ITIA-CNR

Strategia

L'obiettivo di espandere e promuovere la ricerca nel Manifatturiero e di esercitare il ruolo di "hub" rispetto al mondo industriale viene perseguito dall'Istituto attraverso una strategia che organizza le tematiche di ricerca attorno al concetto di fabbrica, permettendo di affrontarne in modo pervasivo e unitario tutti gli aspetti salienti implicati. Nella strategia di ITIA, la fabbrica è intesa come l'insieme coerente di tecnologie abilitanti, processi e prodotti che evolvono dinamicamente nel tempo per seguire le necessità di mercato e nuove logiche produttive. Il ricorso a una rappresentazione strutturata di fabbrica permette di definire gli ambiti di ricerca in modo integrato a livello di Istituto e di proporre una offerta tecnologica e scientifica articolata e strutturata. Contestualmente, tale organizzazione trova compimento nella realizzazione fisica di fabbriche pilota in grado di esprimere sistematicamente tutte le tematiche di ricerca affrontate, secondo una visione strutturale che si sviluppa lungo l'intero il ciclo di vita delle fabbriche, delle tecnologie impiegate e dei prodotti che realizzano. All'interno dell'organizzazione delle tematiche di ricerca è inoltre di significativa importanza la definizione delle principali aree di competenza strategica che possono contribuire alla crescita scientifico- tecnologica del Manifatturiero avvicinando il mondo della ricerca alle esigenze industriali.

Per favorire l'identificazione di queste aree di competenza, ITIA ha associato una serie di caratteristiche fondamentali all'idea di fabbrica, di seguito riportate.

  • Intelligente e adattativa. Sulla base dei dati rilevati dal campo, la fabbrica intelligente sarà in grado di interpretare le informazioni e implementare in modo autonomo strategie adattative e di riparazione modificando le proprie prestazioni,i propri modi e le dinamiche operative, in diversi ambiti produttivi, sia per quanto riguarda la tipologia dei prodotti che la loro dimensione (macro o micro).
  • Evolutiva rispetto a prodotti-processi. La necessità di far fronte a una domanda e tecnologie di produzione e de-produzione che evolvono rapidamente, richiederà la capacità della fabbrica di poter reagire al cambiamento nel tempo dei prodotti e dei processi, modificandosi in modo efficace ed economicamente competitivo mediante una serie di "enablers" sia hardware che software.
  • Sostenibile lungo il proprio ciclo di vita. La fabbrica sarà in grado di auto-sostenersi lungo il proprio ciclo di vita operando nel completo rispetto dei vincoli di consumo energetico e di emissioni, nonché dal punto di vista economico e sociale. Oltre ai processi di produzione, la fabbrica sarà, quindi, in grado di implementare in maniera sinergica processi di de-produzione, assicurando una maggiore sostenibilità grazie al ridotto consumo complessivo di materie prime e di energia con contemporanea riduzione delle emissioni.
  • Costruita intorno alle persone. Le fabbriche innovative saranno fortemente orientate al coinvolgimento e partecipazione delle persone (es: utenti, operatori, stakeholder) che potranno esplicare attività complesse a elevato valore aggiunto con il supporto di strumenti e dispositivi innovativi. Ne risulta che gli uomini e le macchine dovranno cooperare sinergicamente, condividendo attività in modo efficiente e sicuro.

