a cura di Silvia Colabianchi, Ricercatrice presso il Dipartimento di ingegneria informatica automatica e gestionale Antonio Ruberti, Università degli Studi di Roma “La Sapienza”
Managing the unexpected: from maintenance to training 4.0
Lockout/Tagout procedures, advanced training, and immersive technologies
Maintenance and cleaning constitute essential activities to ensure the optimal functioning of equipment and systems. When these activities are underestimated, they not only diminish the productivity of facilities but also pose a risk to users. One of today's primary challenges, especially in a time when recent workplace tragedies are still fresh in our minds, is ensuring the safety of both end users and maintenance personnel while creating a sustainable environment for everyone in the supply chain.
Maintenance safety: the LOTO procedure
According to the European Agency for Safety & Health at Work (EU-OSHA), most workplace accidents occur during maintenance activities. In 2010, Eurostat's analysis, utilizing the European Statistics on Accidents at Work (ESAW) methodology, unveiled that maintenance operations1 were responsible for roughly 10-15% of all fatal accidents and 15-20% of all workplace accidents. This finding was subsequently validated by INAIL in 20192. Despite some improvements, the situation remains critical, with maintenance continuing to be a significant contributing factor to accidents3.
Examining the latest data provided by the Bureau of Labor Statistics and the U.S. Occupational Safety and Health Administration (OSHA), it becomes apparent that approximately 3,000 workers sustain injuries in the workplace annually as a result of maintenance or cleaning tasks associated with machinery and other equipment.
Annually, OSHA releases a list of the ten most prevalent safety violations, with the inadvertent or unforeseen reactivation of energy sources during machine maintenance consistently ranking among the top concerns. To reduce the number of incidents and protect workers, in 1983, the National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) established the initial guidelines for isolating and controlling hazardous energy sources, which were later made mandatory with the issuance of the OSHA standard known as Lockout/Tagout (LOTO). In Italy, there is no specific Lockout/Tagout regulation, but this procedure is fully recognized and integrated into occupational health and safety directives, including the Testo Unico del 2008, the Machinery Directive 2006/42/EC, Directive 2009/104/EC, and Directive 2001/45/EC of the European Parliament. Additionally, the UNI EN ISO 14118 standard (2018-07) focuses on preventing unexpected start-ups, providing guidelines to protect operators and maintenance personnel during equipment use.
The implementation of LOTO techniques requires adherence to five fundamental elements: procedures, training, policies, devices, and auditing. The classic LOTO procedure follows six steps, culminating in intervention. The steps include machine shutdown preparation; machine shutdown; isolation of energy sources; application of locking devices and tags; dissipation of residual energy; and isolation verification. Today, LOTO procedures are widely used in the industrial sector. However, with nearly 2,000 incidents in 2022 alone attributed to improper LOTO procedure application, it is evident that many companies still struggle to implement effective Lockout/Tagout strategies4. Common violations include the absence of written procedures, inadequate personnel training, and a lack of locking system verification procedures.
As is well known, training is an essential component of LOTO techniques. However, the effectiveness of LOTO procedures goes beyond mere understanding and implementation. Incidents are often linked to operational circumstances and a lack of understanding of associated risks. Today, maintenance personnel face increasingly complex challenges: the need for timely interventions, maintaining high levels of productivity and efficiency, managing communication constraints, limited resources, and conflicts of interest among different parties involved. Consequently, the correct execution of procedures is often neglected, sometimes due to the inability to manage the unexpected or because downtime is perceived as a hindrance to productivity.
Innovation in industrial safety training
To ensure worker safety, it is essential to adopt an innovative and engaging approach. Training must go beyond the boundaries of simple low or medium-cognitive impact procedures required to guide maintenance personnel in common work situations. Addressing the variability of situations necessitates intensive cognitive training, empowering maintenance personnel to effectively manage unexpected and high-pressure scenarios while sharpening their abilities in analysis, diagnosis, and refining established procedures5. When reimagining training content, Bloom's taxonomy serves as a valuable resource, assisting in the creation of more challenging learning objectives geared towards cultivating analytical, synthetic, and evaluative skills.
Thinking about training tools, just as maintenance has embraced innovation, maintenance training also requires a 4.0 approach. Among the technologies revolutionizing training models, virtual reality (VR) and augmented reality (AR) stand out. Virtual reality, defined as "immersive," allows individuals to actively enter a 360-degree learning environment, enabling students to interact with tools, machinery, and avatars in a 3D setting. Virtual reality is effective in simulating complex or critical situations, such as working in hazardous environments or emergencies. This mode is valuable in training new maintenance personnel, allowing them to experience hazards in a safe environment. On the other hand, augmented reality enables users to interact with the real world through a mobile display, enriching the physical environment with visual information. During the training process, Augmented Reality (AR) proves to be beneficial by introducing new maintenance procedures and offering learners real-time guidance on interventions, along with clear explanations of the required actions to be taken. The direction to prioritize for more effective Lockout/Tagout procedure training lies in VR/AR. Immersive training empowers learners to engage in hands-on practice of safety protocols, assists them in recognizing situations that necessitate Lockout/Tagout, encourages the application of safety procedures, and guides them through machine restart processes. Within the simulated 3D environment, learners enjoy the freedom to move, inspect machines from various perspectives, physically interact with components, receive immediate feedback, encounter real-life hazardous scenarios that cannot be replicated in traditional training, and ultimately learn through practical experience.
