La realtà mista a supporto dell'apprendimento da remoto mediante lo strumento Microsoft HoloLens 2

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INTRODUZIONE 
 
“È nella crisi che sorge l’inventiva, le scoperte e le grandi strategie. Chi supera la 
crisi supera sé stesso senza essere superato”. 
Albert Einstein 
 
Nell’ultimo anno la pandemia di Covid-19 ha drasticamente cambiato la nostra 
quotidianità. Ci siamo dovuti adattare a un nuovo stile di vita, fatto di rapporti di 
lavoro, meeting, eventi e persino amicizie a distanza. La nostra libertà è stata 
profondamente limitata non solo a causa delle molteplici restrizioni, ma anche dalle 
tante incertezze e paure. Nonostante le difficoltà, non ci siamo fermati e siamo stati in 
grado di trovare soluzioni per continuare a socializzare, lavorare e studiare ricorrendo 
a modalità del tutto innovative. L’accelerazione dei processi di digitalizzazione e 
l’avvento delle nuove tecnologie si sono rivelati fondamentali per lo svolgimento di 
attività che sembravano impossibili da realizzare a distanza.  
Scuola e università hanno dovuto rivoluzionare i tradizionali metodi di insegnamento 
per continuare a coinvolgere gli studenti che per mesi si sono trovati a vivere in un 
limbo, tra insegnamenti sincroni, asincroni e in presenza. Se le lezioni teoriche si sono 
ben prestate all’e-learning, la stessa cosa non è avvenuta per le attività pratiche come 
laboratori, tirocini o gite didattiche.  
Già dal 2018 l’Università di Parma, con il team di DigiLab4U e insieme ad altre 
università europee, è coinvolta un progetto di ricerca internazionale che si pone come 
obiettivo la creazione di una piattaforma di educazione ibrida, a cui possono avere 
accesso da remoto tutti gli studenti degli atenei cooperanti. Questa piattaforma 
permetterà a chiunque di accedere da remoto non solo ai contenuti didattici, ma anche 
ai laboratori fisici delle università.  Il fatto che nel 2020 tutto il mondo sia stato colpito
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dall’emergenza sanitaria ha reso ancora più urgente la necessità di remotizzare 
soprattutto i laboratori, fondamentali per una comprensione migliore degli 
insegnamenti erogati dai corsi universitari. In particolare, il Laboratorio RFID 
dell’Università di Parma risulta da tempo un elemento essenziale per gli studenti del 
corso Auto-Id in produzione e logistica della laurea magistrale in ingegneria 
gestionale.  
I “batch experiments” che vengono realizzati nell’ambiente di laboratorio permettono 
la messa in pratica delle nozioni apprese durante le lezioni teoriche e consentono agli 
studenti di interfacciarsi con una realtà simile a quella industriale. L’obiettivo che si è 
prefissato il progetto DigiLab4U è di raggiungere, entro il corrente anno, la sua 
completa remotizzazione. Per realizzare ciò, l’Università di Parma ha inoltre voluto 
investire in strumenti di ultima generazione, scommettendo sul loro potenziale e sui 
benefici che avrebbero potuto apportare all’ambiente universitario. È stato scelto 
Microsoft HoloLens 2, visore a realtà mista, come dispositivo di supporto al fine di 
raggiungere l’obiettivo prefissato da DigiLab4U. Sfruttando una tecnologia come la 
realtà mista, HoloLens 2 è stato utilizzato per realizzare di un modello tridimensionale 
del laboratorio di Parma che verrà fornito come materiale di supporto e di 
comprensione ai futuri ingegneri gestionali dell’Università di Parma.  
L’obiettivo del lavoro svolto è stato quello di fornire una descrizione della procedura 
effettuata per eseguire una mappatura spaziale con cui ricreare gli ambienti mediante 
Microsoft HoloLens 2: il risultato ottenuto rappresenta solamente il punto di partenza 
per DigiLab4U, che renderà il Laboratorio RFID accessibile virtualmente da tutti gli 
studenti e i docenti.
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BATCH EXPERIMENT: 
IMPLEMENTAZIONE DEL SISTEMA RFID 
1.1 Il sistema RFID e le sue applicazioni  
 
