Guida degli insegnamenti

Syllabus

Partially translatedTradotto parzialmente
[51457] - PROTOTIPAZIONE VIRTUALEVIRTUAL PROTOTYPING
Maura MENGONI
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea Magistrale - [IM09] INGEGNERIA MECCANICA (Curriculum: PROGETTAZIONE MECCANICA) Master Degree (2 years) - [IM09] MECHANICAL ENGINEERING (Curriculum: PROGETTAZIONE MECCANICA)
Dipartimento: [040004] Dipartimento Ingegneria Industriale e Scienze MatematicheDepartment: [040004] Dipartimento Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche
Anno di corsoDegree programme year : 1 - Secondo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2022-2023
Anno regolamentoAnno regolamento: 2022-2023
Obbligatorio
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: B - Caratterizzante
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-IND/15 - DISEGNO E METODI DELL'INGEGNERIA INDUSTRIALE

LINGUA INSEGNAMENTO LANGUAGE

Italiano

Italian


PREREQUISITI PREREQUISITES

Conoscenza dei principi e fondamenti del disegno tecnico, della progettazione di macchine e dei principali cicli di lavorazione

Main principles and basis of Mechanical Drawing, both handmade and computer-aided, design of machines and manufacturing cycles


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DEL CORSO DEVELOPMENT OF THE COURSE

Lezioni di Teoria, 34 ore
Esercitazioni, 30 ore
Laboratorio, 8 ore

34 hours of Lectures, 30 hours of classroom exercises and 8 hours in the Virtual Reality Laboratory


RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI LEARNING OUTCOMES
Conoscenze e comprensione.

Il corso si propone di supportare lo studente nell’acquisizione di conoscenze di modellazione 3D parametrica feature e history-based, di simulazione dell’interazione uomo-macchina (ergonomic analysis), di prototipazione virtuale (digital mock-up e digital twin, collaborative virtual prototype, mechatronic prototype), utili alla rappresentazione di prodotti industriali e alla gestione di sistemi complessi con un elevato livello di automazione. Inoltre fornisce metodologie operative per la progettazione di tali sistemi, con una particolare attenzione agli Human Factors, e una panoramica completa delle tecnologie di eXtended Reality (Virtual, Mixed Augmented Reality), illustrando casi pratici ed applicativi.


Capacità di applicare conoscenze e comprensione.

Le conoscenze acquisite permetteranno di sviluppare competenze professionali idonee per l’ Industria 4.0. In particolare, le conoscenze di modellazione 3D e prototipazione virtuale sono fondamentali per la rappresentazione del progetto, la formalizzazione e gestione delle conoscenze distribuite in virtual teams, al coordinamento degli aspetti del progetto di sistemi ad elevato grado di automazione e interazione con l’utilizzatore. Le conoscenze delle tecnologie di x-Reality si applicano per analizzare, confrontare e scegliere i sistemi più idonei alle fasi del ciclo di vita del prodotto. Le conoscenze sulle metodologie di progettazione permettono di sviluppare abilità di problem-solving e di traduzione dei bisogni degli utilizzatori in un progetto capace di soddisfarli, ma che risulti fattibile da un punto di vista tecnico e soprattutto producibile.


Competenze trasversali.

Le competenze trasversali che verranno maturate riguardano: 1) la capacità mettere in relazione tutti i diversi aspetti che concorrono alla progettazione di prodotto; 2) la capacità di effettuare benchmark di tecnologie avanzate e allo stato dell’arte internazionale (x-Reality, tecnologie multimodali e multisensoriali per l’interazione uomo-macchina) in funzione dei requisiti del dominio applicativo; 4) la capacità di promuovere un’innovazione di prodotto grazie al continuo trasferimento tecnologico e alla conoscenza di tutti gli aspetti di progetto; 5) la capacità di promuovere i fattori umani nello sviluppo di progetti complessi (Customer, Product e User Experience)
6) abilità di comunicazione del progetto a tutti gli stakeholders interessati anche grazie all’utilizzo di tecnologie avanzate di prototipazione virtuale


Knowledge and Understanding.