The journey towards enhanced workplace safety may appear intricate at first, and the prevailing concerns about potential delays or added expenses linked to Lockout/Tagout (LOTO) procedures can be daunting. Nonetheless, the rewards of precise LOTO procedure implementation are concrete and enduring. The pivotal step in making them effective lies in training. Focusing on a training 4.0 that actively engages personnel and incorporates cutting-edge technologies will serve to diminish risks and injury rates, boost productivity, and foster a safer and more sustainable work environment.
1https://osha.europa.eu/sites/default/files/maintenance_OSH_statistics.pdf
2https://www.inail.it/cs/internet/docs/alg-pubbl-manutenzione-per-sicurezza-sul-lavoro.pdf
3https://osha.europa.eu/sites/default/files/OSH_in_Europe_state_trends_report_2023_en.pdf
4https://www.osha.gov/top10citedstandards
5Rasmussen J (1983) Skills, rules, knowledge: signals, signs and symbols and other distinctions in human performance models. IEEE Trans Systems, Man and Cybernetics 13(3): 257−267 Rasmussen J (1987) Cognitive control and human error mechanisms.
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Manutenzione e pulizia sono attività fondamentali per garantire il corretto funzionamento di attrezzature e impianti che, se sottovalutate, non soltanto rendono gli impianti meno produttivi, ma soprattutto costituiscono un fattore di rischio per gli utilizzatori. Una delle maggiori sfide di oggi, soprattutto in un momento come questo in cui la mente corre veloce alle recenti tragedie sul lavoro, è quella di mettere in sicurezza tanto gli utenti finali quanto i manutentori stessi, andando a creare un ambiente sostenibile per tutte le persone coinvolte nella filiera.
Sicurezza nella manutenzione: la procedura LOTO
Secondo l'Agenzia Europea per la sicurezza e la salute sul lavoro (EU-OSHA), la maggior parte degli infortuni sul lavoro si verificano proprio durante attività di manutenzione. Nel 2010, le statistiche Eurostat basate sulla metodologia ESAW (Statistiche europee degli infortuni sul lavoro) rivelavano che circa il 10-15% di tutti gli incidenti mortali e il 15-20% di tutti gli incidenti sul lavoro erano legati alle operazioni di manutenzione1, dati confermati anche da INAIL nel 20192. Nonostante vi siano stati miglioramenti, la situazione rimane critica, con la manutenzione che continua a essere uno dei principali fattori di incidente3.
Esaminando i dati più recenti forniti dal Bureau of Labor Statistics e dall'Occupational Safety and Health Administration (OSHA) statunitense, emerge che circa 3.000 lavoratori subiscono ogni anno infortuni sul luogo di lavoro per via di attività legate alla manutenzione o pulizia di macchinari e altre attrezzature.
Ogni anno, l'OSHA pubblica un elenco delle dieci violazioni più comuni in materia di sicurezza, e la riattivazione non intenzionale o inattesa di fonti di energia di una macchina in manutenzione è sempre presente nelle prime posizioni. Per ridurre il numero di incidenti e proteggere i lavoratori nel 1983 il National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) ha stabilito le prime linee guida per l’isolamento e controllo delle fonti di energia pericolose, successivamente rese obbligatorie con l'emanazione dello standard OSHA noto come Lockout/Tagout (LOTO). In Italia, non esiste una norma specifica Lockout/Tagout, ma questa procedura è pienamente riconosciuta e integrata nelle direttive sulla salute e sicurezza sul lavoro, compreso il Testo Unico del 2008, la Direttiva Macchine 2006/42/CE, la Direttiva 2009/104/CE e la Direttiva 2001/45/CE del Parlamento Europeo. Inoltre, lo standard UNI EN ISO 14118 (2018-07) si focalizza sulla prevenzione dell'avviamento inatteso, fornendo linee guida per proteggere gli operatori e i manutentori durante l'uso delle attrezzature di lavoro. L’applicazione delle tecniche LOTO richiede l’osservanza di cinque elementi fondamentali: procedure, formazione, politiche, dispositivi e auditing. La procedura LOTO classica segue sei step al termine dei quali si esegue l’intervento. Gli step prevedono: la preparazione all’arresto della macchina; l’arresto della macchina; l’isolamento delle fonti di energia; l’applicazione dei dispositivi di bloccaggio e del cartellino; la dissipazione dell’energia residua; la verifica dell’isolamento. Oggi le procedure LOTO sono largamente utilizzate in campo industriale. Tuttavia, con quasi 2.000 incidenti solo nell’anno 2022 riconducibili all’errata applicazione delle procedure LOTO, diventa evidente che molte aziende ancora faticano ad attuare strategie di Lockout/Tagout efficaci4. Tra le violazioni più citate ci sono l’assenza di procedure scritte, la carenza di addestramento del personale, la mancanza di procedure di verifica dei sistemi di bloccaggio.
