Innovative Application of High Level Architecture in Simulation Training-Networking for Equal opportunities in Transport

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1 Innovative Application of High Level Architecture in Simulation Training-Networking for Equal opportunities in Transport Agostino G. Bruzzone, DIP Università di Genova Via Opera Pia 15, Genova) - Italy agostino@itim.unige.it URL st.itim.unige.it Chiara Briano Liophant Simulation Club Via Molinero 1, Savona) - Italy liophant@itim.unige.it URL Matteo Brandolini, 3Bstudio Via Ricostruzione 7/5 Pietra Ligure (SV) - Italy tre_b_studio@libero.it URL Salvatore Capasso, Consorzio Formazione Logistica Intermodale Nuovo Porto di Voltri, Genova- Zattere, Venezia Marghera ) - Italy Capasso@cfli.it URL www1.cfli.it ABSTRACT This paper proposes a new project for developing a new generation of training equipment, based on simulation and virtual reality, devoted to support companies operating in logistics; the project includes the creation of simulators for crane operators and truck drivers reducing training costs and improving safety and efficiency. INTRODUZIONE Il progetto SI.TRA.NE.T. (Simulation Training- Networking for Equal opportunities in Transport), capitalizzando una lunga esperienza di addestramento su sistemi di simulazione acquisita dagli autori, tende ad impostare un sistema di training che innalzi la prevenzione esecutiva in attività ad alto rischio, come la movimentazione di carichi particolarmente pesanti con apparecchi di sollevamento (quali ad esempio le gru per container), rendendo nel contempo più semplice l accesso alla professione per categorie di persone che con difficoltà sarebbero inseribili o riqualificabili nelle specifiche aree di lavoro. La possibilita' di far ricorso a strumenti di questo genere, basati su queste tecnologie innovative, consente idealmente di ridurne sensibilmente i costi, consentendone una significativa estensione nel settore. Bisogna infatti notare che attualmente, per quanto riguarda i simulatori di gru portuali sono operativi pochissimi sistemi (1 in Italia a Genova su 2 disponibili nel paese, 1 in Francia a Le Havre, 2/3 in Olanda etc.) dato che il costo di riferimento e' dell'ordine di un milione di dollari per l'acquisto e di oltre 100,000 USD per la manutenzione; questo ovviamente restringe significativamente il potenziale mercato di utenti. Containerizzazione dell ACS In settori analoghi quali quelli delle gru su camion il problema si ripropone in maniera del tutto simile ed il rapporto tra il costo del sistema (sia di acquisto e gestione) e le capacita' finanziarie degli operatori limita la diffusione della simulazione nel settore; il caso dei simulatori di Camion e' emblematico: nonostante i notevoli risparmi ottenuti in Svizzera tramite la sperimentazione ed adozione di simulatori per addestrare i guidatori di autoveicoli pesanti dell'esercito la diffusione di questi strumenti risulta pressoche` nulla sul mercato privato e comunque proibitiva in termini economico-finanziario per gli utenti. Ovviamente per contro l'impiego di strumenti di questo genere consente di ridurre i costi di training (costi fondamentali in tutte quelle realta' ove risulta necessario garantire l'efficienza del servizio); notevolissimo ovviamente anche l'impatto sulla sicurezza, nonche` sulla produttivita' degli impianti reali che viene drasticamente ridotta durante l'uso per la formazione. Si e' quindi ritenuto che un fenomeno analogo a quello sperimentato negli anni novanta sui simulatori militari sia opportuno anche in queste applicazioni civili: realizzare un downsize dei simulatori riducendo i costi, eventualmente a scapito del livello di realismo/fidelity,

