Ingegneria immersiva, cooperazione collaborativa e cosa ha a che fare con il metaversa

Ingegneria immersiva e lavoro collaborativo nel metaverso industriale: una simbiosi trasformativa

Il mondo della produzione industriale, con l'Industria 4.0 e il Metaverso Industriale, si trova sull'orlo di un approccio completamente nuovo allo sviluppo dei prodotti, guidato dalla convergenza di ingegneria immersiva, metodi collaborativi avanzati e tecnologie emergenti del metaverso. Mentre il metaverso in generale – spesso associato all'intrattenimento e ai social media – sta ancora facendo i conti con la sua rilevanza economica, un'area specifica sta già emergendo come motore di innovazione nel mondo reale: il metaverso industriale. Questo sviluppo promette niente meno che un cambiamento di paradigma nel modo in cui i prodotti vengono progettati, sviluppati, realizzati e manutenuti.

Questo rapporto illustra i molteplici aspetti di questa trasformazione e analizza le implicazioni tecnologiche, organizzative ed economiche derivanti dall'integrazione dell'ingegneria immersiva e del lavoro collaborativo nel metaverso industriale. Ci avvaliamo di spunti tratti da attuali iniziative di ricerca e progetti industriali pionieristici per tracciare un quadro completo delle opportunità e delle sfide che questo sviluppo presenta.

Adatto a:

• L'ingegneria immersiva sta prendendo il sopravvento sul metaverso? Siemens e Sony sono in prima linea.

Fondamenti tecnologici dell'ingegneria immersiva nel metaverso

Il metaverso industriale si basa su una serie di tecnologie chiave che, combinate, consentono una dimensione completamente nuova nello sviluppo e nella produzione dei prodotti. Al centro di questa rivoluzione tecnologica c'è l'ingegneria immersiva, che consente a ingegneri e progettisti di immergersi in ambienti virtuali e interattivi e di interagire con modelli e simulazioni digitali come se fossero reali.

Ecosistemi XR interconnessi come base infrastrutturale

Un prerequisito fondamentale per la realizzazione del metaverso industriale è la disponibilità di ecosistemi XR (Realtà Estesa) ad alte prestazioni e interconnessi (XR sta per Realtà Estesa, un termine generico che comprende Realtà Virtuale, Realtà Aumentata e Realtà Mista). I visori per la realtà virtuale tradizionali, pur essendo già affermati in molti settori, spesso raggiungono i loro limiti nelle applicazioni industriali più complesse. È qui che entra in gioco lo sviluppo di infrastrutture XR avanzate che vadano oltre i semplici display montati sulla testa.

Iniziative come INSTANCE del Fraunhofer IAO illustrano la strada verso il futuro. Qui, si sta creando un'infrastruttura hardware e software intersettoriale, basata su sistemi complessi. Al posto dei visori VR, vengono utilizzati proiettori ad alta risoluzione, potenti architetture grafiche in tempo reale e sistemi di tracciamento precisi. Questi laboratori XR in rete consentono a team dislocati in diverse sedi di interagire simultaneamente e in tempo reale con prototipi virtuali identici.

Un esempio lampante di questo sviluppo sono i cosiddetti ambienti CAVE (Cave Automatic Virtual Environments), come quelli utilizzati presso il Center for Virtual Engineering. Queste sale utilizzano proiezioni 4K ad alta luminosità per creare visualizzazioni immersive a 360° che immergono completamente l'utente nel mondo virtuale. Il tracciamento preciso cattura i movimenti dell'utente e consente un'interazione intuitiva con l'ambiente virtuale, superando di gran lunga le capacità dei visori VR convenzionali.

Il vantaggio di questi ecosistemi XR in rete risiede nella loro capacità di rappresentare ambienti virtuali altamente complessi, consentendo al contempo la collaborazione tra team distribuiti. Ingegneri e progettisti possono avere la sensazione di lavorare insieme su un prototipo fisico, anche se si trovano in luoghi diversi. Questo non solo accelera i processi di sviluppo, ma promuove anche la creatività e l'innovazione, poiché i team possono scambiare idee e sviluppare soluzioni insieme in modo più efficace.

