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8 Oct, 2020

La réalité augmentée pour fournir de nouvelles compétences pour la formation de la main-d’œuvre du secteur manufacturier

La réalité augmentée pour fournir de nouvelles compétences pour la formation de la main-d’œuvre du secteur manufacturier

La formation de la main-d’œuvre dans le secteur manufacturier a toujours été très peu technique : sessions d’enseignement en personne, apprentissage individuel, manuels écrits et peut-être une vidéo. Mais pour faire face à un déficit de compétences croissant, certains fabricants se tournent maintenant vers la réalité augmentée et virtuelle pour enseigner de nouvelles compétences à leurs ouvriers. Une équipe de l’Université de Purdue aux Etats-Unis a conclu un accord de coopération de 5 millions de dollars avec la National Science Foundation (NSF) pour créer un prototype d’expérience de réalité augmentée et virtuelle baptisé Skill-XR.

« Le manque de compétences dans les métiers pratiques et les technologies émergentes est réel », a déclaré Karthik Ramani, professeur en génie mécanique de Donald W. Feddersen et chercheur principal du projet.  « Aujourd’hui, l’un des meilleurs moyens de transférer des compétences pratiques est le modèle traditionnel d’apprentissage individuel. Cependant, il est coûteux et non modulable. Vous perdez à la fois le formateur et le stagiaire.

En outre, les ouvriers âgés prennent leur retraite et il est difficile de recruter des jeunes pour les remplacer. Et lorsqu’ils sont embauchés, il est difficile de transmettre ces compétences et ces connaissances à la génération suivante. Les compétences elles-mêmes changent également, ce qui complique le paysage. L’objectif de Skill-XR est de stimuler ce transfert de compétences en temps utile et de le rendre possible partout et à toute échelle ».

Le « X » de « Skill-XR » désigne une série de technologies qui comprennent la réalité augmentée (RA), la réalité virtuelle (RV) et la réalité étendue (RX).  Par exemple, un ouvrier nouvellement embauché peut porter des lunettes de réalité augmentée tout en étant formé sur un équipement, et voir des graphiques superposés sur la machine sur la façon de faire fonctionner les commandes.  Le retour d’information instantané sur l’exécution correcte de la tâche garantit que les travailleurs sont formés rapidement, efficacement et en toute sécurité.

« Dans cette génération, les vidéos de YouTube sont devenues des éducateurs autonomes », a déclaré Karthik Ramani.  « Les gens se tournent vers YouTube pour savoir comment nouer une cravate, changer un pneu ou préparer un repas.  Nous voulons pousser ce concept dans une autre dimension, afin que ce ne soit plus seulement une vidéo en 2D sur un écran, mais une expérience de réalité augmentée, qui vous réponde et vous donne un retour d’information ».

N’importe qui peut produire une vidéo YouTube avec la technologie actuelle, mais il n’en va pas de même pour la réalité augmentée.  La plupart des expériences de RA impliquent une programmation complexe et d’autres compétences spécialisées que les entreprises n’ont pas, et ne peuvent pas se permettre d’acheter.  Skill-XR met les choses sur un pied d’égalité et permet à chacun de générer une expérience de réalité augmentée, que ce soit à l’usine, en classe ou chez soi.  Il est également conçu pour être indépendant de la plate-forme, et peut être mis en œuvre dans tous les nouveaux appareils ou technologies de réalité mixte qui se développent sur le marché.

L’extensibilité est également un aspect important du projet.  « C’est une chose d’avoir une personne avec des compétences ou des connaissances, qui partage ces connaissances avec une poignée d’autres personnes dans une pièce », a déclaré Karthik Ramani.  « La technologie permettra à cette même personne dans la même pièce d’enseigner ces mêmes compétences pratiques à des milliers, voire des millions de personnes. Comme nous l’avons vu lors de la pandémie COVID-19, l’apprentissage à distance est désormais un élément essentiel de notre vie quotidienne, et Skill-XR permettra d’acquérir des compétences pratiques à distance n’importe où ».

Bien que des niveaux élevés de technologie soient impliqués, Karthik Ramani l’a construit sur la plus fondamentale des conditions humaines : le désir d’apprendre.  « En tant que bébés, nous apprenons par la pratique », a-t-il déclaré.  « Nous avons tous des yeux, des oreilles et des mains.  Nous prenons des objets et nous les déplaçons. Nous copions ce que nous voyons faire les autres. Il n’y a aucune technologie impliquée dans ces processus ; nous le faisons tout naturellement.  Avec Skill-XR, nous améliorons ce processus afin que les gens puissent apprendre en faisant, et pas seulement en regardant.  C’est pourquoi les scientifiques de l’apprentissage constituent une part importante de notre équipe ».

