Guida alle soluzioni più innovative per la gestione della sicurezza in cantiere

L’articolo vuole rendicontare, seppur in maniera sintetica, alcune delle più interessanti innovazioni tecnologiche, basate anche su esperienze dirette sviluppate dalla nostra società, a supporto dell’attività delle figure che hanno un ruolo di responsabilità nella gestione della sicurezza in cantiere.

L’obiettivo è quello che quanto rendicontato possa essere utile spunto nel contesto del processo di transizione digitale che consenta un più moderno approccio alla gestione della sicurezza in cantiere con l’obiettivo di garantire un sempre maggiore livello di sicurezza dei lavoratori.


La Smart Safety: innovazione e digitalizzazione a servizio della sicurezza in cantiere

L’evoluzione della tecnica nelle attività di cantiere, l’utilizzo di nuovi materiali, nuovi macchinari ed attrezzature digitali, porta necessariamente al bisogno di innovazioni tecnologiche e nuove metodologie a supporto delle strategie di prevenzione e protezione dai rischi adottate in cantiere dalle figure che hanno responsabilità nella gestione della sicurezza. 

Recentemente sempre più professionisti ed imprese si stanno dotando di strumenti innovativi non solo per migliorare la propria produttività ed efficienza, ma anche come ausilio nel miglioramento degli standard di sicurezza.

Si parla molto di Realtà Virtuale (“Virtual Reality”) e Realtà Aumentata (“Augmented Reality”) per la formazione esperienziale, dell’utilizzo di tecnologie BIM (“Building Information Modelling”) per la rappresentazione del cantiere e RFID (“Radio Frequency IDentification”) per il tracciamento in tempo reale di lavoratori, macchine ed attrezzature.

Molto diffuse anche tecnologie nate per supportare altri settori ma ormai largamente sviluppate ed adoperate in cantiere, come sensori intelligenti portatili od indossabili, droni, robot e applicazioni mobili per tablet e smartphone.

Meno noto, ma con un potenziale grandissimo nel campo della sicurezza in cantiere, l’utilizzo di intelligenza artificiale, machine learning e blockchain per supportare le figure che hanno responsabilità nella gestione della sicurezza nel loro ruolo di controllo e verifica.

 

Realtà virtuale

In edilizia la realtà virtuale è già ampiamente utilizzata, soprattutto nei settori della compravendita immobiliare e dell’impiantistica. Nel settore della sicurezza, invece, tale tecnologia ha preso piede soltanto negli ultimi anni e principalmente nel campo della formazione ed addestramento, permettendo di sviluppare programmi formativi immersivi e partecipativi, indirizzati specificatamente a particolari figure di cantiere (gruisti, addetti antincendio, escavatoristi, operatori in ambienti confinati). 

La realtà virtuale è in grado di preparare i lavoratori alle attività che saranno chiamati a svolgere sul campo, permettendogli di saper riconoscere, in un ambiente sicuro e controllato, sensazioni e paure che non potrebbero essere sperimentate con una formazione in aula di tipo tradizionale ed addestrandoli, supportati da un team di esperti, ad agire di conseguenza.

I possibili sviluppi e le potenzialità della realtà virtuale sono innumerevoli. È possibile, ad esempio, creare un modello BIM del cantiere e successivamente percorrerlo in maniera virtuale, studiando le modalità di esecuzione di determinate attività, il passaggio di impianti, la posizione di spazi confinati o cavedi.

Per un utile spunto sul tema si rimanda ad un intervento formativo svolto dalla GAe Engineering dove è stata integrata la simulazione sul campo alla rappresentazione virtuale delle modalità di esodo; il video è disponibile al seguente link.

 

Realtà aumentata

La realtà aumentata consente di stabilire un dialogo interattivo, intuitivo ed in tempo reale fra l’operatore, presente direttamente in cantiere, e le banche dati in cui sono immagazzinate e aggiornate le informazioni relative alla sicurezza. L’operatore in cantiere, mediante l’utilizzo di un tablet o di uno smartphone dotato degli applicativi di realtà aumentata e connesso alla rete, è in grado di interagire con specifici marker fisici collocati in campo (ad esempio dei simboli applicati su cartelli temporanei) che lo collegano velocemente alla banca dati e direttamente alle informazioni necessarie.

Possono essere altresì adoperati smartphones o speciali elmetti che, usando la tecnologia GPS ed una videocamera, possono arricchire a livello di informazioni la visuale del lavoratore, mostrando in tempo reale dati spazialmente geolocalizzati o evidenziando rischi e fattori che possano influire sull’esecuzione dell’attività. 