Come noto, elemento imprescindibile delle tecniche LOTO è la formazione, ma l'efficacia delle procedure LOTO va ben oltre la semplice comprensione e implementazione delle stesse. Gli incidenti risultano spesso connessi alle circostanze operative e alla carenza di comprensione dei rischi associati. Oggi i manutentori si trovano ad affrontare sfide sempre più complesse: necessità di interventi tempestivi, mantenimento di alti livelli di produttività ed efficienza, gestione di vincoli comunicativi, risorse limitate e conflitti di interesse tra diverse parti coinvolte. Di conseguenza, la corretta esecuzione delle procedure viene spesso trascurata, talvolta per l’incapacità di gestire l’imprevisto, talvolta perché i tempi di inattività sono percepiti come un ostacolo alla produttività.
Innovazione nella formazione per la sicurezza industriale 4.0
Per garantire la sicurezza dei lavoratori, è essenziale adottare un approccio innovativo e coinvolgente. La formazione deve superare i confini delle semplici procedure di basso o medio impatto cognitivo necessarie a guidare il manutentore in una comune situazione di lavoro. Per affrontare la variabilità delle situazioni serve una formazione ad alto impatto cognitivo che guidi il manutentore nell'affrontare situazioni impreviste e stressanti, potenziando le sue abilità di analisi, diagnosi e rielaborazione delle procedure note5. Nel processo di rinnovamento dei contenuti della formazione, la tassonomia di Bloom fornisce un valido supporto, aiutando a sviluppare obiettivi formativi più sfidanti che mirano allo sviluppo di capacità di analisi, sintesi e valutazione.
Pensando agli strumenti formativi, così come la manutenzione ha abbracciato l'innovazione, anche la formazione per la manutenzione richiede un approccio 4.0. Nell'ambito delle tecnologie che stanno rivoluzionando i modelli di formazione emergono la realtà virtuale (VR) e la realtà aumentata (AR). La realtà virtuale, definita "immersiva", permette di entrare attivamente in un ambiente di apprendimento a 360 gradi, consentendo agli allievi di interagire con strumenti, macchinari ed avatar in un ambiente 3D. La realtà virtuale è efficace nel simulare situazioni complesse o critiche, come il lavoro in contesti pericolosi o in situazioni di emergenza. Questa modalità risulta utile nella formazione di nuovi manutentori permettendo loro di sperimentare i pericoli in un ambiente sicuro. La realtà aumentata, invece, consente agli utenti di interagire con il mondo reale attraverso un display mobile, arricchendo l'ambiente fisico con informazioni visive. Nel processo formativo, l’AR si dimostra utile nell'introduzione di nuove procedure di manutenzione, fornendo agli allievi indicazioni in tempo reale sugli interventi da effettuare e spiegando le azioni da compiere. È su VR/AR che bisogna puntare per una più efficace formazione sulle procedure LOTO. Una formazione immersiva che permetta agli allievi di esercitarsi sui protocolli di sicurezza, li guidi ad identificare le situazioni che richiedono Lockout/Tagout li sfidi ad applicare le procedure di messa in sicurezza e ravviamento della macchina. Gli allievi potranno muoversi liberamente nell’ambiente simulato in 3D, ispezionare le macchine da tutte le angolazioni, interagire fisicamente con i componenti, ricevere feedback, sperimentare reali situazioni di pericolo non simulabili nella formazione reale, imparare facendo.
La strada verso una maggiore sicurezza sul luogo di lavoro può sembrare inizialmente complessa, e la concezione diffusa di ritardi o costi aggiuntivi connessi alle procedure LOTO difficile da superare. Tuttavia, i benefici derivanti dall'attuazione accurata delle procedure Lockout/Tagout sono tangibili e duraturi. Il punto di partenza sul quale investire per renderle efficaci è la formazione. Lavorare ad una formazione 4.0 che coinvolga attivamente il personale e adotti tecnologie innovative contribuirà a ridurre i rischi e i tassi di infortunio, ad aumentare la produttività, a costruire un ambiente lavorativo più sicuro e sostenibile.
