L'approfondimento

IoT, come la tecnologia migliora la sicurezza sul lavoro: ecco le ricerche

Le tecnologie IoT, in particolare le innovazioni Machine-to-machine, augmented e virtual reality, in ambito industriale possono svolgere un ruolo rilevante per la sicurezza del lavoratore: vediamo la situazione, analizzando anche i risultati del progetto Smartgrind

01 Lug 2022
Alessandra Ferraro

Inail Dipartimento Innovazione Tecnologica – Laboratorio Sicurezza degli impianti di trasformazione e produzione

Anna Palermo

Direzione Centrale per l’Organizzazione Digitale

Marco Pirozzi

Inail Dipartimento Innovazione Tecnologica – Laboratorio Sicurezza degli impianti di trasformazione e produzione

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Lo sviluppo di progetti di ricerca applicata sulla tecnologia IoT consente di supportare, con metodologia scientifica, il miglioramento della produttività, le attività manutenzione, i controlli nonché di studiare le migliori modalità applicative per la sicurezza degli operatori coinvolti nei processi produttivi industriali. All’interno dei nuovi sistemi di produzione le tecnologie, legate all’ IIoT “Industrial Internet of Things” e al mondo delle M2M “Machine -to- Machine”, soluzioni di Augmented reality (AR) e Virtual Reality (VR), rappresentano un ruolo importante nell’ambito della sicurezza del lavoratore.

Contrattazione aziendale sulla tecnologia, così serve a migliori condizioni di lavoro

La connessione in rete, offerta da queste nuove frontiere digitali, dei diversi elementi costituenti l’ambiente di lavoro e lo scambio di dati e informazioni in tempo reale consentono di creare sistemi cyber fisici che contribuiscono a migliorare gli standard di sicurezza dell’operatore coinvolto nel processo produttivo industriale. Le potenzialità offerte dall’adozione di queste tecnologie abilitanti si esaltano in contesti nei quali è possibile stabilire un’integrazione con i dati provenienti da sensori di macchine, sistemi cloud e da sistemi informativi aziendali.

Avere a disposizione, in tempo reale, informazioni e dati real time facilmente elaborabili e consultabili, consente un uso delle macchine più sicuro per l’operatore e offre allo stesso tempo la possibilità di eseguire interventi di manutenzione predittiva. In tale contesto anche i DPI – Dispositivi di protezione individuale – che sono utilizzati al fine di gestire il cosiddetto rischio residuo e sono considerati da sempre come l’ultimo baluardo per proteggere chi li indossa dalle conseguenze di un incidente – si innovano, adeguano e integrano con le nuove tecnologie.

Gli obiettivi del progetto Smartgrid

Nell’ambito del PAR 2019-2021 del Dipartimento per l’Innovazione Tecnologica INAIL, è stato sviluppato il progetto Smartgrid, proposto dai ricercatori del già laboratorio II “Macchine e attrezzature di lavoro” oggi afferenti al laboratorio IV “Sicurezza degli impianti di trasformazione e produzione”, attraverso il BRIC 2019 “Bando di Ricerca in collaborazione” vinto dall’Università di Pisa, in partenariato con l’Università degli Studi della Tuscia, l’Università del Salento e l’Università degli studi di Perugia.

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Dispositivi di Protezione Individuale intelligenti: come facilitano la sicurezza sul lavoro
IoT
Industria 4.0

L’obiettivo principale di tale progetto era quello di concepire ed implementare un sistema innovativo di sicurezza, basato sull’utilizzo di sensori smart e wearable per il monitoraggio, la prevenzione e la gestione di condizioni di pericolo che possono verificarsi con l’utilizzo di macchine mobili operatrici (MMO) comandate a distanza in ambienti di lavoro outdoor quali quelli tipici del settore dei cantieri temporanei e mobili, forestali e agricoli. In particolare, il progetto prevede la gestione delle possibili interferenze come ad esempio le collisioni, l’interazione non consentite e altre situazioni di pericolo che vedono il mutuo coinvolgimento di MMO a controllo remoto e oggetti e attori terzi quali ad esempio ostacoli, altre macchine mobili operatrici, personale presenti a vario titolo nell’area del cantiere.