Ibridazione di sistemi CAD/PLM e interfacce XR

Un altro fattore critico di successo per l'ingegneria immersiva nel metaverso industriale è la perfetta integrazione degli strumenti e dei sistemi di ingegneria esistenti negli ambienti di lavoro virtuali. In particolare, la connessione bidirezionale dei sistemi CAD (Computer-Aided Design) e PLM (Product Lifecycle Management) alle interfacce XR è di fondamentale importanza.

I sistemi CAD sono al centro dello sviluppo prodotto moderno. Vengono utilizzati per creare modelli 3D di componenti, assiemi e prodotti completi. I sistemi PLM, invece, gestiscono l'intero ciclo di vita del prodotto, dal concept iniziale allo sviluppo e alla produzione, fino alla manutenzione e allo smaltimento. L'integrazione di questi sistemi nel metaverso industriale consente di generare prototipi virtuali direttamente dai dati CAD e di collegarli in tempo reale alle informazioni provenienti dal sistema PLM.

Un esempio di questo sviluppo è NX Immersive Designer di Siemens, sviluppato in collaborazione con Sony. Questa soluzione dimostra come i dati dei modelli 3D parametrici provenienti dal sistema CAD NX possano essere trasferiti senza soluzione di continuità agli occhiali per realtà mista di Sony. La caratteristica principale è la comunicazione bidirezionale: le modifiche di progettazione apportate nell'ambiente virtuale vengono sincronizzate con il sistema PLM in tempo reale.

Questo cosiddetto approccio "a ciclo chiuso" elimina le interruzioni dei supporti e la necessità di trasferire manualmente i dati tra sistemi diversi. Consente inoltre di fornire palette di strumenti sensibili al contesto nell'ambiente virtuale. Ciò significa che gli strumenti e le funzioni disponibili all'utente nell'ambiente XR si adattano dinamicamente alle attività di ingegneria in corso. Ad esempio, per una revisione di progetto sono necessari strumenti diversi rispetto alla pianificazione dell'assemblaggio o alla simulazione della manutenzione.

L'ibridazione dei sistemi CAD/PLM e delle interfacce XR rappresenta quindi un passo fondamentale per rendere il metaverso industriale parte integrante del flusso di lavoro ingegneristico. Permette a ingegneri e progettisti di continuare a utilizzare strumenti e processi a loro familiari in un ambiente immersivo e collaborativo, beneficiando al contempo dei vantaggi della tecnologia XR.

Ambienti di simulazione fisicamente accurati

Un altro aspetto importante dell'ingegneria immersiva nel metaverso è la capacità di eseguire simulazioni fisicamente accurate in ambienti virtuali. I progressi in settori come i motori di ray-tracing e le simulazioni fisiche consentono di rappresentare le proprietà dei materiali, il comportamento dei flussi, le sollecitazioni meccaniche e molti altri fenomeni fisici in tempo reale e con elevata precisione.

I motori di ray-tracing garantiscono una rappresentazione realistica di luci e ombre nell'ambiente virtuale. Questo è importante non solo per l'immersione visiva, ma anche per valutare aspetti progettuali come texture delle superfici, riflessi e colore. Le simulazioni fisiche, d'altra parte, consentono di studiare il comportamento degli oggetti virtuali in diverse condizioni. Ad esempio, è possibile simulare gli effetti di forze e carichi sui componenti, oppure analizzare il comportamento del flusso di liquidi e gas in sistemi complessi.

Il sistema AR3S di Holo-Lights esemplifica come simulazioni fisicamente accurate possano essere utilizzate nella realtà aumentata. In questo caso, i risultati dell'analisi agli elementi finiti (FEA), un metodo per il calcolo di sollecitazioni e deformazioni meccaniche, vengono sovrapposti direttamente come overlay olografici ai prototipi fisici. Ciò consente agli ingegneri di visualizzare e valutare immediatamente i risultati della simulazione nel contesto dell'oggetto reale.

NVIDIA Omniverse è un'altra piattaforma che guida questo sviluppo. Omniverse consente simulazioni multifisiche accelerate dalla GPU, che eseguono calcoli significativamente più velocemente rispetto ai tradizionali sistemi basati su CPU. Ciò porta a una sostanziale accelerazione dei cicli di iterazione nello sviluppo del prodotto. Gli ingegneri possono simulare e confrontare diverse varianti di progetto più rapidamente, con conseguente ottimizzazione dei prodotti e tempi di sviluppo più brevi. È stato dimostrato che l'utilizzo di tali tecnologie può ridurre i cicli di iterazione fino al 40%.