Le abitudini dei consumatori sono cambiate notevolmente nel giro degli ultimi 
decenni, soprattutto con il diffondersi delle vendite online che stanno sottraendo 
sempre più quote di mercato ai negozi tradizionali. I clienti hanno aspettative molto 
elevate e richiedono via via qualità migliore, tempistiche ridotte ed efficienza 
maggiore. La lunga e complicata catena degli approvvigionamenti può essere una 
causa della perdita, del danneggiamento o del deterioramento di molteplici prodotti: 
questo è ciò che affermano numerosi articoli presenti sul web o il team di consulenti e 
dirigenti di aziende leader con esperienza internazionale Smart VCO Consulting.  
È stato pertanto necessario trovare un modo per garantire una migliore gestione dei 
processi produttivi per incrementare la rapidità delle operazioni commerciali e per 
permettere a produttori, distributori e rivenditori di tracciare materie prime, 
semilavorati e prodotti finiti lungo tutta la supply chain.
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Una delle possibili soluzioni a questa problematica, come mostra un servizio di BBC 
World News del 2015, è rappresentata dalla tecnologia RFID (Radio frequency 
Identification - identificazione a radio frequenza), che viene sfruttata in ambito 
industriale per gestire in tempo reale l’inventario di magazzino, gli 
approvvigionamenti e il ciclo di vita dei prodotti, in particolare quelli alimentari che 
possiedono una scadenza. L’obiettivo dell’identificazione a radio frequenza è quello 
di raccogliere dati in modo automatico per rendere possibile, ad esempio, il 
tracciamento o la localizzazione: molteplici settori possono beneficiare di questa 
automazione. 
 
1.1.1 Settori di applicazione del RFID  
 
La tecnologia RFID permette di ottimizzare i numerosi processi produttivi nel settore 
industriale e manifatturiero, consentendo di prevenire disfunzioni (come gli errori 
umani), di controllare i tempi o i metodi di lavorazione e di fornire in tempo reale 
informazioni legate non solo al processo produttivo, ma anche alla corretta e puntale 
evasione degli ordini. Diventa fondamentale, quindi, identificare e gestire i dati per 
rendere più efficiente e performante il flusso delle informazioni proprio attraverso un 
monitoraggio continuo dei reparti e dello stato di avanzamento dei prodotti.  
Spesso, per risparmiare tempo, capita di utilizzare il pagamento con carte di credito 
per importi relativamente bassi. Quello che si utilizza è il cosiddetto “contactless”, che 
velocizza significativamente la transazione rispetto ai tradizionali metodi di 
pagamento. Tutto ciò è reso possibile grazie alla presenza della tecnologia RFID: è 
sufficiente avvicinare la carta al lettore e questa verrà riconosciuta consentendo il 
pagamento.  
Il settore food & beverage può trarre innumerevoli benefici da questo tipo di 
tecnologia: Fao e World Resources Institute affermano nei loro report che un terzo 
della produzione mondiale di cibo destinata al consumo alimentare umano si spreca o 
si perde lungo la filiera. Per questo motivo, secondo GS1 Italy (ente italiano che
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rilascia codici per gli standard mondiali del commercio) è necessario disporre in tempo 
reale di dati accurati per gestire in modo più efficiente l’inventario e per diminuire, di 
conseguenza, gli sprechi. 
Molte aziende del mondo alimentare utilizzano la tecnologia RFID per tenere traccia 
della qualità e della freschezza dei prodotti durante il processo di distribuzione. 
Tracciando il prodotto in una logica da monte a valle è possibile conoscere in tempo 
reale il ciclo di vita del prodotto: se questo sarà prossimo alla data di scadenza allora 
sarà più semplice identificarlo per stornarlo tempestivamente.  
 
