Human Digital Twin: IIoT Layer
Creators: name: Dell’Oca, Samuele
Publisher: name: Scuola Universitaria della Svizzera Italiana (SUPSI)
Year: 2021

description: In un mondo in continua evoluzione, anche il settore dell’Industria si trova ad affrontare la sua quarta rivoluzione: nasce il concetto di Industria 4.0, una tendenza all’automazione industriale che integra alcune nuove tecnologie produttive per migliorare le condizioni di lavoro, creare nuovi modelli di business e aumentare la produttività e la qualità produttiva degli impianti. Il lavoro proposto si colloca proprio in questo contesto, facendo parte di alcuni progetti di ricerca europei che mirano non solo ad una produzione più efficiente ma, soprattutto, all’aumento della collaborazione fra uomo e macchina, con una particolare enfasi sulla salute fisica e mentale del lavoratore. Il progetto consiste nella realizzazione di un sistema di acquisizione dati correlati all’operatore di linea di un’azienda manifatturiera. Questo sistema prende il nome di IIoT Layer. Tali dati dovranno essere condivisi sia ad un sistema di monitoring che a logiche di intelligenza artificiale atte a identificare potenziali condizioni di stress e fatica dell’operatore. Nella fase di analisi iniziale sono stati definiti i requisiti, per poi condurre delle ricerche in merito ai dispositivi wearable esistenti e alle tecnologie che meglio potessero inserirsi nel progetto. I dati del lavoratore provengono proprio da questi dispositivi indossabili e vengono trasmessi tramite l’IIoT Layer agli altri componenti del sistema, fra i quali il database per i dati dinamici e la dashboard di monitoring. È stata studiata l’architettura generale del sistema definendo poi quella del progetto in questione, rendendola molto flessibile nei confronti dei componenti utilizzati. Durante lo sviluppo i vari componenti hanno preso forma, andando ad integrarsi per costituire la struttura finale dell’IIoT Layer. Il sistema è stato testato e distribuito, da questo risultato si partirà per lo sviluppo futuro del progetto. Il lavoro realizzato consente ad un operatore di connettere alcuni wearable allo smartphone e di trasmettere le sue metriche biologiche al sistema. Le informazioni correnti e storiche sono consultabili attraverso la dashboard dedicata. Il resto del sistema permetterà di stabilire la fatica percepita. Sarà poi possibile riconfigurare le attività e la postazione di lavoro grazie all’aiuto di un robot. In questo modo viene migliorata la produzione e tutelata la salute del lavoratore. --- In a constantly evolving world, the industry sector is also facing its fourth revolution: the concept of Industry 4.0 is born, a trend towards industrial automation that integrates some new production technologies to improve working conditions, create new business models and increase the productivity and production quality of the plants. The proposed work is placed in this context, being part of some European research projects that aim not only at a more efficient production, but above all at increasing collaboration between human and machine, with a particular emphasis on the physical and mental health of the worker. The project consists in the creation of a data acquisition system related to the line operator of a manufacturing company. This system is called IIoT Layer. These data must be shared both with a monitoring system and with an AI designed to identify potential stress and fatigue conditions for the operator. In the initial analysis phase, the requirements were defined, and then research was carried out on existing wearable devices and technologies that could best fit into the project. The worker data comes from these wearable devices and is transmitted via the IIoT Layer to the other components of the system, including the database for dynamic data and the monitoring dashboard. The general architecture of the system was studied, then the one of the project in question was defined, making it very flexible with regard to the components used. During development, the various components were implemented, integrating them into the final structure of the IIoT Layer. The system has been tested and deployed; from this result the future development of the project will start. This work allows an operator to connect some wearables to the smartphone and transmit its biological metrics to the system. Current and historical information can be consulted through the dedicated dashboard. The rest of the system will allow to establish the perceived fatigue and possibly reconfigure the activities and the workstation with the cooperation of a robot. In this way production is improved and the health of the worker is preserved.