L’équipe Skill-XR comprend les co-chercheurs principaux Alex Quinn, professeur adjoint d’ingénierie électrique et informatique à l’université de Purdue ; Thomas Reddick, professeur associé de psychologie cognitive à l’université de Purdue ; Niklas Elmqvist, professeur d’informatique à l’université du Maryland ; et Kylie Peppler, professeur associé d’informatique à l’université de Californie à Irvine.

« Au fur et à mesure que les travailleurs âgés qualifiés du secteur manufacturier prennent leur retraite, leurs compétences pratiques doivent être transmises à une nouvelle génération », a déclaré Mark Lundstrom, doyen par intérim de l’ingénierie de Purdue. L’équipe du professeur Ramani relève ce défi essentiel en permettant pour la première fois aux travailleurs qualifiés de créer facilement des expériences de réalité augmentée qui permettront aux jeunes travailleurs d’apprendre en « faisant » plutôt qu’en regardant. L’impact sur la main-d’œuvre manufacturière du pays devrait être considérable ».

« Toutes les entreprises avec lesquelles nous travaillons dans le Discovery Park District et l’Aerospace District sont très attentives à leur main-d’œuvre et à la capacité de la rendre pleinement productive aussi rapidement et économiquement que possible », a déclaré Brian Edelman, président de la Purdue Research Foundation.  « Je crois que la technologie Skill-XR est en train de changer la donne, tant pendant la pandémie actuelle qu’après, car nous apprenons tous à quel point nous sommes capables de travailler à distance ».

Les bases de la technologie Skill-XR ont commencé en 2018, lorsque l’équipe de Ramani a reçu une subvention de 2,5 millions de dollars de la NSF pour explorer le « Futur du travail à la frontière entre l’homme et la technologie ».  L’une des idées qui a émergé est Skill-Learn, un concept d’utilisation de la réalité augmentée (RA) pour éduquer les travailleurs.  Cette idée a reçu un financement de la phase I de l’accélérateur de convergence de la NSF, une nouvelle capacité de la NSF conçue pour répondre aux défis sociétaux à l’échelle nationale par le biais de recherches sur la convergence inspirées par l’utilisation. 

L’équipe de Ramani a mené plusieurs projets de recherche sous cette égide, comme le développement d’un « fantôme » de RA qui imite les actions des humains, et l’intégration du contenu de la RA dans les salles de classe des étudiants.  L’Office of Technology Commercialization de la Purdue Research Foundation a déposé plusieurs brevets pour les technologies issues du projet.  Aujourd’hui, l’équipe de Ramani a reçu un financement de la phase II de l’accélérateur de convergence de la NSF de 5 millions de dollars sur deux ans, afin de mettre en œuvre le projet (désormais rebaptisé Skill-XR) dans le monde réel.

Pour une véritable approche de convergence, Ramani s’est associé à plusieurs entreprises de l’Indiana axées sur la fabrication, telles que Wabash National, Kirby Risk et Gaylor Electric, ainsi qu’à d’autres petites et grandes entreprises du pays.  Les partenaires ont testé des prototypes et déterminé comment les utiliser au mieux dans une usine réelle.  Il s’est également associé à l’Indiana Economic Development Corporation et à Ivy Tech, le système de collèges communautaires de l’Indiana, dont les programmes éducatifs sont souvent axés sur des domaines d’emploi spécifiques.  « L’Indiana est le banc d’essai parfait pour cette plateforme », a déclaré M. Ramani. « L’économie des zones rurales dépend fortement de l’industrie manufacturière, donc quand l’industrie manufacturière réussit, l’Indiana aussi ».

« Chaque jour, les fabricants de l’Indiana, dans tout l’État, apportent des solutions essentielles et propulsent des produits innovants qui contribuent à alimenter notre monde », a déclaré David Roberts, directeur de l’innovation de l’Indiana Economic Development Corporation. « Alors que des tendances perturbatrices modifient le visage de l’industrie manufacturière actuelle, nous nous concentrons sur le soutien d’initiatives stratégiques telles que la technologie Skill-XR pour développer une main-d’œuvre diverse et qualifiée en Indiana, en équipant les Hoosiers des compétences et des formations axées sur l’industrie nécessaires pour l’avenir ».

Karthik Ramani voit le potentiel de la technologie Skill-XR au-delà de l’usine.  « Le projet implique également une variété d’environnements éducatifs, comme le Strong National Museum of Play à Rochester, New York ; et le propre réseau d’innovation rurale de l’Indiana », précise-t-il.  « Les jeunes enfants peuvent apprendre de manière pratique, même en jouant.  Les étudiants peuvent apprendre des concepts d’ingénierie.  Même les médecins et les infirmières peuvent pratiquer des techniques chirurgicales.  Notre objectif principal est d’étendre les capacités de tous les gens, en utilisant la technologie ».

https://engineering.purdue.edu/ME/News/2020/augmented-reality-to-provide-new-skills-for-manufacturing-workforce-education