Digitalizzazione del cantiere a favore della sicurezza

Perché la trasformazione digitale è decisiva per la sicurezza in cantiere

Il tema della sicurezza sui luoghi di lavoro e soprattutto nei cantieri, è ormai di grande attualità e interesse, visti i crescenti numeri degli incidenti, e quindi dei costi sociali, relativi al settore delle costruzioni.

La situazione attuale ci porta a dire che:

• c’è uno scarso controllo di ciò che accade durante la fase operativa rispetto al piano della sicurezza;
• il coinvolgimento delle maestranze sui temi della sicurezza è poco efficace;
• c’è una scarsa consapevolezza delle zone di rischio in funzione delle attività in costante mutamento.

Il raggiungimento di una maggior sicurezza in cantiere dei lavoratori è strettamente legato:

• all’incremento del controllo su alcune attività e all’anticipare determinate scelte;
• al maggior coinvolgimento attivo delle maestranze e degli strumenti che aiutino a prevedere il rischio;
• all’aggiornamento in tempo reale sull’evoluzione del rischio in funzione dell’evoluzione del cantiere.

All’interno del contesto descritto sopra, il presente documento fornisce una panoramica delle tecnologie e metodologie esistenti per una gestione digitale, e allo stesso tempo efficace ed efficiente, delle attività legate alla sicurezza nei cantieri.

 

Analisi delle principali metodologie e tecnologie digitali per la sicurezza in cantiere

Nello scenario odierno, in cui il numero degli infortuni sul lavoro continua a crescere e in cui risulta necessario trovare delle soluzioni nel minor tempo possibile, la tecnologia viene in supporto all’uomo fornendo degli strumenti per aiutare a prevenire gli infortuni sul lavoro. In questo settore, sono diversi i dispositivi tecnologici o le metodologie digitali che possono essere adottati.

Qui sotto viene riportata una lista di categorie di riferimento, alcune delle quali verrà dettagliata meglio nei paragrafi successivi:

• Metodologia BIM: metodi e strumenti di gestione informativa digitale delle costruzioni [D.Lgs. 36/2023];

• Piattaforme di collaborazione e Ambiente di condivisione dati (ACDat) o Common Data Environment (CDE) nella sua definizione internazionale: è un ambiente di raccolta organizzata e condivisione dei dati relativi a modelli ed elaborati digitali, riferiti ad una singola opera o ad un singolo complesso di opere. La condivisione della piattaforma è regolata da precisi sistemi di sicurezza per l’accesso, di tracciabilità, di conservazione dei dati nel tempo e di tutela della proprietà intellettuale;

• Intelligenza artificiale: L’intelligenza artificiale (IA) è l’abilità di una macchina di mostrare capacità umane quali il ragionamento, l’apprendimento, la pianificazione e la creatività. L’IA (o AI) permette ai sistemi di capire il proprio ambiente, mettersi in relazione con quello che percepisce e risolvere problemi. Il computer riceve i dati (già preparati o raccolti tramite sensori, come una videocamera), li processa e risponde. I sistemi di IA sono capaci di adattare il proprio comportamento analizzando gli effetti delle azioni precedenti e lavorando in autonomia;

• Computer Vision: la visione artificiale è un campo dell’intelligenza artificiale (IA) che permette ai computer e ai sistemi di ricavare informazioni significative da immagini digitali, video e altri input visivi, e intraprendere azioni o formulare delle segnalazioni sulla base di tali informazioni. Se l’IA permette ai computer di pensare, la computer vision permette loro di vedere, osservare e capire;

• Machine e deep learning: il machine learning (ML) è la scienza che addestra un programma o un sistema del computer a eseguire attività senza istruzioni esplicite. I sistemi informatici utilizzano algoritmi ML per elaborare grandi quantità di dati, identificare modelli di dati e prevedere risultati accurati per scenari sconosciuti o nuovi. Il deep learning è un sottoinsieme del machine learning che utilizza strutture algoritmiche specifiche chiamate reti neurali, modellate sul cervello umano. I metodi di deep learning tentano di automatizzare attività più complesse che in genere richiedono l’intelligenza umana. Ad esempio, puoi usare il deep learning per descrivere immagini, tradurre documenti o trascrivere un file audio in testo;