1.1.2 Il funzionamento dell’identificazione a radio frequenza 
 
Più precisamente, un sistema RFID è costituito da: 
• un’etichetta o tag RFID, a sua volta composto da microchip e antenna (tenuti 
insieme da un supporto fisico detto “substrato”); 
• un lettore o reader; 
• un sistema informativo di gestione dei dati e per il loro trasferimento. 
 
 
 
Figura 1.1 Esempio di sistema RFID
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Il lettore emette un campo elettromagnetico che, per induzione, genera nell’antenna 
una corrente che alimenta il microchip. Quest’ultimo comunica i dati al lettore proprio 
tramite l’antenna. 
 
 
Figura 1.2 Tag RFID 
 
La tecnologia RFID può essere assimilata a quella dei codici a barre ma, a differenza 
di questi, può ottimizzare numerose operazioni grazie alla sua flessibilità, velocità e 
precisione.  
Purtroppo, il sistema barcode, per quanto comodo ed efficiente, non permette 
l’individuazione dell’esatta posizione delle merci. 
Invece, dispositivi dotati di etichette RFID permettono il pieno controllo della supply 
chain, migliorando la qualità delle spedizioni e rendendo il processo produttivo più 
veloce.  
Inoltre, questa tecnologia permette di conoscere gli articoli senza doverli estrarre dalla 
loro confezione tramite una scansione accurata: è sufficiente che l’etichetta sia posta 
in prossimità del lettore per essere letta, dal momento che la sua lettura può essere 
svolta indipendentemente dalla presenza o meno di imballaggi.  
Inoltre, il rischio di effettuare una lettura sbagliata (per esempio la mancata lettura di 
un articolo) è ridotto al minimo grazie ai continui miglioramenti in campo RFID.  
In tal modo il sistema è in grado di comunicare, aggiornare in tempo reale e 
condividere tutte le informazioni necessarie per rendere più efficiente la catena
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distributiva permettendo la tracciabilità dei prodotti, a cui viene associato un numero 
seriale univoco. 
Un’etichetta o tag RFID può essere attiva, passiva, semi-attiva o semi-passiva: 
• tag attivo: è dotato di un microchip, di una batteria che lo alimenta 
elettricamente, di una o più antenne, eventualmente anche di sensori (che 
leggono alcuni parametri come temperatura o pressione) e dal substrato (che 
rappresenta il supporto fisico); possiede una distanza operativa che raggiunge 
anche i 200 m; 
• tag passivo: è composto da un microchip non alimentato elettricamente, da 
un’antenna e dal substrato; 
• tag semi-attivo: è costituito da una batteria che alimenta sia microchip che 
trasmettitore; quest’ultimo viene attivato solamente quando il reader sta 
interrogando il tag, in caso contrario rimane disattivato; 
• tag semi-passivo: è dotato di una batteria che alimenta solo il microchip (o 
eventualmente atri sensori) ma non il trasmettitore, che non è collegato alla 
batteria. 
 
I tag passivi, che sono quelli più utilizzati dall’Università di Parma, si possono 
suddividere inoltre in Near-Field RFID e Far-Field RFID, a seconda della frequenza 
che utilizzano per comunicare e del fenomeno elettromagnetico a cui sono soggetti: 
• Near-Field, adatti sia per classi di frequenza basse (Low Frequencies LF 125-
135 KHz) che classi di frequenza alte (High Frequencies HF 13,56 MHz); 
quando la bobina presente nel tag passivo viene attraversata dal campo 
elettromagnetico, generato per induzione dal reader, crea una differenza di 
potenziale alternata indotta che può alimentare il tag;  
• Far-Field, adatti per classi Ultra High Frequencies (UFH 868-915 MHz); nel 
tag non vi è più la bobina ma un’antenna dipolare che, quando viene eccitata 
dal lettore, produce una differenza di potenziale alternata che alimenta il tag, 
sfruttando il principio della cattura delle onde elettromagnetiche prodotte del 
reader.