Human-Centered Design, Human Factors & Ergonomics

Descrizione

Oggi, per migliorare la propria competitività, le aziende devono puntare al miglioramento continuo della qualità dei loro prodotti, servizi, personale, processi e ambiente. Al fine di miglioare la qualità dei processi, è di fondamentale importanza adottare tutte le misure volte ad incrementare il benessere dei lavoratori. La riduzione dei fattori di rischio di disturbi muscolo-scheletrici nei lavoratori può permettere di ridurre i costi attesi e di miglioare l’efficienza di processo, grazie anche alla riduzione dell'assenteismo e delle interruzioni meno frequenti. Gli approcci tradizionali si basano sul monitoraggio delle criticità e sull'introduzione di azioni di ottimizzazione. Per garantire la sicurezza dei lavoratori e prevenire potenziali rischi al fine di ridurre concretamente infortuni e altre malattie dei lavoratori, occorre tenere conto dei fattori umani nella progettazione dell'ambiente di lavoro e nella pianificazione dei processi. A tal fine, l'utilizzo delle tecnologie di Realtà Virtuale (VR) e di Realtà Aumentata (AR) può creare spazi immersivi e interattivi dove gli utenti reali possono simulare le azioni dei lavoratori con un alto livello di presenza e realismo, a seconda delle tecnologie di monitoraggio e interazione utilizzate. Tuttavia, la determinazione di quali tecnologie siano più adatte per supportare la progettazione degli ambienti e delle postazioni di lavoro, così come la verifica e la gestione degli effettivi livelli di rischio durante l’attività lavorativa, in base alle caratteristiche dello specifico contesto applicativo, rimane ancora un punto aperto per la ricerca. In questo ambito l’attività di ricerca si concentra principalmente sui seguenti obiettivi:

  • Benchmark dei metodi e strumenti per la valutazione dell’ergonomia delle postazioni di lavoro e delle tecnologie (anche di realtà virtuale) per l’acquisizione/simulazione delle attività dell’operatore per supportare la determinazione e il monitoraggio dei potenziali rischi di malattie e disturbi muscolo-scheletrici, anche in tempo reale, in base alle caratteristiche dello specifico processo produttivo (1, 2). 
  • Studio di applicazioni di tecnologie di realtà virtuale per: (a) monitorare on site in tempo reale il rischio di malattie e disturbi muscolo-scheletrici in base all’attività del lavoratore sulla postazione di lavoro; (b) consapevolizzare il lavoratore riguardo ai rischi connessi ad azioni/pratiche non corrette; (c) migliorare il training dell’operatore e fornire supporto durante le attività manuali (e.g., operazioni di assemblaggio, manutenzione, ecc.) e migliorare il controllo della correttezza dell’assemblaggio (3, 4, 5, 6).

La prototipazione virtuale (VP) può essere efficacemente impiegata anche per migliorare il processo di sviluppo prodotto. Essa rappresenta un’ottima soluzione per supportare l’implementazione di processi di sviluppo prodotto basati sull’approccio Human-Centered Design, in quanto permette di comunicare in modo efficace il “Design Intent” all’utente finale anche nella fase di Conceptual Design. La comprensione dei vantaggi del VP, in particolare nella progettazione dell'interazione uomo-macchina, da parte delle aziende e l’abbassamento dei prezzi che ha reso tali tecnologie facilmente disponibili, hanno favorito la loro diffusione negli ultimi anni. Tuttavia, è necessario comprendere meglio che cos'è realmente il VP, quali caratteristiche deve possedere per essere utilizzato al meglio nei vari ambiti applicativi, come si differenzia dalla prototipazione fisica, e come può impiegato per consentire di raccogliere opinioni degli ut

  • Benchmack delle tecnologie di realtà virtuale (VR/AR/MR) al fine di determinare quelle più adatte per supportare la costruzione di prototipi virtuali volti alla valutazione dell’ergonomica fisica e dell’usabilità di prodotto, anche mediante test con utenti finali (7, 8). 
  • Sviluppo di prototipi virtuali mediante l’applicazione di varie tecnologie di X-reality (VR/AR/MR) per la valutazione dell’ergonomia fisica e cognitiva del prodotto in diversi ambiti industriali (elettrodomestici, dispositivi mobile, ecc.) (9, 10)
  • Studio e definizione di protocolli sperimentali per la valutazione e dell’usabilità delle interfacce uomo-macchina. I protocolli sviluppati sono stati applicati in numerosi casi studio reali in diversi ambiti industriali (telecomandi, dispositivi mobile, ecc.) (11, 12).

