Development and evaluation of a virtual reality application for maintenance training in the engineering and manufacturing industry

This work aims to propose a Virtual Reality application to support training for ordinary and preventive industrial maintenance. The aim is to exploit VR technology to improve the learning of a maintenance sequence of industrial machines. The second aim is to optimize times and costs associated with the authoring of instruction manuals and ordinary maintenance and training sessions. The reduced expenses are linked to downtime costs, lost production costs, staff training costs and costs related to components' damages due to inexperience of the operators. The application was developed starting from an industrial case study proposed by OCRIM (Officine CRemonesi Impianti Molitori), a company specialized in building wheat milling plants all over the world, which has highlighted several critical issues regarding the ordinary maintenance of some machineries and training of maintenance staff. The application is characterized by a non-immersive environment where the user can interact with objects in a realistic way through the movements of his hands and his head which are detected by a Kinect One sensor. Learning is achieved by highlighting the user's errors in real time during the training sessions, using a series of visual information useful to recognize the accuracy of his actions. The usability of the system and the benefits of this training method have been finally verified by a test with different kind of users. In addition it has been developed a solution addressing issues in managing of spare parts order.

Questo lavoro propone un'applicazione di Realtà Virtuale (VR) al fine di supportare la formazione per la manutenzione industriale ordinaria e preventiva. L'obiettivo è sfruttare la tecnologia di VR per migliorare l'apprendimento di una sequenza di manutenzione di macchine industriali, ottimizzando tempi e costi associati alla creazione di manuali di istruzione, alla manutenzione ordinaria e alle sessioni di formazione. Tali spese sono legate ai tempi di fermo macchina, ai costi di mancata produzione, ai costi di formazione del personale e ai costi relativi ai danni dei componenti dovuti all'inesperienza degli operatori. L'applicazione è stata sviluppata a partire da un caso industriale specifico proposto da OCRIM (Officine CRemonesi Impianti Molitori), azienda specializzata nella costruzione di impianti per la macinazione del grano in tutto il mondo, che ha evidenziato alcune criticità riguardanti la manutenzione ordinaria di alcuni macchinari e alla formazione del personale di manutenzione. L'applicazione è caratterizzata da un ambiente non immersivo in cui l'utente può interagire con gli oggetti e muovere i componenti in modo realistico attraverso i movimenti delle mani e della testa che vengono rilevati da un sensore Kinect One. L'apprendimento si ottiene evidenziando gli errori dell'utente in tempo reale durante le sessioni di formazione, utilizzando una serie di indicatori utili a riconoscere l'accuratezza delle proprie azioni. L'usabilità del sistema e i benefici di questo metodo di formazione sono stati verificati attraverso un test con diverse tipologie di utenti. Inoltre è stata sviluppata una soluzione per risolvere i problemi relativi alla gestione degli ordini dei pezzi di ricambio.