentation Diagram or Process and Instrumentation Diagram) is used for the representation of the plant. It is a technical drawing that shows the interconnections between the equipment involved in a process, the piping system and the instrumentation used to control the process. The representation through P&ID of plants has disadvantages especially if the plants are very complex. A deep knowledge of the plant is required to quickly understand the function of each machine, otherwise it would take a long time to get all the information from the scheme. The P&ID does not contain additional information on machinery, such as the description of the functionality of the machines or the maintenance history. The target of the thesis work is to provide technicians with a tool that would allow quick access to machine information (contained in databases), geolocate the machinery within the plant thanks to 360 ° photos and analyse in detail the components through to the 3D CAD model. We created an augmented reality application that exploits a printed P&ID drawing as a marker of our AR system. Framing the P&ID with a smartphone or a tablet, the AR system displays a hotspot on the symbol of a machine. Clicking on the hotspot, a user can access information stored in a database, a 360 ° photo and a CAD model of the machine. We carried out a user test to measure the effectiveness of the AR tool for the training of unexperienced users, compared to traditional systems based on paper documents. We identified some tasks where users were requested to access to machine information. We used a sample of master’s degree students on mechanical engineering. The test revealed that, with the AR application, the time required and the error rate is significantly lower, and the usability of P&ID is significantly improved.

Le nuove tecnologie stanno apportando alle aziende tanti benefici soprattutto nell’ambito della sicurezza, della manutenzione e della progettazione. Si parla ultimamente con una certa frequenza di Industria 4.0, termine con cui si indica, a grandi linee, l’introduzione di sistemi ciberfisici nelle fabbriche. Una delle tecnologie abilitanti della quarta rivoluzione industriale è la realtà aumentata. In questo contesto nasce il progetto “Innovation For Mills” che vede coinvolti il Politecnico di Bari, la stat-up Idea 75 e il Gruppo Casillo, leader mondiale nell’acquisto, trasformazione e commercializzazione del grano. Attualmente per la rappresentazione dell’impianto viene utilizzato il P&ID (Piping and Instrumentation Diagram o Process and Instrumentation Diagram) noto anche come schema di marcia o schema meccanico. Esso è un disegno tecnico che mostra le interconnessioni tra le apparecchiature coinvolte in un processo, il sistema delle tubazioni e la strumentazione utilizzata per il controllo del processo stesso. La rappresentazione tramite P&ID di impianti presenta degli svantaggi soprattutto se gli impianti sono molto complessi. È necessaria una profonda conoscenza dell’impianto per comprendere velocemente la funzione di ogni macchinario, altrimenti si impiegherebbe molto tempo per recepire tutte le informazioni dallo schema. Il P&ID inoltre non contiene informazioni aggiuntive sui macchinari, come ad esempio la descrizione della funzionalità delle macchine oppure la storia manutentiva. L’obiettivo del lavoro di tesi è stato quello di fornire ai tecnici uno strumento che permettessi di accedere in maniera rapida alle informazioni dei macchinari (contenute in database), geolocalizzare il macchinario all’interno dell’impianto grazie a foto 360° e analizzare dettagliatamente i componenti grazie al modello CAD 3D. Abbiamo creato una applicazione di realtà aumentata che sfrutta il P&ID come marker del nostro sistema AR. Inquadrando il P&ID con uno smartphone o un tablet, il sistema AR mostrerà un hotspot sul simbolo di una macchina. Cliccando sull'hotspot, un utente può accedere alle informazioni memorizzate in un database, una foto a 360° e un modello CAD della macchina. Per la formazione di utenti inesperti sono stati effettuati dei test utente per misurare l'efficacia dello strumento AR rispetto ai sistemi tradizionali, basati su documenti cartacei. Abbiamo identificato alcune attività in cui agli utenti è stato richiesto di accedere alle informazioni sulle macchine, il test è stato eseguito utilizzando un campione di studenti della laurea magistrale in ingegneria meccanica. Il test ha rivelato che, con l'applicazione AR, il tempo richiesto per accedere alle informazioni e il tasso di errore sono significativamente inferiori rispetto al sistema tradizionale, inoltre l'usabilità del P&ID è significativamente migliorata.