The course allows the students to acquire the necessary technical knowledge required for an integrated use of geometric modelling, 3D, feature and history-based, simulation of human-machine interaction (ergonomic analysis), virtual prototyping (digital mockup and digital twin, collaborative virtual prototype, mechatronic prototype) useful to represent product design and manage complex systems with a high automation level. The course also provides operative methodologies to design such systems and an extensive overview of the eXtended Reality technologies for specific application domains (Virtual and Augmented Reality). Real use cases will be used to demonstrate the applicability of methods and tools.


Capacity to apply Knowledge and Understanding.

The acquired knowledge allows students to gain professional skill in the filed of Industry 4.0. In particular, the knowledge of 3D modeling and virtual prototyping are of paramount importance to represent the project outcomes, formalize and manage the distributed knowledge in virtual teams, coordinate all design aspects in case of complex systems with a high degree of automation and user interaction; the knowledge on x-Reality and digital technologies to analyze, compare and choose the most suitable systems for the product life cycle phase where they give a contribution; knowledge of design methodologies to develop problem-solving skills and translate user needs into a feasible system capable of satisfying all of them


Transversal Skills.

The transversal skills gained by students concern: 1) the ability to relate all the different aspects that contribute to product design through specific representation tools based on virtual prototyping with the aim of improving the user experience, reducing the number of errors and technical changes and increase product performance; 2) the ability to benchmark advanced and international state-of-the-art technologies (x-Reality, multimodal and multisensory technologies for human-machine interaction) according to the requirements of the application domain; 4) the ability to promote product innovation thanks to continuous technology transfer and knowledge of all project aspects 5) the ability to include Human Factors in design (Customer, Product and User Experience strategies)
6) the ability to communicate the design outcome to all project stakeholers thanks to the use of advanced virtual prototyping technologies



PROGRAMMA PROGRAM

Lezioni frontali 34 ore:
Le lezioni frontali si propongono di fornire le conoscenze sui metodi e tecniche per la realizzazione del prototipo virtuale e il suo impiego nelle fasi di progettazione e validazione prodotto nonché sulle nuove tecnologie di interazione multimodali e multisensoriali con particolare attenzione agli aspetti di usabilità ed ergonomia fisica e cognitiva. In particolare gli argomenti del corso sono:
• tecniche di progettazione user-centered design e metodi per progettazione di sistemi con qualità estetiche e prestazioni tecniche ed interfacce utenti (approccio sistematico, Design for All, Inclusive Design)
• tecniche di rappresentazione e modellazione di solidi e superfici e sistemi avanzati di supporto alla rappresentazione del progetto (strumenti CAD di modellazione solida e superfici history e feature-based)
• architetture ed ambienti di prototipazione virtuale e digital twin,
• tecnologie ed applicazioni di Realtà Virtuale ed Aumentata (x-Reality),
• concetti di base di interazione utente-macchina (User Experience) e nuovi paradigmi di interazione (interazione multimodale e multisensoriale)
• Metodologie di analisi di ergonomia fisica e cognitiva (usabilità), utilizzo di manichini virtuali per la loro valutazione e strumenti basati su algoritmi di Intelligenza Artificiale
Esercitazioni 30 ore:
Le 30 ore sono divise in 20 ore di esercitazioni con CAD 3D e 10 ore di progettazione in aula
Verrà assegnato agli studenti un progetto di un prodotto meccatronico, da condurre secondo l’approccio metodologico appreso durante le lezioni frontali e rappresentato attraverso gli strumenti di prototipazione virtuale. Gli esiti progettuali saranno presentati dagli studenti in aula in tre diversi momenti di confronto e revisione. Tali attività progettuale sarà accompagnata da esercitazioni pratiche di uno strumento CAD di prototipazione virtuale.