• Neuroscienze e monitoraggio della salute psico-fisica: l’obiettivo primario delle neuroscienze è comprendere la struttura, lo sviluppo e il funzionamento del cervello e del sistema nervoso, attraverso uno studio della sua anatomia e delle connessioni osservabili tra aree cerebrali e comportamenti;

• Realtà Aumentata (augmented reality, AR): la realtà aumentata è una nuova tecnologia che permette di visualizzare elementi virtuali nell’ambiente reale;

• Realtà Virtuale (virtual reality, VR): riproduzione delle realtà in un mondo non reale. Simulazione di situazioni reali mediante l’utilizzo di computer e l’ausilio di interfacce appositamente sviluppate;

• Realtà Mista (mixed reality, MR): fusione del mondo reale con quello virtuale che permette di creare nuovi ambienti in cui persone, oggetti fisici e digitali coesistono e interagiscono in tempo reale;

• Game-Based Learning e Serious Game: attività che sfruttano gli elementi ludici per facilitare gli obiettivi di educazione ed istruzione;

• Gemello digitale dell’opera (Digital Twin): rappresentazione e/o simulazione di un oggetto, sistema o asset appartenenti al mondo reale e/o virtuale, sviluppati all’interno di un ambiente digitale che integra tutte le informazioni che intervengono nelle diverse fasi del proprio ciclo di vita, dalla programmazione all’esercizio, provenienti da molteplici sistemi, anche eterogenei, in una logica di gestione informativa in grado di restituire, in un ambiente virtuale, informazioni relative al contesto fisico simultaneo, pregresso o simulato;

• Dispositivi IoT: con il termine IoT (“Internet of Things” o letteralmente “Internet delle cose”) si fa riferimento al processo di connessione a Internet di oggetti fisici che comunicano il proprio status e i dati sul proprio operato, come statistiche ed altro, accedendo ad informazioni utili per il proprio funzionamento. Questi oggetti possono appartenere a diversi campi di applicazione: oggetti che fanno parte dell’uso quotidiano come le lampadine, le automobili, i dispositivi smart come gli smart watch, ma anche le risorse in ambito sanitario e agricolo;

• Blockchain: tecnologia che si basa su quattro principi fondamentali: decentralizzazione, sicurezza, indipendenza e funzionalità smart. Grazie alla Blockchain si può infatti garantire l’integrità dei dati; una volta che questi ultimi vengono registrati non possono più essere modificati senza lasciare traccia. La caratteristica di decentralizzazione su cui si basa la Blockchain consente l’affidabilità delle informazioni e la possibilità di recuperarle in qualsiasi momento, in quanto ogni nodo della rete dispone di tutti i dati. La Blockchain garantisce inoltre la sicurezza di tutti i dati memorizzati su di essa poiché questi vengono criptati e come già detto distribuiti all’intera rete.

 

Proposte di tecnologie e strumenti specifiche per la sicurezza in cantiere

L’utilizzo di innovazioni tecnologiche nelle diverse attività di cantiere, dalla loro pianificazione alla loro realizzazione, contribuisce a ridurre notevolmente il fenomeno degli infortuni, garantendo una maggiore sicurezza sul luogo di lavoro.

Di seguito vengono riportate alcune attività (dal monitoraggio alla comunicazione) che, attraverso soluzioni tecnologiche innovative, portano ad avere risvolti positivi sia per i lavoratori che per le imprese.

 

Monitoraggio e analisi attraverso tecnologie di acquisizione IoT e modelli AI

Portare l’intelligenza artificiale nel mondo delle costruzioni significa migliorare sensibilmente la sicurezza delle maestranze, ottimizzare i processi di management grazie ad analisi maggiormente consapevoli basate sui dati e poter digitalizzare processi storicamente complessi.

La soluzione ipotizzata analizza, attraverso l’uso di immagini, il contesto del cantiere per creare metodiche di prevenzione in ambito di sicurezza, attraverso modelli di intelligenza artificiale che possono interpretare i rischi connessi alle diverse attività lavorative.