Le simulazioni fisicamente accurate nel metaverso industriale offrono quindi un enorme potenziale per rendere lo sviluppo dei prodotti più efficiente e di qualità superiore. Consentono di testare e ottimizzare virtualmente i prodotti prima di dover realizzare prototipi fisici. Ciò non solo consente di risparmiare tempo e costi, ma riduce anche il consumo di materiali, contribuendo così a uno sviluppo dei prodotti più sostenibile.

Modelli di lavoro collaborativo nel metaverso industriale

Il metaverso industriale non è solo una piattaforma tecnologica, ma anche un catalizzatore per nuove forme di collaborazione. Le possibilità immersive e interattive del metaverso aprono prospettive completamente nuove per la collaborazione di gruppo, indipendentemente dalla loro ubicazione fisica.

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• Per i team ibridi: fattori di successo delle piattaforme collaborative
• Quali vantaggi offrono le piattaforme collaborative rispetto ai modelli di lavoro tradizionali?

Paradigmi di interazione multimodale

I moderni sistemi XR si basano su paradigmi di interazione multimodale per consentire un utilizzo intuitivo e naturale degli ambienti virtuali. Invece dei tradizionali input da tastiera e mouse, vengono combinati diversi metodi di input, tra cui il controllo vocale, il riconoscimento dei gesti e il feedback tattile.

Il controllo vocale consente agli utenti di impartire comandi e interagire con l'ambiente virtuale semplicemente parlando. Il riconoscimento dei gesti cattura i movimenti delle mani e del corpo e li traduce in azioni nel mondo virtuale. Il feedback tattile fornisce sensazioni tattili, ad esempio attraverso i motori a vibrazione nei controller o guanti speciali. Questo migliora l'immersione e consente un'interazione più precisa e naturale con gli oggetti virtuali.

La partnership tra Siemens e Sony dimostra l'integrazione di tali paradigmi di interazione multimodale nelle applicazioni industriali. Le loro soluzioni XR, ad esempio, utilizzano controller a 6 gradi di libertà (DoF), che consentono la manipolazione precisa di assiemi virtuali. 6DoF significa che i controller possono rilevare i movimenti in sei gradi di libertà: avanti/indietro, sinistra/destra, alto/basso e rotazione attorno a tutti e tre gli assi. Ciò consente un controllo altamente intuitivo e preciso all'interno dell'ambiente virtuale.

Inoltre, i sistemi di eye tracking sono integrati per catturare la direzione dello sguardo e l'attenzione degli utenti. L'eye tracking può essere utilizzato in varie applicazioni, come l'analisi della distribuzione dell'attenzione all'interno dei team di progettazione. Valutando i dati dello sguardo, è possibile determinare quali aree di un prototipo virtuale vengono osservate con maggiore intensità e dove potrebbero risiedere potenziali problemi di progettazione o opportunità di ottimizzazione.

La multimodalità dei moderni sistemi XR contribuisce significativamente a ridurre i tempi di formazione per i nuovi utenti e ad aumentare l'accettazione della tecnologia. È stato dimostrato che i tempi di formazione possono essere ridotti in media del 60% rispetto alle interfacce VR tradizionali. Questo è particolarmente importante negli ambienti industriali, dove un gran numero di dipendenti con background e conoscenze pregresse diversificate spesso deve lavorare con i sistemi.

Collaborazione asincrona tramite avatar basati sull'intelligenza artificiale

Un altro entusiasmante sviluppo nell'ambito dei modelli di lavoro collaborativo nel metaverso industriale è l'uso dell'intelligenza artificiale (IA) a supporto della collaborazione asincrona. La collaborazione asincrona significa che i membri del team non devono lavorare a un progetto contemporaneamente e nella stessa sede. Questo è particolarmente rilevante per i team distribuiti a livello globale e per i progetti che si estendono su fusi orari e orari di lavoro diversi.

Gli avatar basati sull'intelligenza artificiale possono svolgere un ruolo chiave in questo contesto. Si tratta di rappresentazioni digitali dei membri del team che possono agire nell'ambiente virtuale in assenza delle persone reali. Questi avatar possono, ad esempio, registrare decisioni, monitorare attività e generare raccomandazioni di azione basate sui dati storici delle interazioni.