2 in modo da integrarli nel processo di formazione (in affiancamento ai simulatori full-scope), ma aumentandone la disponibilita' anche per sperimentare nuove funzionalita' (interazione fra i mezzi tramite simulazione distribuita). formazione ad un altro, sarà infatti possibile formare una più ampia popolazione di operatori in tutta Italia. Su tale strumento verranno inoltre implementate inoltre nuove tipologie di mezzi simulati finora mai introdotti. Questo rappresenta solo un primo passo del progetto SITRANET mentre il suo nucleo centrale ed innovativo e costituito dallo sviluppo di simulatori di nuova generazione, in grado di funzionare su PC, che sfruttino i moderni ambienti di synthetic environment e siano in grado di interagire con l operatore tramite interfacce apposite e tra di loro tramite opportune architetture (i.e. HLA High Level Architecture). I NUOVI SIMULATORI SITRANET Interno della cabina del simulatore gru Questo approccio consente di decongestionare i simulatori full scope, di sperimentare nuove metodologie di training cooperativo (i.e. due gru che sollevano insieme un carico) ed al tempo stesso di diffondersi efficacemente sul mercato delle potenziali aziende interessate. Ovviamente questo non significa ne` abbandonare la formazione sui veicoli reali, ne` dismettere i vecchi simulatori full-scope (che anzi nel progetto SITRANET vengono potenziati), ma piuttosto creare una struttura di training piu` flessibile ed efficace fortemente integrata. Per la nuova generazione di prodotti di simulazione di fascia Personal Computer (il cosiddetto downsizing) - si può stimare un mercato internazionale di estese dimensioni, oltre che uno domestico di interessante entità -, che possa far applicare le nuove architetture HLA anche nei campi operativi e non soltanto in quelli della Difesa. Lo standard di implementazione hardware prevederà flessibilità di impiego verso i sistemi di interfaccia, affinché queste integrazioni abbiano poi la massima diffusione possibile. Gli sviluppi dei nuovi simulatori SITRANET si basano su la realizzazione di un simulator downsize rispetto ai prodotti attualmente in uso e commercializzazione che consenta di costruire supporti per il training ad un costo decisamente inferiore a scapito del livello di realismo delle interfacce fornite (i.e. no-motion), ma che tuttavia consentano di includere interazioni complesse fra diversi soggetti durante il training. Questi simulatori sono destinati a fungere da strumenti di supporto didattico da applicare e verificare nell arco del progetto per poi entrare nel corso della formazione continua decentrata in aree particolarmente significative per il mondo dei trasporti, ad esempio nei centri di intermodalità (punti ove il carico subisce un cambio di vezione) come sono gli interporti, i porti, i District parks ecc. FASI INIZIALI DI SITRANET Il progetto prevede una collaborazione con centri di eccellenza nel settore per garantire lo sviluppo di tre innovativi simulatori nell'arco dei primi dodici mesi del progetto. Una prima fase già attuata del progetto consta nella containerizzazione dello strumento simulativo Digitran A.C.S. TM (Advanced Crane Simulator), un simulatore di gru del valore di circa un milione di Euro che simula la condizione di lavoro a bordo di una gru portuale. Fino ad oggi esso è stato gestito in modo centralizzato dal Voltri Terminal Europe di Genova; ma la containerizzazione effettuata garantirà di addestrare tramite l uso della simulazione non più soltanto gli operatori del Terminal di Genova Voltri: attraverso la movimentazione del simulatore da un centro di Postazione per l istruttore con i diversi sistemi di monitoraggio dell ambiente di simulazione Gli sviluppi di tali nuovi strumenti di training sono sostanzialmente riconducibili a sistemi di simulazione delle seguenti tipologie di mezzo: sistemi frontali di movimentazione quali le Reach Stacker, che comportano anche la visione laterale e che saranno applicabili su una significativa popolazione di persone target nelle aziende dell area portuale, sistemi verticali di movimentazione di gru per l autotrasporto e di guida per camion che comportano anche la visione laterale e saranno applicabili su una significativa popolazione di persone nelle aziende dell area interportuale prevista.