 

Simulazioni in prima e terza persona per l’addestramento delle maestranze attraverso VR/ AR

La formazione e l’informazione in ambito di sicurezza e salute sul lavoro sta subendo una trasformazione significativa, soprattutto negli ultimi anni. L’obiettivo principale è contribuire in modo efficace alla riduzione degli infortuni e promuovere una cultura della sicurezza più radicata tra i lavoratori. Una delle chiavi per raggiungere questo obiettivo è l’engagement, ovvero il coinvolgimento attivo dei lavoratori nel processo formativo.

Ma è anche vero che non è facile portare una tecnologia, per quanto performante, su un pc in un cantiere. È per questo che bisogna investire su applicazioni mobile (tablet o smartphone) che senza cavi e fili consentono a tutti di erogare la formazione anche al coordinatore della sicurezza.

Se in passato l’esperienza e il passaparola erano gli strumenti adottati per abbattere i rischi durante le operazioni di lavoro, oggi abbiamo metodologie e tecnologie capaci di supportare al meglio i lavoratori, soprattutto lavorando sul coinvolgimento diretto e sulla comprensione attiva. Se pensiamo alle nuove generazioni è impensabile l’adozione di sistemi di apprendimento “tradizionali” in quanto, stiamo attualmente vivendo passaggi generazionali costantemente differenti dal punto di vista degli strumenti comunicativi e anche il nostro approccio alla formazione in ambito di sicurezza deve adeguarsi ai modelli comunicativi delle nuove maestranze o, meglio ancora, adattare metodi e strumenti in funzione del lavoratore da formare.

In questo contesto gli scenari simulativi trovano grande adozione, attraverso ricostruzioni digitali di cantieri o scenari operativi e l’utilizzo della realtà virtuale, capace con la sua immersività e l’approccio “ludico” di sperimentare sul campo, seppur digitale, operazioni e procedure anche pericolose, consentendo di recepire consapevolezza sulla pericolosità di determinate scelte.

Il modello informativo BIM è la base per poter sviluppare un’ambiente completamente immersivo e realistico per il lavoratore e un metodo efficace per migliorare l’engagement in ambito formativo è sicuramente l’uso dei “Serious Games”: ovvero esperienze progettate non per fini di divertimento ma per fini educativi, basati sull’apprendimento esperienziale, secondo cui le informazioni e le esperienze rimangono impresse, favorendo modificazioni comportamentali all’interno di un ambiente protetto.

Questi strumenti combinano gli elementi ludici con l’apprendimento ai fini di acquisire competenze e conoscenze, con il vantaggio di avere:

• Un coinvolgimento attivo dei partecipanti che porta a una memorizzazione maggiore delle informazioni sulla sicurezza;
• Delle simulazioni realistiche di situazioni di rischio in un ambiente virtuale sicuro;
• Un feedback istantaneo, che aiuta a correggere comportamenti pericolosi;
• Il monitoraggio delle prestazioni, per poter poi intervenire con ulteriore formazione. 

 

Supportare gli operatori sul campo attraverso intervento remoto di personale esperto

L’uso di tecnologie di realtà mista per il supporto da remoto rivoluziona la sicurezza nei cantieri. Gli esperti possono fornire assistenza in tempo reale a lavoratori sul campo, guidandoli attraverso procedure complesse e potenziali situazioni di rischio.

Questo approccio riduce la necessità di spostamenti fisici, migliorando la tempestività dell’intervento e minimizzando le probabilità di incidenti.

La realtà mista rende la sicurezza un processo più efficiente e reattivo, proteggendo i lavoratori e i siti.

 

Condivisione delle informazioni sulla sicurezza attraverso piattaforme accessibili su dispositivi mobile

Come evidenziato sino ad ora, è chiaro che siano diverse le tecnologie capaci di supportare le attività operative in un contesto complesso e rischioso come un cantiere edile o industriale; tecnologie che vanno sempre analizzate ed inserite all’interno di processi preventivamente organizzati, in quanto sono proprio la pianificazione e la comunicazione alla base di un abbattimento degli indici di rischio di un cantiere.

