ITIA-CNR

2MaCS

Machine and Manufacturing Control Systems

Obiettivi della ricerca

2MaCS

I sistemi di produzione del futuro richiedono soluzioni di controllo intelligenti

Il gruppo di ricerca 2MaCS sviluppa sistemi di controllo e soluzioni di automazione innovative volte al miglioramento delle prestazioni, all'affidabilità, all'efficienza energetica e alla sostenibilità dei sistemi di produzione.

Oggigiorno, l'industria deve far fronte a frequenti e imprevedibili variazioni di mercato. Per mantenere la propria competitività essa deve poter annoverare nuovi sistemi di produzione in grado di reagire rapidamente a tutte queste variazioni. Sistemi di controllo agili, scalabili e affidabili rappresentano un elemento cruciale per affrontare efficacemente il problema descritto. In particolare, lo sviluppo rapido, la riutilizzabilità e riconfigurabilità di soluzioni di automazione già precedentemente sviluppate sono aspetti fondamentali per ridurre tempi e costi necessari alla progettazione e realizzazione di un nuovo sistema di produzione o alla modifica di uno già esistente. In questo contesto risulta necessaria la definizione di metodologie e strumenti a supporto di ciascuna fase del ciclo di vita di macchine, di celle e di linee di produzione, nonché dei relativi sistemi di controllo. Nello specifico è necessario investigare: standard e modelli di riferimento per uno sviluppo strutturato dei sistemi di controllo, metodi di verifica basati su analisi formale e su simulazione dinamica, tecniche di generazione automatica di codice, strumenti di progettazione CACSD, algoritmi di controllo (modulante, numerico e logico) innovativi e tecnologie di automazione emergenti.
Sistemi di controllo e supervisione avanzati risultano tecnologie abilitanti per aumentare l'efficienza energetica e ridurre l'impatto ambientale dei processi industriali, attraverso azioni condotte a livello di sistema integrato di produzione.
Soluzioni di automazione per fabbriche adattative, pienamente integrate con le fasi di design e gestione della produzione, sono condizioni imprescindibili per sistemi produttivi efficienti e sostenibili così come per la realizzazione di prodotti orientati al consumatore.

Attività di ricerca

Lo scopo delle attività di ricerca del gruppo 2MaCS è la concezione della fabbrica come sistema integrato in grado di riesigenze del mercato, attraverso lo sviluppo e la integrazione di sistemi di controllo e automazione intelligenti. In particolare, le attività di innovazione tecnologica e di ricerca scientifica del gruppo 2MaCS sono: lo studio, la concezione, la definizione e l'applicazione di metodi e strumenti per l'analisi, la progettazione, la simulazione, l'implementazione e il testing di sistemi di controllo modulante, numerico e logico, dalla macchina all'impianto, includendo inoltre le funzioni di diagnosi, monitoraggio e supervisione.

Soluzioni CAD-CAM e lavorazioni flessibili avanzate per la produzione di prodotti personalizzati, sviluppate da 2MaCS

Particolare attenzione è dedicata ai seguenti temi:

  • modellazione di sistemi di controllo attraverso approcci object-oriented e adozione dei più recenti standard internazionali;
  • metodologie di sviluppo e strumenti a supporto della progettazione strutturata di sistemi di controllo modulari e gerarchici;
  • tecniche e strumenti per la verifica di sistemi di controllo industriali attraverso analisi formali e simulazioni dinamiche;
  • metodi e algoritmi di controllo modulante, numerico e logico per sistemi manifatturieri, partendo dal livello macchina fino alla distribuzione sull'impianto complessivo;
  • controllori PC-based avanzati basati su software open source;
  • tecnologie emergenti per l'implementazione di soluzioni di controllo innovative;
  • sistemi di automazione di fabbrica adattativi, energeticamente efficienti e sostenibili;
  • evoluzione delle architetture e delle funzioni di automazione di fabbrica verso soluzioni estese all'efficienza energetica a livello di sistema;
  • integrazione di tecniche LCA nel sistema di automazione al fine di ridurre l'impatto ambientale dei processi produttivi attraverso azioni in tempo reale a livello di sistema integrato;
  • fabbriche orientate al consumatore basate su sistemi di automazione fortemente integrati ai dipartimenti di design e gestione della produzione.

L'obiettivo delle attività sopra citate è quello di contribuire allo sviluppo di sistemi di controllo distribuiti, modulari, agili, flessibili e ad alte prestazioni per sistemi di produzione innovativi all'interno di progetti di ricerca nazionali e internazionali, in sinergia con gli altri domini di ricerca dell'ITIA e in collaborazione con diversi partner industriali e di ricerca.