Laboratorio: 8 ore
Visita al laboratorio di Realtà Virtuale e coinvolgimento in esperimenti che impiegano le tecnologie per la rappresentazione e la simulazione di prodotti e sistemi complessi

Frontal lectures: 34 hours
The lectures aim to provide knowledge on the methods and tools for virtual prototyping and the use of virtual mockups in product design and validation as well as on the new multimodal and multisensory interaction technologies with particular attention to aspects of usability and physical and cognitive ergonomics. In particular, the course topics are:
• user-centered design techniques and methods for designing systems with aesthetic qualities, technical performance and user interfaces (systematic approach, Design for All, Inclusive Design)
• techniques for the representation and modeling of solids and surfaces and advanced systems for supporting the representation of the project (solid modeling CAD tools and history and feature-based)
• virtual prototyping and digital twin architectures and environments,
• technologies and applications of Virtual and Augmented Reality (x-Reality),
• basic concepts of user-machine interaction (User Experience) and new interaction paradigms (multimodal and multisensory interaction)
• Methodologies of physical and cognitive ergonomics analysis (usability), use of virtual mannequins for their evaluation and tools based on Artificial Intelligence algorithms

Exercises: 30 hours
The 30 hours are divided into 20 hours of tutorials with 3D CAD and 10 hours of classroom design
Students will be assigned a project of a mechatronic product, to be conducted according to the methodological approach learned during the lectures and represented through virtual prototyping tools. The project outcomes will be presented by the students in the classroom in three different moments of comparison and review. These design activities will be accompanied by 3D CAD practical exercises

Laboratory: 8 hours
Visit to the Virtual Reality laboratory and involvement in experiments that use technologies for the representation and simulation of complex products and systems


MODALITÀ DI SVOLGIMENTO DELL'ESAME DEVELOPMENT OF THE EXAMINATION
Modalità di valutazione dell'apprendimento.

Prova orale e presentazione del project work elaborato durante il corso

Tipologia di prova: interrogazione orale sui principali argomenti del corso e discussione critica del project work
Sono previste N.2 prove intermedie, dove gli studenti dovranno presentare i risultati intermedi del project work, che concorreranno nella misura del 60% alla valutazione finale.
Materiali e metodi utili per sostenere la prova orale e condurre il progetto del corso sono messi a disposizione sulla piattaforma Moodle di Ateneo (learn.univpm.it), dove è anche possibile trovare esempi di passati progetti e linee guida per preparare le presentazioni intermedie e finali


Criteri di valutazione dell'apprendimento.

Lo studente, nel corso della prova orale, dovrà presentare i risultati intermedi e finali conseguiti relativi alla progettazione del prodotto assegnato durante il corso, e dovrà dimostrare di aver acquisito una padronanza nell’applicazione delle metodologie e degli strumenti appresi. Per superare con esisto positivo la prova orale lo studente dovrà dimostrare di possedere una complessiva conoscenza dei contenuti, esposti in maniera corretta con l’uso di terminologia tecnica, e di saper condurre la progettazione di un prodotto tenendo conto della molteplicità degli aspetti che concorrono alla qualità finale del manufatto. La valutazione massima verrà conseguita dimostrando una conoscenza approfondita dei contenuti, la capacità di creare connessioni trasversali tra i diversi argomenti, una completa padronanza del linguaggio tecnico ed infine abilità di problem-solving nella progettazione e rappresentazione di sistemi complessi


Criteri di misurazione dell'apprendimento.

Viene attribuito un voto in trentesimi con eventuale lode. Il voto minimo per il superamento dell’esame è di 18 trentesimi


Criteri di attribuzione del voto finale.

L’orale, per coloro che non avranno svolto l'attività di esercitazione, sarà articolato su 4 quesiti, di cui uno riguarda la presentazione del progetto, Il progetto sarà valutato con un massimo di 12 punti. Gli altri quesiti saranno valutabili ognuno con un punteggio tra 0 e 6 punti, fino al raggiungimento massimo complessivo del punteggio di 30.
La partecipazione attiva alle esercitazioni di gruppo verrà valutata con un massimo di 18 punti, e l’esame orale prevede solo due quesiti valutabili ciascuno con un punteggio tra 0 e 6, fino al raggiungimento del punteggio massimo complessivo di 30.
L’assegnazione della Lode è data agli studenti che avranno sviluppato autonomia di giudizio e adeguata capacità di argomentazione ed esposizione.


Learning Evaluation Methods.

Oral exam comprehending and presentation of the project work done during the course

Typology of the oral exam: test on the main topics of the course and critical discussion of the project work

Presetation of the project work:
N.2 intermediate presentations where students should present the results of the project work stages, contributing to the 60% of the final evaluation.