AVEVA, un fornitore di software industriale, sta conducendo un'intensa ricerca sullo sviluppo di tali avatar basati sull'intelligenza artificiale. La loro ricerca dimostra che gli avatar basati sull'intelligenza artificiale possono aumentare significativamente la coerenza nei progetti di sviluppo intercontinentali. È stato riportato che è possibile ottenere aumenti di coerenza fino al 35%. Questo perché gli avatar basati sull'intelligenza artificiale possono superare le barriere culturali e temporali, ad esempio documentando informazioni e decisioni in un formato standardizzato e rendendole accessibili a tutti i membri del team, indipendentemente dalla loro posizione o dal fuso orario.

Gli avatar basati sull'intelligenza artificiale possono anche contribuire a prevenire la perdita di conoscenze e garantire la continuità del progetto. Se un membro del team si assenta o va in vacanza, il suo avatar basato sull'intelligenza artificiale può continuare a svolgere le attività e garantire che informazioni e decisioni importanti non vadano perse.

È importante sottolineare che gli avatar basati sull'intelligenza artificiale non sono pensati per sostituire i dipendenti umani. Piuttosto, sono pensati per fungere da strumenti di supporto che migliorano l'efficienza e l'efficacia della collaborazione e consentono ai team di lavorare insieme con successo, anche in ambienti complessi e distribuiti.

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Database di conoscenza adattivi al contesto

Un altro aspetto importante dei modelli di lavoro collaborativo nel metaverso industriale è l'integrazione di database di conoscenza adattabili al contesto. Progetti di ingegneria complessi generano enormi quantità di informazioni e dati, tra cui modelli CAD, schede tecniche dei materiali, standard, linee guida, informazioni su progetti precedenti e molto altro. La sfida consiste nel rendere queste informazioni disponibili ai dipendenti interessati al momento giusto e nel contesto giusto.

I knowledge graph integrati possono offrire una soluzione in questo caso. I knowledge graph sono reti semantiche che rappresentano le informazioni sotto forma di nodi e archi e descrivono le relazioni tra diversi elementi informativi. Nel contesto del metaverso industriale, i knowledge graph possono, ad esempio, collegare modelli CAD con standard, schede tecniche dei materiali e informazioni storiche sui progetti.

DXC Technology, un'azienda di servizi IT, utilizza ambienti metaversi per visualizzare questi dati contestualmente come sovrapposizioni olografiche. Quando un ingegnere visualizza un componente specifico nell'ambiente virtuale, vengono automaticamente visualizzate le informazioni rilevanti dal knowledge graph, come le specifiche dei materiali, le linee guida di produzione o i risultati di test precedenti.

È stato dimostrato che l'utilizzo di database di conoscenza adattivi al contesto può ridurre il tasso di errore nelle revisioni progettuali fino al 28%. Questo perché gli ingegneri possono accedere alle informazioni rilevanti in modo più rapido e semplice, consentendo loro di prendere decisioni più consapevoli.

Inoltre, gli algoritmi di apprendimento automatico possono essere utilizzati per analizzare le interazioni degli utenti nell'ambiente virtuale e suggerire proattivamente informazioni rilevanti. Ad esempio, se un ingegnere cerca frequentemente standard specifici o dati sui materiali, il sistema può automaticamente portare queste informazioni in primo piano o persino visualizzarle proattivamente prima ancora che l'utente debba cercarle.

I database di conoscenze adattivi al contesto nel metaverso industriale aiutano quindi a gestire il sovraccarico di informazioni e a garantire che ingegneri e progettisti abbiano accesso alle informazioni di cui hanno bisogno in ogni momento, consentendo loro di lavorare in modo più efficiente e senza errori.

Implicazioni economiche e sviluppo del mercato

L'integrazione dell'ingegneria immersiva e del lavoro collaborativo nel metaverso industriale non è solo tecnologicamente entusiasmante, ma promette anche significativi vantaggi economici. Lo sviluppo del mercato in questo settore è dinamico e si stanno delineando promettenti prospettive di crescita.

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Ricerca di mercato e innovazione: perché il metaverso sta trasformando l'industria

Le società di ricerche di mercato come ABI Research prevedono una crescita impressionante per il mercato del metaverso industriale, stimando un tasso di crescita annuo composto (CAGR) del 32,05% fino al 2034. Le aziende si stanno concentrando sempre di più su implementazioni snelle con un ritorno sull'investimento (ROI) chiaro e a breve termine.