La condivisione delle informazioni tramite piattaforme cloud accessibili da tutti i lavoratori è un elemento chiave per migliorare la sicurezza nei cantieri in continua evoluzione. Questo approccio consente a tutti i membri del team di accedere a dati aggiornati in tempo reale, come piani di sicurezza e comunicazioni urgenti.

L’utilizzo di piattaforme informatiche dedicate per supportare le attività in capo all’Ufficio di Sicurezza garantisce la tracciabilità, la trasparenza, l’unicità della documentazione e dei dati elaborati e caricati, la tempestiva trasmissione delle informazioni fra i vari attori del servizio e per competenza ai diversi soggetti interessati (COM, DL, Impresa, Enti Esterni).

La piattaforma può essere dedicata specificatamente ai processi del cantiere e consente l’accesso ad utenti differenziati per tipologia di utilizzo.

Attraverso una struttura a servizi differenziati per compiti specifici, essa gestisce in tempo reale una serie di processi quali:

• le verifiche tecnico professionali delle imprese per l’inserimento in notifica preliminare;
• le verifiche della documentazione minima delle imprese (POS);
• le procedure specifiche e di dettaglio delle imprese;
• i verbali di sopralluogo e le non conformità e gli eventuali Ordini di Servizio che ne discendono;
• i verbali di coordinamento – ordinari - straordinari - intercoordinamento;
• le verifiche in campo relativamente alla formazione/addestramento delle imprese e degli apprestamenti;
• il monitoraggio dei rischi rilevati per periodo e distinto per aree;
• la compilazione del giornale della sicurezza quotidiano in cui vi è la reportistica delle attività svolte quotidianamente;
• l’acquisizione dei verbali di risposta delle imprese relativamente alle anomalie riscontrate.

La piattaforma può essere in grado di gestire la documentazione prodotta attraverso l’archiviazione dei documenti, con le relative revisioni e aggiornamenti con visibilità delle integrazioni/richieste e dello stato di aggiornamento/approvazione. I dati inseriti ed elaborati dalla piattaforma consentono di pianificare e monitorare le attività con riferimento ai tempi di attuazione delle prescrizioni formulate in relazione a non conformità rilevate. Alla piattaforma può essere collegata un’applicazione da utilizzare per la redazione dei Verbali di sopralluogo in cantiere e l’invio immediato dello stesso. L’applicazione viene anche utilizzata per la verifica degli apprestamenti in campo.

Tale attività, favorisce la collaborazione e la consapevolezza, consentendo un’adeguata risposta alle sfide dinamiche, migliorando così la sicurezza sul posto di lavoro. La condivisione in cloud è fondamentale in un ambiente in costante mutamento.

 

Esempi significativi

Diverse aziende virtuose hanno iniziato a adottare un approccio attento al contributo della tecnologia a supporto dei propri processi organizzativi.

Un esempio significativo riguarda l’ambito ferroviario, dove recenti accadimenti hanno richiamato l’attenzione sull’importanza di un monitoraggio attivo e costante a supporto delle operazioni che tradizionalmente vengono svolte dall’operatore umano.

Attraverso l’installazione di apparecchi tecnologici quali telecamere e sensori, in punti accuratamente individuati per avere una completa copertura visiva del sito oggetto di intervento, è possibile garantire un monitoraggio continuo, diurno e notturno, capace di intercettare specifiche situazioni preventivamente ipotizzate. Questo grazie ad appositi modelli di intelligenza artificiale, che possono restituire azioni immediate sotto forma di notifica e allarme o più semplicemente archiviare dati che serviranno per attività analitiche o predittive sugli indici di rischio.

L’infrastruttura tecnologica è fondamentale ed è composta da appositi device IoT (smartcam) dotate di ottiche e processori di elaborazione in grado di processare già nel dispositivo le immagini acquisite. Questo è reso possibile grazie al fatto che tale elaborazione permette di rilevare una situazione “codificata”, acquisirne il dato e scartarne l’immagine che l’ha prodotto, così da non avere alcuna archiviazione di carattere identificativo che possa compromettere la
tutela della privacy di uno o più operatori in campo.