Materials and methods for the oral exams and the project work are provided in the Moodle platform (learn.univpm.it), where it is also possible to find examples of past project works and guidelines to prepare both final and intermediate presentations.


Learning Evaluation Criteria.

During the oral test, the student must present the intermediate and final results achieved relating to the design of the product assigned during the course, and must demonstrate that he/she has mastered the application of the learned methodologies and tools. To successfully pass the oral test, the student must demonstrate that he / she has an overall knowledge of the contents, correctly exposed with the use of technical terminology, and that he / she knows how to conduct the design of a product taking into account the multiplicity of aspects contributing to the final quality. The maximum evaluation will be achieved by demonstrating an in-depth knowledge of contents, the ability to create transversal connections between the different topics, the use of technical language and finally problem-solving skills in the design and representation of complex systems


Learning Measurement Criteria.

A thirty-points scale is used for grading, with possible praise. The minimum score to overcome the exam is 18/30.


Final Mark Allocation Criteria.

The oral, for those who have not carried out the exercise, will be divided into four questions, one of which however concerns the presentation of project work (presentation, drawings, 3D models, simulations). The project will be evaluated with a maximum of 12 points. The other questions will be assessed each with a score between 0 and 6 points, to achieve the 30/30 score.
Active participation in group exercises will be assessed with a maximum of 18 points, and the oral exam consists of two questions, each assessable with a score between 0 and 6, to reach the overall score of 30/30.
The assignment of Laude honors is given to students who have demonstrated that they have developed autonomy of judgment and adequate capacity for argumentation and presentation.



TESTI CONSIGLIATI RECOMMENDED READING

De Fusco R., 2014, "Made in Italy: storia del design italiano", Altralinea Edizioni
Wilson C., 2011, "Handbook of User-Centered Design Methods", Morgan Kaufmann
Pahl G., Beiz W., Wallace K., Blessing L.T.M. and Bauert F., 1995, "Engineering Design: A systematic Approach", Springer
Ulrich K.T., Eppinger S.D., Filippini R., 2007, “Progettazione e Sviluppo Prodotto”, Mc Graw-Hill.

Ohta Y., Tamura H., 2014, "Mixed Reality: merginig real and virtual words", Springer
Jerad J., 2016, The VR book: Human-Centered Design for Virtual Reality, ACM Book
Carryer J.E., Ohline R.M., Kenny T.W, 2010, Introduction to mechatronic design, Pearson
Preece, 2019, Interaction Design: 5th edition, Winley
Goldman R., 2009, "An integrated Introduction to Computer Graphics and Geometric Modeling", CRC Press.
Baldissera A., 2020, Realtà Virtuale e Realità Aumentata per il business, HOEPLI

Materiale addizionale (slides, sitografia, esercitazioni interattive, video con registrazione della lezioni) verrà messo a disposizione nella pagina Moodle dell'insegnamento (https://learn.univpm.it)

De Fusco R., 2014, "Made in Italy: storia del design italiano", Altralinea Edizioni
Wilson C., 2011, "Handbook of User-Centered Design Methods", Morgan Kaufmann
Pahl G., Beiz W., Wallace K., Blessing L.T.M. and Bauert F., 1995, "Engineering Design: A systematic Approach", Springer
Ulrich K.T., Eppinger S.D., Filippini R., 2007, “Progettazione e Sviluppo Prodotto”, Mc Graw-Hill.

Ohta Y., Tamura H., 2014, "Mixed Reality: merginig real and virtual words", Springer
Jerad J., 2016, The VR book: Human-Centered Design for Virtual Reality, ACM Book
Carryer J.E., Ohline R.M., Kenny T.W, 2010, Introduction to mechatronic design, Pearson
Preece, 2019, Interaction Design: 5th edition, Winley
Goldman R., 2009, "An integrated Introduction to Computer Graphics and Geometric Modeling", CRC Press.
Baldissera A., 2020, Realtà Virtuale e Realità Aumentata per il business, HOEPLI

In addition, supplementary educational supports are aailable on the University Moodle plaftorm - link: https://learn.univpm.it/


Scheda insegnamento erogato nell’A.A. 2022-2023
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento.
Academic year 2022-2023

 


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