Uno studio di Deloitte individua tre principali gruppi di strategie di investimento nel metaverso industriale:

Gemelli digitali

Circa il 45% delle aziende dà priorità agli investimenti nei gemelli digitali. I gemelli digitali sono rappresentazioni virtuali di oggetti, processi o sistemi fisici. Consentono alle aziende di simulare, analizzare e ottimizzare le proprie operazioni reali nel mondo virtuale.

Strumenti di collaborazione basati sull'intelligenza artificiale

Circa il 30% delle aziende si affida a strumenti di collaborazione basati sull'intelligenza artificiale. Questi strumenti sono pensati per migliorare il lavoro di squadra, supportare la gestione della conoscenza e ottimizzare i processi decisionali.

Possiedi ecosistemi XR

Circa il 25% delle aziende sta sviluppando i propri ecosistemi XR. Ciò include la creazione di infrastrutture hardware e software per l'ingegneria immersiva e le applicazioni collaborative nel metaverso.

La partnership tra Siemens e Sony esemplifica come le alleanze strategiche possano ridurre i costi di sviluppo nel metaverso industriale. Condividendo la tecnologia e sfruttando le competenze, le aziende possono mettere in comune le proprie risorse e accelerare l'innovazione. Si stima che tali partnership riducano i costi di sviluppo fino al 40%.

Analisi del ritorno sull'investimento (ROI)

Gli investimenti in ingegneria immersiva e tecnologie collaborative nel metaverso industriale si rivelano vantaggiosi per le aziende sotto molti aspetti. Numerosi studi e progetti di settore dimostrano il ROI positivo di queste tecnologie.

Un vantaggio fondamentale è la riduzione dei prototipi fisici e dei cicli di test grazie alla prototipazione virtuale. Utilizzando simulazioni e modelli virtuali, i prodotti possono essere testati e ottimizzati in modo approfondito prima di dover realizzare prototipi fisici. È stato dimostrato che la prototipazione virtuale riduce in media il numero di cicli di test fisici del 62%. Ciò consente di risparmiare non solo sui costi dei materiali, ma anche sui preziosi tempi di sviluppo.

Anche le revisioni multidisciplinari simultanee in ambienti virtuali contribuiscono ad accelerare lo sviluppo del prodotto. La possibilità per team di diverse discipline di rivedere e discutere simultaneamente e in modo collaborativo i prototipi virtuali rende i processi di coordinamento più efficienti e le decisioni più rapide. È stato dimostrato che tali revisioni simultanee possono ridurre il time-to-market fino al 35%.

"Iguversum" di Igus, azienda produttrice di prodotti in plastica, dimostra i potenziali risparmi ottenuti grazie ai test di automazione virtualizzati. Igus utilizza ambienti virtuali per pianificare, testare e ottimizzare i sistemi di automazione. Secondo quanto riportato, Igus realizza un risparmio annuo di 780.000 euro grazie all'utilizzo di Iguversum, riducendo al contempo i costi di viaggio dell'89%.

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Burckhardt Compression, produttore di sistemi di compressione, utilizza la realtà aumentata (AR) per la manutenzione delle sue apparecchiature. Le istruzioni di manutenzione supportate dalla realtà aumentata e il supporto remoto consentono interventi di manutenzione più efficienti ed efficaci. Burckhardt Compression ha registrato un aumento del 43% della disponibilità delle apparecchiature grazie alla manutenzione supportata dalla realtà aumentata.

Questi esempi dimostrano che il ROI dell'ingegneria immersiva e delle tecnologie collaborative nel metaverso industriale è significativo in diverse aree applicative e settori. I vantaggi spaziano dal risparmio di costi e tempi al miglioramento della qualità e all'aumento della disponibilità degli impianti.

Nuovi modelli di business e catene del valore

Lo sviluppo del metaverso industriale non solo porta a guadagni di efficienza e risparmi sui costi nei modelli di business esistenti, ma apre anche la strada a modelli di business e catene del valore completamente nuovi.

Un esempio di ciò sono le piattaforme Metaverse-as-a-Service, che offrono accesso a pagamento a risorse di simulazione di fascia alta. L'accesso a costosi software e hardware di simulazione può rappresentare un ostacolo importante, soprattutto per le piccole e medie imprese (PMI). Le piattaforme Metaverse-as-a-Service consentono a queste aziende di utilizzare le risorse di simulazione in modo conveniente e on-demand, senza dover effettuare ingenti investimenti iniziali.