3 MODALITA' DI TRAINING Il progetto prevederà un ambiente di monitoraggio remoto dell avanzamento dell apprendimento che oltre ad essere utilizzato a supporto dell impiego dei sistemi di simulazione precedentemente descritti, potrà divenire un nucleo aperto per la formazione continua a distanza del personale delle aziende partecipanti al progetto. Nel prosieguo anche aziende al di fuori della partnership coinvolta che risultino interessate, potranno sperimentare una estensione della formazione di base sulle nuove tecnologie di comunicazione secondo un concetto di portale aperto per la logistica. Constacker Special Crane TRUCK Simulator I nuovi prodotti di simulazione SITRANET: da destra Constacker, Autogru e Camion Poiché l intenzione del progetto è anche quella di fissare uno standard nel monitoraggio dell avanzamento remoto del training con l impiego di strumenti per la Formazione a Distanza, è previsto il sottoprogetto Portaltra, volto a generare una piattaforma di riferimento che, appoggiandosi sull impiego di Internet, consenta il Remote Tutoring, in particolare dei corsi di addestramento sui sistemi di simulazione sopra citati; ma soprattutto consenta la costituzione di un ambiente aperto ove lo sviluppo culturale dei partecipanti al remote training costituisca l epicentro per la preparazione dei singoli e lo sviluppo del business dell azienda. Conseguentemente questa piattaforma consentirà di gestire corsi in autoapprendimento totale o parziale a seconda delle esigenze consolidate dalle analisi di maggior dettaglio che verranno svolte presso le aziende, ma in particolare il progetto prevederà l implementazione su questa piattaforma di sessioni sull impiego delle nuove tecnologie di comunicazione caratterizzandole in una descrizione esemplificativa dell azienda in realtà virtuale (Nettra), e sessioni sulla normativa specifica di settore sulla sicurezza L. 626 (Sictra). LE PIATTAFORME PER SITRANET Gli strumenti utilizzati per la realizzazione dei modelli SITRANET sono stati scelti in modo da garantire un elevato livello di prestazioni: per quanto attiene al software per la modellazione è stato scelto il tool MultiGen Paradigm/MultiGen Creator TM, che risulta essere tra i set di strumenti per la modellizzazione Realtime 3D piu` efficace e comprende strumenti di convalida, ispezione, review dei dati. In effetti gli autori hanno gia` maturato esperienze in questo settore e sfrutteranno alcune librerie sviluppate ad hoc per definire la dinamica degli oggetti; si tratta in effetti di primitive che consentono di operare efficacemente con grafica real-time anche operando su macchine low level tramite un distancing non solo grafico, ma anche logico e dinamico.. Per realizzare simulazioni in 3D è stato inoltre scelto l'ambiente VEGA, un prodotto scalabile che consente di includere nelle simulazioni il livello di integrazione necessario per lo sviluppo in esame.. Le piattaforme Hardware sulle quali agiranno i modelli sono composte ciascuna da 3 personal computer di elevate prestazioni computazionali e grafiche, dotate di dispositivi di input/output, quali: - 3 monitor TFT a cristalli liquidi 17 per postazione (per garantire la vista trilaterale) - Joystick, volante e pedaliera - Subwoofers e casse con surround effect (i.e. per simulare effetti doppler) - Caschetto HMD per immersione nell ambiente virtuale. Come ultimo passo, tramite l integrazione High-Level Architecture (Standard DMSO, Dipartimento della Difesa USA), ai diversi simulatori sarà consentito di interagire secondo regole stabilite. L obiettivo di SITRANET è dunque quello di realizzare una serie di tools per il training che consenta di minimizzare il periodo di addestramento sui mezzi veri e propri e che estenda il numero e le tipologie di mezzi simulati rispetto all ACS già in possesso di VTE, con costi sensibilmente più ridotti rispetto a quest ultimo strumento. SME Experience Stacker Autogru Camion Data Collection & Modelling Fasi di Sviluppo di SITRANET SME Review Web Facilities Requirements PrePrototypes Prototypes Demostrator Development VV&A Engineering L integrazione con un portale di supporto per il training remoto ne garantirà inoltre la diffusione dapprima all interno del partenariato di progetto, e in seguito ad eventuali altri soggetti interessati. STATO DI AVANZAMENTO ATTUALE Attualmente sono stati completati i modelli relativi alla dinamica di guida di autoveicoli al fine di creare una base comune per i tre simulatori; in parallelo sono stati