Laboratori

Le attività di ricerca vengono svolte nel laboratorio di Virtual Reality e Virtual Prototyping.

Pubblicazioni
  1. Mengoni, M., Matteucci, M., Raponi, D., 2017. A Multipath Methodology to Link Ergonomics, Safety and Efficiency in Factories, Procedia Manufacturing, Volume 11, pp. 1311-1318 (Scopus: 2-s2.0-85029849442, DOI: 10.1016/j.promfg.2017.07.259, ISSN: 23519789).
  2. Ceccacci, S., Matteucci, M., Peruzzini, M., Mengoni., M. (in press) A multipath methodology to promote ergonomics, safety and efficiency in agile factories. International Journal of Agile Systems and Management (In press, Indexing in Scopus).
  3. Mengoni, M., Peruzzini, M., Mandorli, F., Bordegoni, M., Caruso, G. (2008), Performing ergonomic analysis in virtual environments: A structured protocol to assess humans interaction, Proceedings of the ASME Design Engineering Technical ConferenceVolume 3, Issue PARTS A AND B, pp. 1461-1472 (scopus: 2-s2.0-81155123745, DOI: 10.1115/DETC2008-49160, ISBN: 978-079184327-7).
  4. Matteucci, M., Raponi, D., Peruzzini, M., Mengoni, M., 2017, Tangible Augmented Reality model to support manual assembly, Proc. of the 13th ASME/IEEE International Conference on Mechatronic & Embedded Systems & Applications, August 6-9, Cleveland, Ohio, USA (Scopus: 2-s2.0-85034964253, DOI: 10.1115/DETC2017-67742, ISBN: 978-079185823-3).
  5. Mengoni, M., Ceccacci, S., Generosi, A., Leopardi, A. (2018) Spatial Augmented Reality: an application for human work in smart manufacturing environment, Procedia Manufacturing, Vol. 17, pp. 476-483 (Scopus: 2-s2.0-85060438860, DOI: 10.1016/j.promfg.2018.10.072, ISSN: 23519789).
  6. Ceccacci, S. Germani, M., Mengoni, M., 2012, How to use Virtual and Augmented Reality techniques to design high usable human-machine interfaces, in Designing inclusive systems: designing inclusion for real-world applications, Universal Access and Assistive Technology, eds. Clarkson P.J. et al., Springer-Verlag, UK London, pp.65-74. (Scopus: 2-s2.0-84900549401. DOI: 10.1007/978-1-4471-2867-0-7, ISBN 987-1-4471-28663).
  7. Mengoni, M., Germani, M., 2008, Interacting with Virtual Prototypes Coherently with Design Intent, Design Computing and Cognition ’08, J. Gero and A. Goel, Eds., Springer, pp.677-696, (Scopus: 2-s2.0-80052108037, WOS:000262457300035, ISBN 978-1-4020-8727-1).
  8. Mengoni, M., Germani, M., Peruzzini, M., 2009, Products experience: how can Virtual Prototyping improve usability testing?, Innovative developments in design and manufacturing – Advanced Research in Virtual and Rapid Prototyping, P.J. Bártolo et al., Eds., Taylor & Francis, pp. 505-514 (Scopus: 2-s2.0-78649887628. ISBN 978-0-415-41602-3).
  9. Mengoni, M., Peruzzini, M., 2010, Usability Assessment to Address Interaction Design: how to get it, in Nadau J.P. and Fischer X. (Eds), Research in Iteractive Design: Virtual, Interactive and Integrated Product Design and Manufacturing for Industrial Innovation, Vol. 3, Springer France, Paris. (ISBN-10: 2817801687).
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