"XR now" di Holo-Light è un esempio di tale piattaforma. XR offre ora accesso a pagamento alle risorse di supercalcolo per applicazioni XR. Si dice che le aziende possano accedere alle risorse di supercalcolo a partire da soli 0,12 euro per ora GPU. Questo ha un potenziale dirompente, in particolare per le piccole e medie imprese (PMI), poiché consente anche alle aziende più piccole di condurre simulazioni complesse e beneficiare dei vantaggi dell'ingegneria immersiva.

Allo stesso tempo, si stanno sviluppando servizi di consulenza specializzati per l'integrazione della XR nei processi PLM esistenti. L'introduzione dell'ingegneria immersiva e delle tecnologie del metaverso nelle aziende richiede spesso profondi cambiamenti nei processi, nelle strutture e nelle competenze. Le società di consulenza supportano le aziende nella gestione di questa trasformazione. Si prevede che il mercato di tali servizi di consulenza raggiungerà un volume di 12,4 miliardi di euro entro il 2026.

Lo sviluppo del metaverso industriale crea quindi non solo nuove opportunità per le aziende di migliorare i propri prodotti e processi, ma anche per le nuove aziende di sviluppare servizi e modelli di business innovativi.

Il futuro della collaborazione: come OpenXRT e Blockchain stanno plasmando il metaverso industriale

Nonostante il grande potenziale del metaverso industriale, esistono anche sfide e fattori critici di successo che le aziende devono considerare durante l'implementazione.

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Interoperabilità e standardizzazione

Una delle sfide più grandi è l'eterogeneità dei formati XR e dei sistemi CAD. Esiste una moltitudine di formati di file, protocolli di tracciamento e motori fisici diversi, spesso incompatibili tra loro. Ciò complica lo scambio di dati e la collaborazione tra sistemi e piattaforme diversi.

Per affrontare questa sfida, le iniziative di standardizzazione sono cruciali. Il Fraunhofer IAO, ad esempio, sta lavorando a uno standard "OpenXRT" che mira a unificare formati di file, protocolli di tracciamento e motori fisici. L'obiettivo è creare uno standard aperto e interoperabile per le tecnologie XR in un contesto industriale.

I test iniziali con lo standard OpenXRT mostrano risultati promettenti. I report indicano che i tempi di conversione dei dati possono essere ridotti fino al 70%, mentre l'accuratezza del modello è migliorata del 92%. Un tale standard semplificherebbe significativamente lo scambio di dati tra diversi sistemi XR e strumenti di ingegneria, aumentando così l'efficienza dei processi di sviluppo.

Sicurezza dei dati in ambienti distribuiti

Un altro aspetto importante è la sicurezza dei dati negli ambienti distribuiti. Nel metaverso industriale, dati di progettazione sensibili e informazioni di produzione vengono spesso scambiati tra sedi e partner diversi. È quindi fondamentale garantire che questi dati siano protetti da accessi e manipolazioni non autorizzati.

Soluzioni basate su blockchain come "Industrial Data Space" di Siemens offrono approcci promettenti in questo ambito. L'Industrial Data Space consente uno scambio di dati sicuro e sovrano tra le aziende. Utilizzando la tecnologia blockchain e le prove a conoscenza zero, garantisce che i dati sensibili possano essere visualizzati e utilizzati solo da soggetti autorizzati, tutelando al contempo la privacy.

I token di dati crittografati consentono di concedere diritti di accesso temporanei a partner esterni senza esporre completamente il sistema PLM centrale. Ciò è particolarmente importante per la collaborazione con fornitori e prestatori di servizi che potrebbero aver bisogno di accedere a determinati dati solo per un periodo di tempo limitato.

La sicurezza e la privacy dei dati sono quindi fattori chiave per l'accettazione e l'utilizzo del metaverso industriale nelle aziende. Solidi concetti e tecnologie di sicurezza sono essenziali per conquistare la fiducia delle aziende in queste nuove tecnologie e garantire la protezione dei dati sensibili.

Sviluppo delle competenze e gestione del cambiamento

L'introduzione dell'ingegneria immersiva e delle tecnologie del metaverso richiede non solo adeguamenti tecnologici, ma anche uno sviluppo completo delle competenze e un'efficace gestione del cambiamento. I dipendenti devono essere formati per lavorare con le nuove tecnologie e preparati ai nuovi modi di lavorare.

