Design and development of a virtual reality environment for training operators on a drilling station

In a context of increasing digital transformation, Virtual Reality (VR) is progressively becoming more and more relevant in the industrial sector not only as a simulation tool but also as an innovative training solution. This thesis investigates how to create a VR training system that enables operators and technicians to work on a drilling station through an environment that teaches safety protocols, operational accuracy and procedural knowledge. The system aims to create interactive learning experiences which minimize risks and decrease downtime and resource usage. This project operates under Industry 4.0 principles which combine cyber-physical systems with automated processes and data analytics to redefine the way skills are acquired. The solution, built in Unity 6 and tested on Meta Quest 3 headset, combines industrial CAD models with a unified VR interface and multiple training modules including start-up procedures, emergency stop, troubleshooting and safety protocols. The training modules deliver step-by-step instructions while using visual effects to highlight components and enabling operators to directly interact with the machine control panel. The project underwent various testing phases with academic tutors who helped improve the system's realism, usability and training effectiveness. The thesis presents the obtained results while identifying current restrictions and suggests future improvements such as user performance monitoring, integration with real production data, and extension to other machines and procedures. Virtual reality demonstrates its potential as a secure training solution which enhances operator readiness and optimizes production workflows according to these research perspectives.

In un contesto di crescente trasformazione digitale, la Realtà Virtuale (VR) sta assumendo un ruolo sempre più rilevante nel settore industriale, non solo come strumento di simulazione, ma anche come soluzione innovativa per la formazione. Questa tesi esplora come sviluppare un sistema di training in VR che permetta a operatori e tecnici di lavorare su una stazione di foratura all’interno di un ambiente che insegna protocolli di sicurezza, accuratezza operativa e conoscenze procedurali. L’obiettivo del sistema è quello di creare esperienze di apprendimento interattive che riducano i rischi, i tempi di inattività e l’impiego di risorse. Il progetto si colloca all’interno dei principi di Industria 4.0, che combinano sistemi cyber-fisici con processi automatizzati e analisi dei dati per ridefinire le modalità di acquisizione delle competenze. La soluzione, realizzata in Unity 6 e testata con il visore Meta Quest 3, integra modelli CAD industriali con un’interfaccia VR unificata e diversi moduli di training, tra cui procedure di avviamento, arresto di emergenza, troubleshooting e protocolli di sicurezza. I moduli di formazione forniscono istruzioni passo-passo, utilizzando effetti visivi per evidenziare i componenti e consentendo agli operatori di interagire direttamente con il pannello di controllo della macchina. Il progetto ha attraversato diverse fasi di test con tutor accademici che hanno contribuito a migliorarne il realismo, l’usabilità e l’efficacia formativa. La tesi presenta i risultati ottenuti, ne evidenzia i limiti attuali e propone possibili sviluppi futuri, come il monitoraggio delle performance degli utenti, l’integrazione con dati reali di produzione e l’estensione ad altre macchine e procedure. La realtà virtuale dimostra così il suo potenziale come soluzione formativa sicura, in grado di incrementare la preparazione degli operatori e ottimizzare i flussi produttivi secondo queste prospettive di ricerca.