Dynamic generation of a virtual environment for a manufacturing system using WebGL technologies

In modern manufacturing industry, manufacturing systems are required to be flexible and reconfigurable due to the turbulent manufacturing environment and the strong competition among companies. The complexity of decisions to be made during design of manufacturing systems has made the need for comprehensive planning approach. In this context, virtual manufacturing is an evolving strategy that companies can use in order to introduce new products to the market faster and in a cost-effective way. Although there are available software tools for creating and manipulating 3D environments, they often fail to meet the needs of SMEs. The thesis is intended to push virtual environment technology to further facilitate widespread use by also non-IT professionals in a variety of application domains by offering two elements: First, the proposed approach uses game engine and online based environment to show 3D Content. The application is able to create realistic visualizations at run-time, leveraging sophisticated features offered by game engines without any cost. The virtual environment can be accessed from anywhere with only need of a web browser without the need of software installation. Second, this thesis presents an approach for the dynamic generation of virtual environments. The development starts with constructing semantic data model of the system and later automatically transforming customized data to the target programming language code to generate the virtual environment on browser. By using this approach, the virtual environment can be easily reconfigured saving much time and effort compared to step by step manual operation and decreasing the required expertise to build 3D environment.

Nell'industria manifatturiera moderna, data la natura turbolenta dell’ambiente di produzione e della forte concorrenza tra le aziende i sistemi di produzione, devono essere flessibili e riconfigurabili. La complessità delle decisioni da prendere durante la progettazione dei sistemi di produzione ha reso necessario un approccio di pianificazione globale. In questo contesto, la produzione virtuale è una strategia in evoluzione che le aziende possono utilizzare per introdurre più velocemente ed in modo economicamente vantaggioso nuovi prodotti sul mercato. Sebbene siano disponibili strumenti software per creare e manipolare ambienti 3D, spesso questi non riescono a soddisfare le esigenze delle PMI. La tesi ha lo scopo di promuovere la tecnologia dell'ambiente virtuale per facilitarne ulteriormente l'uso diffuso da parte di professionisti non IT in una varietà di domini applicativi, offrendo di fatto due elementi. Innanzitutto, l'approccio proposto utilizza il motore di gioco e l'ambiente online per mostrare contenuti 3D. L'applicazione è in grado di creare visualizzazioni realistiche in fase di esecuzione sfruttando le funzionalità sofisticate offerte dai motori di gioco, senza alcun costo. È possibile accedere all'ambiente virtuale da qualsiasi luogo con la sola necessità di un browser Web e senza la necessità di installare il software. In secondo luogo, questa tesi presenta un approccio per la generazione dinamica di ambienti virtuali. Lo sviluppo inizia con la costruzione del modello semantico dei dati del sistema e successivamente con la trasformazione automatica dei dati personalizzati nel linguaggio di programmazione di riferimento per generare l'ambiente virtuale sul browser. Utilizzando questo approccio, l'ambiente virtuale può essere facilmente riconfigurato: questo permette di risparmiare considerevolmente tempo ed impegno rispetto alle operazioni manuali passo-passo, con un conseguente abbassamento dell'esperienza richiesta per costruire l'ambiente 3D.