DXC Technology presenta programmi di formazione di 200 ore specificamente pensati per le esigenze del metaverso industriale. Questi programmi forniscono sia competenze tecniche nell'utilizzo di sistemi XR e software di simulazione, sia competenze trasversali collaborative essenziali per lavorare in team virtuali.

In questi programmi di formazione vengono utilizzati elementi di gamification per aumentare la motivazione e il coinvolgimento dei partecipanti. È stato dimostrato che la gamification aumenta significativamente il tasso di completamento dei programmi di formazione. Rispetto alla formazione tradizionale, dove il tasso di completamento si attesta spesso intorno al 67%, i programmi di formazione supportati da realtà virtuale con elementi di gamification raggiungono tassi di completamento fino all'89%.

Allo stesso tempo, è importante istituzionalizzare il cambiamento culturale che accompagna l'introduzione del metaverso industriale. Uno studio del MLC (Manufacturing Leadership Council) mostra che il 68% delle aziende manifatturiere sta istituendo dipartimenti dedicati al metaverso per plasmare attivamente questo cambiamento culturale e guidare l'integrazione delle nuove tecnologie.

Lo sviluppo delle competenze e la gestione del cambiamento sono quindi fattori di successo cruciali per l'implementazione del metaverso industriale. Le aziende devono investire nella formazione e nell'aggiornamento continuo dei propri dipendenti e promuovere una cultura aziendale che supporti l'apertura all'innovazione e a nuovi modi di lavorare.

Il calcolo quantistico nel metaverso industriale: simulazioni del futuro

Lo sviluppo del metaverso industriale è ancora nelle sue fasi iniziali e stanno già emergendo interessanti prospettive future e priorità di ricerca che aumenteranno ulteriormente il potenziale di queste tecnologie.

Sistemi XR neuroadattivi

Un promettente ambito di ricerca è quello dei sistemi neuroadattivi XR basati su interfacce cervello-computer (BCI). Le BCI consentono la comunicazione diretta tra il cervello umano e un computer. Nel contesto del metaverso industriale, le BCI potrebbero essere utilizzate per integrare i segnali cognitivi direttamente nei processi di progettazione e rendere l'interazione con gli ambienti virtuali ancora più intuitiva ed efficiente.

I primi prototipi del Fraunhofer IAO stanno già dimostrando il potenziale dei sistemi neuroadattivi a risonanza magnetica (XR). Questi sistemi leggono i dati EEG (elettroencefalogramma) per rilevare i livelli di stress nelle riunioni virtuali e regolare automaticamente la luminosità ambientale. L'obiettivo è ottimizzare le condizioni di lavoro negli ambienti virtuali e ridurre il carico cognitivo degli utenti.

Sony sta sperimentando sistemi basati sulla fMRI (risonanza magnetica funzionale) che catturano le preferenze di progettazione inconsce e le utilizzano come input per i sistemi di intelligenza artificiale generativa. Sulla base di queste preferenze, l'intelligenza artificiale generativa può quindi generare automaticamente suggerimenti di progettazione, accelerando e migliorando il processo di progettazione.

I sistemi neuroadattivi XR hanno il potenziale per cambiare radicalmente il modo in cui interagiamo con gli ambienti virtuali e abilitare nuove forme di interazione uomo-computer. Tuttavia, sono necessarie molte più ricerche per portare queste tecnologie sul mercato e affrontare le questioni etiche legate all'uso dei dati cerebrali.

Calcolo quantistico per simulazioni in tempo reale

Un'altra promettente prospettiva futura è l'uso del calcolo quantistico per simulazioni in tempo reale nel metaverso industriale. I computer quantistici sfruttano i principi della meccanica quantistica per risolvere determinati compiti computazionali in modo significativamente più rapido rispetto ai computer classici.

La combinazione di simulatori quantistici con la visualizzazione XR potrebbe ridurre i tempi di calcolo per complesse analisi di flusso o simulazioni di materiali da settimane a minuti. Ciò accelererebbe significativamente i cicli di iterazione nello sviluppo del prodotto e amplierebbe le possibilità di test e ottimizzazione virtuali.