La sperimentazione

Attraverso il progetto Smartgrid si è quindi realizzato un sistema, in parte installato sulla macchina, che genera un segnale di allerta per il pilota del veicolo, qualora quest’ultima si avvicini a un ostacolo o ad un operatore o si allontani troppo dal pilota stesso. In questo modo, il responsabile della guida può intervenire tempestivamente evitando o riducendo le possibili collisioni veicolo-uomo o veicolo-veicolo o veicolo-ostacolo fisico. A tal fine ciascun ostacolo e operatore è stato dotato di transponder RfID Radio-Frequency IDentification identificazione a radiofrequenza, e caratterizzato in maniera univoca dal proprio identificativo ID.

Il veicolo è quindi dotato di un reader, un microprocessore all’interno del quale è implementato un opportuno algoritmo di localizzazione per gli ostacoli o gli operatori circostanti, attuatori e due interfacce radio. Sono quindi presenti un’interfaccia di tipo Bluetooth per comunicare con uno smartwatch in dotazione al pilota ed avvisarlo di eventuali situazioni di pericolo, ed un’interfaccia WiFi verso un Site Office. Tutti gli operatori di cantiere sono dotati di un sistema di rilevamento BLE (Bluetooth Low Energy) dei beacon montati sulla macchina operatrice a controllo da remoto e, attraverso un’applicazione funzionante sul proprio smartphone, sono avvisati nel momento in cui si trovano in una situazione di pericolo dovuta ad un’eccessiva vicinanza alle stesse.

I vantaggi della tecnologia RFID (Radio-Frequency IDentification)

All’interno del progetto, si è scelto di utilizzare la tecnologia RFID passiva in banda UHF (Ultra High Frequency) in quanto è risultata adatta alla realizzazione del sistema di collision avoidance, oggetto del progetto stesso. I tag RFID (Radio-Frequency IDentification) presentano inoltre il vantaggio di essere poco costosi, permettendo di sfruttare la ridondanza, ovvero di collocare più tag per ostacolo ed operatore, e migliorare l’accuratezza e l’affidabilità della localizzazione. Con opportune tecniche di localizzazione è possibile ottenere un errore minimo nell’ordine della decina di centimetri.

Un ulteriore vantaggio che è stato considerato nella scelta, è il fatto che i tag con identificativo ID univoco ermettono di riconoscere l’ostacolo che si ha di fronte e agire in modo opportuno.

Se si considera inoltre che la banda di lavoro standardizzata per i sistemi RFID in banda UHF varia da stato a stato e si trova attorno alle frequenze 860-960 MHz e che in Europa, le comunicazioni RFID sono standardizzate da ETSI e possono occupare la banda 865-868 MHz, in questo caso, trattandosi di frequenze relativamente basse, il segnale elettromagnetico è abbastanza robusto alla presenza di ostacoli e riesce a penetrare piuttosto bene diverse tipologie di materiali.

La scelta dei DPI su cui applicare i transponder RfID Radio-Frequency IDentification

Si è considerato di applicare i tag Rfid ai comuni Dispositivi di protezione individuale e si è scelto di analizzare il loro impiego su un elmetto di protezione o un gilet catarifrangente in quanto non eccessivamente aderenti alla pelle (come i guanti) ed alla parte metallica (come le scarpe antinfortunistiche), che avrebbero comportato problemi di trasmissione e ricezione del segnale.

Nei DPI è fondamentale che l’aggiunta del tag non modifichi l’efficacia protettiva del dispositivo. In generale, se il tag non è progettato e inserito dal fabbricante, che ha la responsabilità di garantire che il DPI mantenga inalterata la sua efficacia protettiva e che il tag non costituisca un ulteriore pericolo, la figura, che si occupa di corredare i dispositivi di protezione individuale con il tag, si fa carico di fornire le medesime garanzie.