Il dato acquisito entrerà all’interno di un’infrastruttura cloud che consentirà al gestore della piattaforma di reportizzare con dashboard grafiche personalizzate, l’attività oggetto di monitoraggio. Oltre alla componente hardware di rilevamento, che, come detto, può fungere in forma semplificata come un sensore oppure come una videocamera in funzionalità avanzata, e oltre all’infrastruttura che consente di alimentare in energia elettrica e connettività il dispositivo hardware con il sistema cloud di archiviazione e restituzione del dato, troviamo il cuore del sistema tecnologico è rappresentato dai modelli di intelligenza artificiale (AI), il reale supporto di questo sistema.

I modelli AI sono sostanzialmente degli algoritmi che vengono sviluppati e “addestrati” al riconoscimento di diverse casistiche, sulla base delle differenti esigenze. Possono imparare a riconoscere un oggetto, come i DPI, oppure un uomo e le sue azioni, ma il riconoscimento è solo un piccolo tassello del puzzle, in quanto il valore aggiunto arriva quando al riconoscimento “del cosa”, aggiungiamo “il come” sta avvenendo una certa azione o dove. Uno dei casi da sottolineare è ad esempio l’attività di riconoscimento delle aree e delle interazioni che all’interno di queste possono avvenire, sia da parte di uomini che di mezzi. Durante un’attività manutentiva con la movimentazione di mezzi all’interno di quest’area possiamo avere notifiche di alert in tempo reale se un operatore entra in quest’area o chiedere una contabilizzazione delle interazioni, nell’arco della settimana di quante persone hanno fatto accesso ad un’area durante delle operazioni ad alto indice di rischio.

L’importanza del monitoraggio continuo, se ben integrato ad altri sistemi di sicurezza e di avviso, può davvero essere di supporto ad operatori sul campo che durante operazioni di intervento, possono essere allertati da un sistema automatico, dell’arrivo di un convoglio non previsto o permettere ad un gestore di effettuare analisi e prendere scelte ponderate sulla base degli stessi.

L’apporto della tecnologia al supporto degli operatori non si ferma ai soli aspetti formativi, ma può seguire le maestranze sul campo, continuando a portare supporto a determinate attività anche durante l’attività stessa. Immaginiamo quelle attività particolar mente complesse, che necessitano di passaggi precisi e di un coordinamento tra più persone con particolare attenzione al rispetto delle procedure, ad esempio le attività di montaggio e smontaggio di una gru di cantiere.

Quando le operazioni sul campo non ci permettono di utilizzare tecnologie che ostacolino la vista o che limitino la nostra capacità di movimento e reazione, ad esempio rendendo necessario l’uso delle mani libere, entra in gioco una tecnologia estremamente innovativa e altrettanto efficace, la realtà mista attraverso l’utilizzo dispositivi indossabili come i visori olografici.

In questo ambito la tecnologia ha fatto enormi passi avanti negli ultimi anni, portando le prime sperimentazioni sul campo di circa 10 anni fa ad un livello attuale di reale implementazione nei flussi operativi di diverse aziende. Il punto di forza di questa tecnologia è la perfetta visione dell’ambiente circostante grazie al fatto che si tratta di visori completamente trasparenti, integrati all’interno dei convenzionali DPI di protezione per la testa, capaci di interagire con le mani dell’operatore senza l’utilizzo di joystick o telecomandi, quindi con la piena disponibilità delle mani per le attività da svolgere. In qualsiasi momento l’operatore può richiamare contenuti digitali a supporto della propria attività, che vedrà comparire davanti ai suoi occhi in punti precisi dello spazio, a scelta dell’operatore, senza mai ostacolare la vista del contesto reale.