La tecnologia può essere dunque largamente utilizzata nel campo della formazione ed addestramento sulla sicurezza, permettendo ai lavoratori di sperimentare scenari di rischio con la disponibilità di istruzioni a video, minimizzando i costi ed i rischi di una formazione diretta sul campo.

 

Building Information Modelling

La tecnologia BIM supporta da anni gli stakeholders del settore delle costruzioni nella progettazione e gestione degli edifici e delle relative infrastrutture. 

Uno dei maggiori vantaggi dell’utilizzo del BIM è racchiuso nella sua capacità di rappresentare e generare elaborati grafici e report contenenti informazioni per ogni elemento d’interesse, accompagnando l’opera stessa per tutto il suo ciclo di vita. Inoltre, il BIM si è rivelato efficace non soltanto nella fase progettuale, ma anche nella fase esecutiva per quanto concerne la predizione di potenziali rischi e la simulazione di processi costruttivi e modalità di lavoro in sicurezza.

L’implementazione di un modello BIM del cantiere permette al responsabile della sicurezza la progettazione e gestione delle fasi maggiormente critiche del cantiere o dei passaggi tra fasi, il monitoraggio delle problematiche di cantierizzazione ed interferenza o lo sviluppo di un programma di info/formazione per le maestranze impiegate in cantiere di tipo visivo-esperienziale calato sulle esatte caratteristiche del sito.

Il modello 3D e le sequenze costruttive possono essere infatti utilizzati per la creazione di simulazioni e animazioni che presentino e dimostrino appropriati metodi di lavoro al personale di cantiere. La rappresentazione animata e tridimensionale aumenta la comprensione e diminuisce il tempo di apprendimento delle operazioni da svolgere, con conseguente ottimizzazione delle procedure e l'adozione di buone prassi.

Gae Engineering, a fronte di questo contesto, ha cercato (e trovato) nel Building Information Modelling (BIM) un supporto sia metodologico sia tecnico per impostare un modello gestionale che integri pienamente le discipline della Fire Engineering e del Safety Management nell’ambito di un processo ottimizzato, introducendo elementi utili per la gestione integrata della sicurezza già a partire dalle prime fasi di cantiere.  

Guida alle soluzioni più innovative per la gestione della sicurezza in cantiere

Figura 1 - Vista planimetrica del modello BIM per una fase di demolizione di un edificio

 

Vista tridimensionale del modello BIM per una fase di demolizione di un edificio

Figura 2 - Vista tridimensionale del modello BIM per una fase di demolizione di un edificio

 

Per un approfondimento sul tema di rimanda agli articoli “Il BIM per il Fire Engineering e per il Safety Management” e “BIM e strategia antincendio nelle fasi di progettazione, costruzione e gestione di un edificio” dell’Ing. Giuseppe Gaspare Amaro pubblicati su Ingenio.

 

Tag RFID

I sistemi RFID (“Radio Frequency IDentification”) utilizzano onde radio per trasmettere informazioni (solitamente un codice alfanumerico) da un “tag” (microchip con antenna) ad un lettore. Nel settore delle costruzioni la tecnologia RFID è già ampiamente utilizzata per il tracciamento degli spostamenti di lavoratori, mezzi e materiali all’interno del cantiere, per l’analisi dei near-miss o per l’accesso a determinate aree a rischio specifico che necessitano di specifica autorizzazione o formazione all’accesso. 

Ogni lavoratore è munito di un badge con un tag attivo. Il dispositivo, automatico, trasmette informazioni che consentono la geolocalizzazione e il monitoraggio delle attività svolte dal lavoratore, permettendo di allertare in maniera tempestiva i soccorsi in caso di incidente.

Tale tecnologia, integrandosi perfettamente col BIM, offre l’opportunità di prevenire il verificarsi d’incidenti mediante una rappresentazione tridimensionale in tempo reale della localizzazione di lavoratori, materiali, mezzi ed attrezzature, permettendo, ad esempio, l’invio di un messaggio d’allarme al lavoratore quando ci si viene a trovare in un’area vietata o all’interno del raggio d’azione di un mezzo d’opera.