Impianto pilota per la produzione di calzature su misura sviluppato implementando soluzioni di automazione flessibile all'interno di progetti di ricerca nazionali ed europei. L'impianto è ad oggi utilizzato per l'innovazione continua di processo e di prodotto nel settore calzaturiero e per la formazione di studenti e professionisti.

Queste attività di ricerca sono strettamente collegate alle fabbriche pilota per prodotti calzaturieri, de-produzione e digitali sviluppate da ITIA-CNR.
Esempi illustrativi di risultati derivati dalle attività del gruppo 2MaCS sono: soluzioni di controllo innovative per macchine utensili ad assi ridondanti (con applicazione in macchine industriali da parte di aziende leader nel settore delle macchine laser); nuovi strumenti di supporto alla progettazione e ottimizzazione di linee di produzione e dei relativi sistemi di automazione oggi utilizzati da aziende leader di mercato nel settore del legno e dell'auto; nuove soluzioni flessibili per la produzione di prodotti personalizzati, con particolare riferimento ad applicazioni nel settore delle calzature.


Strumenti per lo sviluppo e la validazione di sistemi di automazione di fabbrica flessibile e a elevata efficienza energetica.

In particolare, il gruppo 2MaCS ha sviluppato e applicato tecniche di automazione e produzione flessibili sull'impianto pilota per la produzione di calzature personalizzate, sviluppando competenze specialistiche nella integrazione dei diversi dipartimenti di fabbrica: dagli strumenti CAD 3D per la progettazione del prodotto agli strumenti PDM ed ERP per la gestione dei dati di prodotto-processo e di filiera, sino agli strumenti MES-DCS e CAM-CNC per l'automazione di linea e il controllo delle lavorazioni.

In tale contesto, il gruppo 2MaCS ha inoltre sviluppato esperienze e competenze relative alla progettazione e realizzazione di nuovi macchinari per lavorazioni flessibili con riferimento a diversi processi di lavorazione per applicazioni meccano-calzaturiere, quali le operazioni di taglio, marcatura, scarnitura, cardatura, montaggio, incollaggio e finissaggio.

2MaCS è attualmente attivo con ruoli di coordinamento in diversi progetti di ricerca europei e nazionali dedicati alla produzione di beni di consumo attraverso soluzioni ad alta tecnologia. Inoltre, 2MaCS è attivo in progetti europei e nazionali per lo sviluppo di fabbriche del futuro a elevata efficienza energetica e sostenibilità.

2MaCS fornisce servizi di ricerca e innovazione alle imprese attraverso contratti industriali, con riferimento alla progettazione ed ottimizzazione dei processi produttivi e dei relativi sistemi di automazione.

Principali progetti di ricerca

MY WEAR
Customized Green, Safe, Healthy and Smart Work and Sports Wear, EU- FP7-NMP.FoF (2011-2014)
FASHION-ABLE
Development of new technologies for the flexible and eco-efficient production of customized healthy clothing, footwear and orthotics for consumers with highly individualised needs, EU- FP7-NMP.FoF (2011-2014)
EMC2-FACTORY
Eco Manufactured transportation means from Clean and Competitive Factory, EU- FP7-NMP.FoF (2011-2014)
CORENET
Customer-oriented and eco-friendly networks for healthy fashionable goods, EU- FP7-NMP-ICT.FoF (2010-2013)
FIT4U
Framework of Integrated Technologies for User Centred Products, EU- FP7-NMP-CP targeted to SMEs (2009-2012)
NETCHALLENGE
Innovative networks of SMEs for complex products manufacturing, EU-FP7-NMP-CP (2009-2012)
IDEA-FOOT
Innovative DEsign and mAnufacturing systems for small series production for European FOOTwear companies, EU- FP7- SMEs (2009-2012)
SSHOES
Special Shoes Movement, EU- FP7-NMP-CP targeted to SMEs (2009-2012)
ADDFACTOR
ADvanced Digital technologies and virtual engineering for mini-Factories, EU-FP7-NMP-ICT-FOF-CP (2013-2016)
PROsumer.NET
European Consumer Goods Research Initiative, EU FPVII NMP FOF CSA (2011-2013)
FIDEAS
Fabbrica Intelligente per la De-produzione Avanzata e Sostenibile, Accordo Quadro di collaborazione tra Regione Lombardia e il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) (2013-2016)

Macchina laser ridondante per la produzione rapida e personalizzazione di prodotti nel settore moda.

key words

Advanced Machine Control; Adaptive Factory Automation; Energy Efficient and Green Production; Consumer Centred Manufacturing.

Andrea Ballarino

Contatto

Eng. Andrea Ballarino - Milano
2MaCS Group responsible
andrea.ballarino [at] itia.cnr.it
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