Containerizzazione dell`ACS

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, 16145 Genova) - Italy
Email [email protected]
URL st.itim.unige.it
Chiara Briano Liophant Simulation Club
Via Molinero 1, 17100 Savona) - Italy
Email [email protected]
URL www.liophant.org
Matteo Brandolini, 3Bstudio
Via Ricostruzione 7/5 Pietra Ligure (SV) - Italy
Email [email protected]
URL www.3bstudio.it
Salvatore Capasso, Consorzio Formazione Logistica Intermodale
Nuovo Porto di Voltri, 16100 Genova- Zattere, Venezia Marghera ) - Italy
Email [email protected]
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.
Containerizzazione dell’ACS
INTRODUZIONE
Il progetto SI.TRA.NE.T. (Simulation TrainingNetworking 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.
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,
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.
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 CreatorTM, 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.
Web Facilities
SME Review
SME Experience
Requirements
PrePrototypes
Prototypes
Demostrator
Stacker
Autogru
Camion
Data Collection
& Modelling
Development
VV&A
Engineering
Fasi di Sviluppo di SITRANET
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
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
[1]
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
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. 633-662
[6] Bruzzone A.G., Giribone P. (1998) "DecisionSupport 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 14-16
[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 22-25
[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
[13] De Ruit , Schuylebburg, Ottjes (1995)
"Simulation of shipping traffic flow in the
Maasvakte port area of Rotterdam", Proc.
ESM95, Prague
[14] Fleming D.K. (1997) "World Container Port
Ranking", Maritime Policy and Management,
Vol. 24, No. 2, pp. 175-181
[15] Frankler E.G. (1987) "Port Planning and
Development", John Viley and Sons, New York
[16] Hayuth Y., Pollatschek M.A., Roll Y. (1994)
"Building a Port Simulator", SIMULATION, vol.
63, no. 3, pp. 179-189
[17] Koh P.H., Goh J.L.K., Ng H.S., Ng H.C. (1994)
"Using Simulation to Preview Plans of a
Container Port Operation", Proceedings of Winter
Simulation Conference, Lake Buena Vista,
Florida, December
[18] Mosca R., Giribone P., Bruzzone A.G. (1994)
"Graphic, Analog and Statistical Verification of a
Computer Simulation of Port Operations",
Proceedings of HPC94, San Diego, April 10-15
[19] Mosca R., Giribone P., Bruzzone A.G. (1994)
"Simulation & Automatic Parking in a Training
System
for
Terminal
Container
Yard
Management", Proceedings of ITEC94, The
Hague, April 26-28
[20] Mosca R., Giribone P., Bruzzone A.G. (1996)
"Study of Maritime Traffic Modelled with
Object-Oriented Simulation Languages", Proc. Of
WMC'96, San Diego, January 14-17
[21] Mosca R., Giribone P., Bruzzone A.G. (1996)
"Simulation of Dock Management and Planning
in a Port Terminal", Proc. of MIC'96, Innsbruck,
February 19-21
[22] Nevins M.R., Macal C.M., Joines J. (1998) "A
Discrete-Event Simulation Model for Seaport
Operations", SIMULATION, vol. 70, no. 4, pp.
213-223, April
[23] Ottjes J.A., Hengst S., Tuturima W.H. (1994) "A
Simulation Model of a Sailing Container
Terminal Service in the Port of Rotterdam", Proc.
ESM94, Barcelona
[24] Rizzoli A.E., Gambardella L.M., Bontempi G.
(1997) "Simulation of an Intermodal Container
Terminal to assist Management in the DecisionMaking Process", Proc. of MODSIM9,
International Congress on Modeling and
Simulation, Hobart, Tasmania
[25] Teo Y.M. (1993) "Simulation and Graphics
Animation in Port Design", Proceedings of
ESM93, Lyon, France
[26] Thiers G., Janssens G. (1998) "A Port Simulation
model as a Permanent Decision Instrument",
SIMULATION, Vol. 71, no.2, pp. 117-125,
August
[27] Villefranche L., Pecuchet J.P, Serin F. (1994)
"Service Processes for Container Terminal
Simulation", Proc. ESM94, Barcelona
BIOGRAPHIES
Agostino G. Bruzzone works currently in the
Department of Production Engineering at the
University of Genoa as Professor, in the field of
simulator-based applications for industrial plants,
developing new methodologies and intelligent system
integration techniques.
Currently he is in charge as Industrial Relation Chair in
SCS Europe and BoD Member in the Society of
Computer Simulation International; he is Director of
the Genoa Centre of the McLeod Institute for
Simulation Science; he is founder member and
president of the Liophant Simulation Club.
He has written more than 100 scientific papers in
addition to technical and professional reports in
partnerships with major companies (i.e. IBM, Fiat
Group, Contship, Solvay) and agencies (i.e. Italian
Navy, NASA, National Center for Simulation, US
Army).
Chiara Briano attended the Engineering courses at
Genoa University and obtained the University Diploma
(short Degree) in Logistic and Production Engineering
summa cum laude and the full Degree in Management
Engineering summa cum laude.
She is founder member and General Director of
Liophant Simulation Club. She has been involved in
several projects in modelling, simulation, data fusion
and risk analysis applied to industrial realities.
She is working as freelance consulting in Modelling &
Simulation, Customer Satisfaction, Data Fusion.
Matteo Brandolini completed his degree in
Management Engineering at Genoa University.
He is founder member of Liophant Simulation Club
and has been involved in several simulation projects
related to military and industrial businesses.
Currently he is working as Freelance Consultant in Port
Environment,
Professional
Training,
Retail
Reorganization, ERP projects, E-Commerce and
Project Management with major Italian Companies.
Salvatore Capasso had experiences working in
Information Technology in General Electric (GEIS)
and Honeywell.
In 1988 he was appointed has Director for SW
development in the transportation segment in a
company participated by Bull.
Since 1992 he is a FIAT Director working in VTE
(Voltri Terminal Europe) as Responsible for
Information Technology and organisation development
for the company (VTE results are 50 million USD
revenues and 540 people).
In 1998 he has been appointed as Director General
Manager of the Education Consortium CFLI mainly for
the development of knowledge on the outside transport
market of the logistics know-how.