Il sistema “Cat Detect” della Caterpillar® sfrutta dei piccoli sensori RFID passivi posti su gilet ed elmetto di ogni lavoratore. Il rivelatore montato a bordo mezzo ricerca costantemente eventuali sensori nelle vicinanze emettendo delle onde radio, avvertendo l’autista del mezzo con un segnale audio/video a display quando un lavoratore si trova nel raggio d’azione del mezzo.

Altra interessante applicazione di tale tecnologia è legata alla formazione ed informazione dei lavoratori sul campo: mediante una capillare diffusione di tag RFID (o analogamente codici QR) all’interno del cantiere è possibile fornire ai lavoratori l’accesso a materiale formativo specifico o metodologie di lavoro fisicamente connessi ad un’attrezzatura, una macchina o un materiale presente in cantiere. 

GAe Engineering, partendo dall’esperienza svolta per il cantiere “Gioia22” e proseguendo nel processo di coinvolgimento attuato con la “Sicurezza Partecipata”, ha ideato la formula del “Cantiere Smart” nell’ottica di incrementare il livello di sicurezza in ambito lavorativo e consapevole che la tecnologia può svolgere un ruolo essenziale nella raccolta e diffusione della conoscenza delle risorse operative e del coinvolgimento delle stesse. Le banche dati, consultabili ed interrogabili direttamente da un dispositivo mobile mediante la scansione di codice QR, racchiudono in un archivio strutturato le diverse informazioni necessarie, che sono rese disponibili in forma pratica, immediata e sintetica, mediante schedature, schemi grafici, planimetrie, file audio/video, etc.

I sistemi RFID nella sicurezza in cantiere

Figura 3 - Utilizzo di archivio informatizzato accessibile con interrogazione da remoto

 

Attraverso tale sistema è possibile visualizzare le procedure da attuare in una zona o per una certa fase temporale e le misure di sicurezza da adottare. Le stesse potranno essere caricate dall’impresa su sistema informativo e potranno accedervi i preposti e gli addetti abilitati. Le sostanze pericolose presenti nelle aree di stoccaggio potranno essere facilmente identificabili attraverso la visualizzazione delle relative Schede Dati di Sicurezza (SDS).

 

Lettura di tag RFID per accesso via tablet all'informazione collegata

Figura 4 - Lettura di tag RFID per accesso via tablet all'informazione collegata

 

L’apporto della RFID nel settore delle costruzioni si traduce anche in vantaggi economici grazie alla tracciabilità dei materiali e delle attrezzature di lavoro, evitando sprechi e smarrimenti e riflettendosi in un miglioramento qualitativo dell’intero processo edilizio; a tutto ciò si aggiunge la capacità della RFID di tracciare automaticamente i materiali, dalla loro localizzazione nelle aree di stoccaggio alla posa in opera attraverso le fasi logistiche intermedie, permettendone un monitoraggio costante in termini di approvvigionamento e localizzazione. 

Una delle ultime sperimentazioni riguarda la dotazione ai lavoratori di DPI integrati con un tag RFID al fine di verificare costantemente che siano indossati e che vengano adottate le corrette misure di sicurezza sul cantiere. Inoltre, sfruttando le potenzialità della tecnologia RFID, il lettore può essere programmato per l’azionamento di dispositivi ed automatismi correlati alla rilevazione dei tag, come ad esempio l’apertura automatica di porte di accesso a zone a rischio, l’azionamento di dispositivi d’allarme o di semafori e segnali, l’attivazione di sistemi di ventilazione o estrazione d’aria, la rimozione di blocchi di sicurezza a macchine ed attrezzature, etc.

 

Internet of Things (IoT) e sensori smart 

Col termine di “Internet delle cose” (o “Internet of Things”) viene indicata una vasta gamma di sensori e dispositivi intelligenti che funzionano grazie ad internet. 

Sono disponibili molteplici tipologie di sensori che possono monitorare svariati aspetti del cantiere, così come il livello di rumore, la temperatura, la presenza di polveri, fumi o gas o che permettono di ridurre il tempo di risposta dei soccorsi in caso di emergenza inviando allarmi automatici.

Questi dispositivi possono essere installati in tutto il cantiere o in aree a rischio specifico e, raccogliendo una grande quantità di dati e comunicando tra loro, permettono di segnalare al lavoratore l’insorgenza o la presenza di un rischio fisico significativo e le modalità di intervento in sicurezza.

Tipico esempio è quello dei sensori sviluppati per la rilevazione del monossido di carbonio, gas inodore ed incolore di difficile rilevamento senza gli opportuni strumenti. Questi sensori hanno dimensioni così contenute da poter essere applicati sull’elmetto del lavoratore, avvisandolo istantaneamente in caso di superamento dei valori di soglia.