Le attività di ricerca, come quella appena descritta, sono volte a mitigare i rischi presenti in specifici contesti lavorativi e a prevenire i rischi emergenti derivanti dall’utilizzo nel sistema prevenzione di tecnologie innovative, quali ad esempio DPI con tag Rfid.

L’elaborazione di questi casi d’uso consente pertanto di studiare le caratteristiche tecniche di queste soluzioni, incoraggiandone una regolamentazione e quindi la definizione dei requisiti minimi di salute e sicurezza che devono essere rispettati da chiunque adotti queste soluzioni.

Queste attività si configurano come sviluppo, messa a punto e validazione di conoscenze trasferibili al sistema di prevenzione sia delle istituzioni che delle imprese.

Il primo rapporto tecnico sui DPI

Ad aprile scorso è stato redatto il rapporto tecnico UNI TR 11858:2022, con il contributo dei tecnici Inail. Questo primo documento normativo italiano tratta di dispositivi di protezione individuali (DPI) intelligenti associati a tecnologie “Internet of Thing”, che individua nuovi standard ai fini della sicurezza del lavoratore in ambienti di lavoro e rappresenta un punto di partenza per una futura regolamentazione tecnica e, in questo senso, documenta il contributo che la normativa può dare al processo di cambiamento epocale del mondo del lavoro denominato “industria 4.0”.

Il paradigma di “industria 4.0” fa riferimento a quell’insieme di innovazioni che, integrate nel processo produttivo, consentono di aumentare la produttività degli impianti e migliorare la qualità dei prodotti. Le nuove tecnologie sono un’occasione per migliorare i processi produttivi, ma anche per fornire strumenti per la sicurezza dei lavoratori. Questi strumenti devono essere scelti ed utilizzati in modo idoneo, specialmente quando fanno parte integrante del sistema di prevenzione.

La quarta rivoluzione industriale si basa sull’adozione di alcune tecnologie abilitanti ai fini delle agevolazioni e incentivi, individuate in uno specifico documento del MISE. Rispetto a questa tematica è stato istituito l’apposito Osservatorio Industria 4.0 del Politecnico di Milano il quale fornisce una classificazione di ben 6 tecnologie abilitanti, sono le cosiddette “tecnologie intelligenti”, le quali sono state a loro volta raggruppate in due grandi sottoinsiemi di “tecnologie digitali innovative”.

Il sottoinsieme IT

Il primo di essi riguarda le tecnologie dell’informazione (IT) tra cui si annoverano Industrial Internet of Things (IIoT) e Industrial Analytics, trattasi cioè di tecnologie in grado di sfruttare le informazioni celate nei big data e nel Cloud Manufacturing.

Tecnologie operazionali – OT

Il secondo sottoinsieme, invece, riguarda le tecnologie operazionali (OT) quali Advanced Automation, ossia le tecnologie affini alla robotica, per la realizzazione dei più recenti sistemi di produzione automatizzati; l’Advanced Human Machine Interface (HMI) che si configura attraverso dispositivi indossabili e nuove interfacce uomo/macchina e le Additive Manufacturing.

Le caratteristiche

Tutte queste tecnologie sovra indicate, possono essere applicate in maniera integrata per realizzare soluzioni efficaci e resilienti rispetto all’ambiente di lavoro e alle caratteristiche degli operatori. Nel rapporto tecnico UNI TR 11858:2022 vengono dettagliatamente descritte le caratteristiche funzionali e costruttive dei sistemi di ultima generazione, le loro possibili applicazioni nell’ambito della sicurezza, le modalità tramite cui i Dispositivi di Protezione Individuale possono essere corredati di tag (inclusione, compatibilità, personalizzazione) e i principali compiti che spettano al fabbricante, al datore di lavoro e all’organismo notificato, coinvolti nei processi di progettazione, utilizzo e certificazione del dispositivo.

Nello stesso documento è possibile trovare gli approfondimenti sui temi relativi all’informazione, formazione, addestramento e gestione dei dati acquisiti e la valutazione del rischio legato all’utilizzo dei sistemi delle Internet of Things.

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