4 realizzati gli oggetti grafici che dovranno rappresentare il camion. la prima fase prevede infatti la realizzazione di questo simulatore anche se in effetti lo sviluppo procede in parallelo secondo la struttura riporta nello schema di planning. Il modello della motrice camion e' stato completato nell'inzio dell'autunno 2002 e si e' passati quindi a costruire la dinamica di interazione con motrice rimorchio; da questo punto le personalizzazione dei simulatori procedono parallelamente. In parallelo si procede inoltre alla creazione del cockpit ed all'integrazione coi modelli della dinamica del motore e del veicolo. fidelity dei modelli, la loro efficacia, ma anche il loro effettivo impiego operativo destinato a ridurre costi, migliorare la qualita' e la produttivita' e quindi divenire una notevole vantaggio competitivo. RINGRAZIAMENTI Si desidera ringraziare il programma EQUAL e la Regione Piemonte che sono gli sponsor del progetto SITRANET, cosi` come tutti i partners (Autovictor, Assologistica, ANNA, CIM, FITA, FILT CGIL, FIT CISL, LOGINFORM, Politecnico di Torino, STICEL, UIL Trasporti, Certam, Cepres, Go) per la cooperazione in questa iniziativa. BIBLIOGRAFIA Il modello della Motrice SITRANET L'idea di utilizzare un cuore comune per la dinamica dei veicoli garantisce circa la robustezza dei modelli e la possibilita' di rispettare la tabella di marcia impostata; ovviamente questa metodologia di sviluppo si basa pesantemente sulla notevole esperienza acquisita dai gruppi di lavoro degli autori nella costruzione di questo genere di simulatori nel corso di progetti pre-esistenti; le librerie pre-esistenti ovviamente costituiscono un notevole supporto per poter consentire questa efficacia di sviluppo. CONCLUSIONI Questo progetto rappresenta un ottimo esempio di come l'esperienza consolidata nel settore della simulazione consenta oggi di affrontare sfide significative arrivando a realizzazione innovative con tempi e costi ragionevoli; questo evidenzia la possibilita' di attivare sempre nuove iniziative e business area nel settore della simulazione e garantisce circa la sua diffusione sempre piu` capillare in nuovi settori applicativi. I risultati sin qui raggiunti dimostrano che l'impiego delle moderne architetture di simulazione distribuita possono fornire inoltre nuove funzionalita' per studiare complessi fenomeni fino a oggi gestiti esclusivamente tramite l'esperienza degli esperti; la stretta cooperazione, per altro prevista in SITRANET, fra utenti e modellizzatori consente di trasferire queste esperienze su supporti quantitative garantendo circa la [1] Bluemel E. (1997) "Managing and Controlling Growing Harbour Terminals", SCS Europe BVBA, Ghent, Belgium [2] Bontempi, Gambardella, Rizzoli (1997) "Simulation and Optimization for Management of Intermodal Terminals", Proc. of ESM97, Istanbul [3] Bruzzone A.G. (1993) "Herbie: Yard Management System", Genoa Terminal Tech. Report, Italy [4] Bruzzone A.G. (1993) "Vadoz: Automatic Parking System", Contship-SVTC Tech. Report, Italy [5] Bruzzone A.G., Kerckhoffs E.(1996) "Simulation in Industry", SCS, Vol. I, pp [6] Bruzzone A.G., Giribone P. (1998) "Decision- Support Systems and Simulation for Logistics: Moving Forward for a Distributed, Real-Time, Interactive Simulation Environment", Proceedings of the Annual Simulation Symposium IEEE, Boston, 4-9 April [7] Bruzzone A.G., Signorile R. (1998) "Simulation and GAs for Ship Planning and Yard Layout", SIMULATION, Vol.71, no. 2, pp.74-83, August [8] Bruzzone A.G., Mosca R., Degli Esposti P., Vacante S., Carbone A. (1998) "Distributed Development of Simulation Models for HarbourProcesses", Proceedings of Ports98, Genoa [9] Bruzzone A.G., Merkuriev Y., Novitsky L. (1998) "Modelling and Simulation within a Maritime Environment", SCS Europe, Ghent [10] Bruzzone Agostino (1999) "Port Terminal Simulators as Main Supports for Design, Training & Management", Proc. of Port Logistics99, Alexandria, Egypt, Feb [11] Bruzzone A.G., M.E., Cotta G., Cerruto M.(1997) Simulation & Virtual Reality To Support The Design Of Safety Procedures In Harbour Environments ", Proceedings of ITEC97, Lausanne (CH), April [12] Bruzzone A.G., Mosca R., Rapallo S. (1999) "Risk Analysis In Harbours Environment By Using Simulation", Proceedings of TIEMS99, Delft, NL, June 8-11

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