Molto diffusi anche sensori con accelerometro incorporato che permettono di rilevare cadute o urti del lavoratore inviando in automatico un segnale d’allarme ad un ricevitore preimpostato e registrando velocità ed altezza di caduta.

Sempre più mezzi d’opera vengono inoltre dotati si sensori che captano il movimento degli occhi dell’autista per rilevare segni di stanchezza o distrazione, emettendo, all’occorrenza, un forte allarme sonoro o la vibrazione della seduta o bloccando la partenza del mezzo stesso.

 

Tecnologia indossabile

I Dispositivi di Protezione Individuale costituiscono una barriera tra il lavoratore e il potenziale rischio. Gli stessi DPI hanno subito un rilevante progresso tecnologico, migliorandosi nella loro semplicità d’utilizzo e nell’efficacia di protezione da un determinato fattore di rischio. 

La tecnologia ha permesso lo sviluppo di sensori di dimensioni così ridotte da poter essere inseriti (“indossati”) all’interno dei DPI, migliorandone alcuni aspetti ma senza inficiare sul confort di utilizzo e sull’ergonomicità. Tali dispositivi possono essere molto semplici, come uno smartwatch che monitora i segni vitali in tempo reale o una cuffia che permette la cancellazione del rumore di fondo garantendo una comunicazione cristallina coi colleghi, o molto complessi, come un gilet intelligente che agisce come un airbag in caso di caduta del lavoratore o dotato di sensori crepuscolari e dispositivi di illuminazione.

I DPI intelligenti possono monitorare la posizione dei singoli lavoratori che li indossano, ma anche alcuni loro parametri fisiologici, garantendo una migliore e costante sorveglianza sanitaria. Sono in commercio, ad esempio, gilet che permettono di monitorare i dati biometrici del lavoratore per rilevare potenziali segnali di allarme (come la mancanza di movimento, sbalzi di temperatura e aritmie) o elmetti che permettono di rilevare e monitorare l’esposizione a rischi specifici (rumore, vibrazioni, gas o atmosfere inquinate). 

Il settore è in continuo divenire e sono in via di sviluppo dispositivi indossabili capaci di rilevare la postura o la fatica del lavoratore. È possibile, ad esempio, raccogliere attraverso smartwatch o smartband i dati sul monitoraggio della qualità del sonno dei lavoratori per predirne l’affaticamento. Combinando questi dati con l’intelligenza artificiale è possibile sapere in anticipo se il lavoratore rischia di assopirsi sul posto di lavoro, permettendo al preposto di decidere quale lavoratore sia “riposato” abbastanza da poter essere adibito a determinati lavori che richiedono una particolare attenzione o per quanto tempo poter adibire un lavoratore ad una determinata mansione.

Un gruppo di ricercatori dell’Università degli Studi dell’Aquila ha ideato una cintura intelligente, integrata con diversi sensori, in grado di rilevare alcuni parametri fisiologici del lavoratore e la qualità dell’aria. Il monitoraggio dei dati raccolti dalla cintura può dare ai responsabili della sicurezza in cantiere la possibilità di valutare il rischio legato all’interazione tra l’ambiente e le condizioni fisiche del lavoratore.

Sono inoltre in commercio dei dispositivi denominati “uomo a terra” che, in caso di caduta o quando il lavoratore risulta fermo da troppo tempo, inviano un segnale d’allarme georeferenziato ad un preposto.

In via di sviluppo anche dei guanti intelligenti, utilizzati per il monitoraggio dei movimenti e della posizione delle mani del lavoratore. Nel caso in cui l’utente lavori con un’attrezzatura, questi dispositivi emettono un segnale di allerta se l’utente si avvicina troppo a un elemento pericoloso.

La Illumagear® invece ha messo in commercio un dispositivo luminoso ultraleggero denominato “Halo Light”, compatibile con i più diffusi standard di elmetto, che, agganciato al DPI, permette di vedere chiaramente ciò che si sta facendo e dove si sta andando ed essere visti a 360° per grandi distanze.

...CONTINUA.

L'articolo continua con la trattazione dei DRONI, della ROBOTICA e AUTOMAZIONE, delle APP, della INTELLIGENZA ARTIFICIALE e MACHINE LEARNING, del CLOUD, della BLOCKCHAIN.

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Si ringrazia GAe Engineering Srl per la gentile collaborazione.