Tali contenuti digitali possono essere specifiche checklist interattive che guidano le attività senza il rischio di dimenticare un passaggio o ricordando le note importanti a cui fare attenzione in una determinata attività, così come permettere l’accesso a documentazione, disegni o modelli digitali in funzione dell’attività da svolgere. A livello tecnologico è come avere un pc con tutte le sue tradizionali applicazioni e funzionalità, a portata di “sguardo” più che di mano, considerato che le mani saranno sempre disponibili, a differenza di quando si utilizza un cellulare o un tablet, con dunque notevole incremento della sicurezza dell’operatore stesso.

Questa tecnologia apre inoltre scenari ancora più produttivi se pensiamo a specifiche applicazioni che sono state sviluppate nel tempo. Una delle più utilizzate è quella del supporto da remoto, sempre attraverso visori di realtà mista per gli operatori in campo.

Immaginiamo che per una particolare attività, come un’ispezione, serva una certa esperienza che non appartiene a chi in quel momento si trova ad operare e che richieda personale esperto a supporto. Tale tecnologia può consentire all’operatore in campo di effettuare una chiamata di supporto attraverso tali dispositivi e mettersi dunque in contatto visivo e auditivo con un collega o un responsabile capace di guidarlo, a distanza, a compimento dell’attività, evitando tragitti e lunghe attese per il trasferimento delle maestranze più esperte.

Basti pensare ai cantieri molto estesi dove anche il solo trasferimento da una parte all’altra del cantiere implica un fermo delle attività, il mancato presidio di alcune aree e l’incremento di tempi, costi e rischi per l’impresa. Grazie a questa tecnologia, operatori a distanza tra loro, possono comunicare in modo chiaro senza l’uso di alcun dispositivo se non il visore olografico, che consentirà all’operatore a distanza, di visionare con gli occhi dell’operatore sul campo quanto sta accadendo, mentre l’audio sarà garantito, anche in contesti molto rumorosi, da dispositivi a conduzione ossea. Tale tecnologia è in grado di trasmettere audio per magnetostrizione e consentire una ricezione chiara da parte del ricevente anche utilizzando cuffie o tappi di protezione acustica, in quanto saranno le ossa della nuca e non le orecchie, a trasmettere l’audio.

Se fino ad ora abbiamo parlato di tecnologia come strumento puntuale di monitoraggio o di supporto, è importante dire che una buona infrastruttura tecnologica che opera a livello di comunicazione in modo trasversale è alla base di un’attività proattiva di coinvolgimento di tutte le maestranze che operano sul campo.

A supporto di tale ambito trovano adozione le piattaforme collaborative di construction management, pensate per garantire l’accesso a tutti gli operatori, con specifiche abilitazioni a informazioni e strumenti, in funzione dei ruoli e delle attività assegnate. Una delle funzionalità principali che tali piattaforme mettono a disposizione di tutti gli operatori è quella della visualizzazione delle segnalazioni, geolocalizzate nella mappa del cantiere, sia esse sotto forma di elaborato grafico bidimensionale o di modello digitale tridimensionale. Ciascun operatore avrà sempre sottomano l’assetto organizzativo del cantiere con le aree di sua competenza e quelle non ammesse, con le zone considerate maggiormente a rischio per particolari attività in corso o perché non conformi al piano della sicurezza, su segnalazione condivisa da parte di un addetto. Non solo quindi è possibile avere un’unica fonte di dati e informazioni, sempre aggiornata, che avanza con l’avanzare del cantiere, ma la stessa piattaforma sarà strumento per le attività sul campo, consentendo la consultazione della documentazione, la compilazione di check list, la segnalazione di non conformità o snaglist, documentate con materiale fotografico e video.

[...] PROSEGUI LA LETTURA NEL POSITION PAPER N.9 DI AIS - ASSOCIAZIONE INFRASTRUTTURE SOSTENIBILI

A questo LINK è possibile scaricare gratuitamente il Position Paper AIS intitolato “Sicurezza sul lavoro: dal cantiere edile un modello virtuoso di partecipazione, soluzioni digitali e sostenibilità”.

L’articolo pubblicato su Ingenio è un estratto del Capitolo 4 – “Digitalizzazione del cantiere a favore della sicurezza” del documento (pp. 40-48).