I progetti di ricerca presso l'ETH di Zurigo stanno ottenendo i primi successi nella previsione quantistica della fatica dei materiali. I risultati di queste simulazioni possono essere visualizzati come mappe olografiche dei danni e utilizzati nel metaverso industriale per testare virtualmente la durata e l'affidabilità dei componenti.

Il calcolo quantistico ha il potenziale per rivoluzionare le tecnologie di simulazione nel metaverso industriale e aprire aree applicative completamente nuove. Tuttavia, il calcolo quantistico è ancora in una fase iniziale di sviluppo e ci vorrà del tempo prima che questa tecnologia possa essere ampiamente utilizzata in applicazioni industriali.

Potenziale di sostenibilità attraverso fabbriche virtuali

Il metaverso industriale offre anche un notevole potenziale di sostenibilità. I ​​gemelli digitali consentono una pianificazione ottimizzata dal punto di vista energetico degli impianti di produzione già in fase di progettazione. Simulando diversi scenari di produzione e flussi energetici, le aziende possono ottimizzare il consumo energetico dei propri stabilimenti e preservare le risorse.

FREYR, produttore di celle per batterie, utilizza simulazioni di gigafactory per ridurre il consumo energetico dei suoi impianti di produzione. Secondo quanto riportato, FREYR può ridurre il consumo energetico del 23% attraverso il bilanciamento virtuale delle linee di produzione.

Le simulazioni logistiche basate sull'intelligenza artificiale nel metaverso industriale possono anche contribuire a migliorare la sostenibilità delle supply chain. Ottimizzando i percorsi di trasporto e i magazzini, le aziende possono ridurre le emissioni di CO2 nella loro supply chain. È stato dimostrato che le simulazioni logistiche basate sull'intelligenza artificiale possono ridurre le emissioni di CO2 nella supply chain in media del 18%.

Le fabbriche virtuali nel metaverso industriale consentono alle aziende di pianificare, simulare e ottimizzare i processi produttivi senza consumare risorse fisiche. Ciò contribuisce a una produzione più sostenibile e supporta le aziende nei loro sforzi per ridurre il proprio impatto ambientale.

Sintesi e raccomandazioni per l'azione

L'analisi dimostra che l'ingegneria immersiva nel metaverso industriale non è una visione futuristica, ma una leva operativa per innovazioni critiche per la competitività. Le aziende che abbracciano strategicamente questo sviluppo possono ottenere vantaggi significativi e posizionarsi all'avanguardia in una nuova era dell'ingegneria.

Ciò porta alle seguenti raccomandazioni per i decisori aziendali:

Perseguire strategie di implementazione incrementali

Inizia con casi d'uso chiaramente definiti che promettono un rapido ROI. Le revisioni virtuali del progetto o la manutenzione supportata dalla realtà aumentata sono ottimi punti di partenza per acquisire esperienza iniziale e promuovere l'accettazione all'interno dell'azienda.

Istituire centri di competenza interdisciplinari

Crea team che riuniscano esperti di IT, ingegneria meccanica e scienze cognitive. Questi team possono sviluppare soluzioni di Realtà Aumentata incentrate sull'utente, su misura per le esigenze specifiche dell'azienda.

Dare priorità agli ecosistemi aperti

Affidatevi a standard aperti e architetture modulari che garantiscono flessibilità e adattabilità attraverso interfacce API. Ciò consente una rapida integrazione delle nuove generazioni tecnologiche ed evita il lock-in con un singolo fornitore.

Implementare linee guida etiche per la collaborazione nell'ambito dell'intelligenza artificiale

Sviluppare linee guida chiare per l'uso dell'IA in ambienti collaborativi. La trasparenza nei processi decisionali algoritmici e la supervisione umana sono essenziali per creare fiducia e ridurre al minimo i rischi etici.

Collaborativo, immersivo e trasformativo

Lo sviluppo del metaverso industriale dipenderà in modo significativo dalla misura in cui le tecnologie immersive saranno concepite non come strumenti isolati, ma come componente integrante di catene del valore interconnesse. Le aziende che affronteranno questa trasformazione in modo strategico e terranno conto delle raccomandazioni sopra menzionate saranno in grado di sfruttare appieno il potenziale del metaverso industriale e di assicurarsi un vantaggio competitivo decisivo. Il futuro dell'ingegneria è iniziato, ed è immersivo, collaborativo e trasformativo.

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