Fabbrica costruita intorno alle persone

L'organizzazione specifica delle aree di competenza e relative tematiche di ricerca si basa, dunque, su una architettura di fabbrica articolata secondo due dimensioni principali. La prima dimensione della fabbrica si riferisce ai livelli logici e fisici che ne costituiscono l'architettura stessa. Essi vanno dal livello di trasformazione a quello di controllo fino ai livelli di logistica e strategia di produzione. La seconda dimensione riguarda lo studio della fabbrica lungo il proprio ciclo di vita, ovvero dalla concezione, progettazione e sviluppo fisico fino alla gestione e dismissione. Ciò consente di realizzare soluzioni di fabbriche di nuova generazione che siano efficienti nel tempo così da poter operare in contesti produttivi complessi e dinamici.
Sulla base delle caratteristiche desiderate e della organizzazione degli ambiti tematici, si evidenziano i principali temi e tecnologie abilitanti.
A livello di trasformazione, i processi tecnologici e gli strumenti che li realizzano sono implementati attraverso nuove soluzioni di macchine, robot, componenti meccatronici e di automazione, in grado di interagire con l'ambiente e con l'uomo analizzando lo stato del contesto produttivo in cui operano e intraprendendo politiche di adattatività che rispondano a nuovi requisiti e dinamiche produttive. ITIA intende valorizzare e ulteriormente potenziare lo studio di tecnologie abilitanti innovative a supporto della produzione e de-produzione il cui obiettivo è la realizzazione di processi con elevata efficienza e basso impatto ambientale, con riferimento a prodotti sia in scala macro che micro.
A livello di controllo della fabbrica, l'Istituto si occupa dello sviluppo di nuove soluzioni di automazione per sistemi computazionali distribuiti e fortemente interconnessi. L'importanza strutturale di tali tecnologie riguarda anche la dimensione evolutiva della fabbrica, garantendo elevati livelli di agilità e riconfigurabilità nel tempo.
A livello di gestione della fabbrica, l'Istituto promuove attività di manutenzione e monitoraggio delle risorse e gestione della produzione che, a fronte di una domanda produttiva delle famiglie di prodotti variabile nel tempo, consentano di ottimizzare le prestazioni della fabbrica rispondendo a logiche di massimizzazione del throughput produttivo e dell'efficienza energetica, della qualità dei prodotti e della salute del sistema.
La fabbrica come nodo di un network Ai livelli di logistica e di strategia, l'Istituto propone la fabbrica come nodo di un network. Nel settore manifatturiero, infatti, le nuove dinamiche produttive comportano una profonda trasformazione delle filiere produttive e delle strategie con cui le fabbriche devono operare nel mercato. Pertanto, l'Istituto ritiene indispensabile lo studio di nuovi business model che consentano di rispondere alle richieste del mercato tramite soluzioni innovative di prodotti e servizi realizzati dalla fabbrica.
Trasversalmente a più livelli fisici di fabbrica, ITIA promuove una serie di tecnologie abilitanti volte alla rappresentazione digitale della fabbrica allo scopo di valutarne la qualità e le prestazioni, identificare politiche di ottimizzazione e nuove soluzioni di progettazione. Tali tecnologie, basate su realtà virtuale (VR) e realtà aumentata (AR), favoriscono l'integrazione di fabbrica consentendo di simulare prodotti, processi, macchine operatrici e interi sistemi produttivi e offrendo una miglior fruizione alle persone che ci lavorano. A tal proposito, l'uomo è ritenuto elemento centrale rispetto a tutti i livelli e le dimensioni attraverso cui è definita la fabbrica. In un contesto caratterizzato da fabbriche nelle quali prodotti, processi e tecnologie evolvono con dinamiche articolate, la conoscenza umana, nonché la sua capacità di interpretare fenomeni produttivi complessi e identificare soluzioni basate sull'esperienza, rappresenta un elemento fondamentale. Pertanto, l'Istituto investe strategicamente nelle tecnologie abilitanti a supporto dell'interazione intuitiva e diretta dell'uomo con le risorse stesse (come ad esempio nuove soluzioni di interfacce uomo-robot, allo scopo di potenziare e moltiplicare le possibilità di utilizzo dei dispositivi e degli strumenti presenti nella fabbrica), così come nella formalizzazione e riutilizzo di tali esperienze attraverso rappresentazioni semantiche ed ontologiche dell'informazione e della conoscenza. Per lo stesso motivo, la progettazione e costruzione di dispositivi dedicati all'interazione con l'uomo rappresenta un investimento strategico per le tecnologie coinvolte, ovvero meccatronica, controllo, sensoristica, sicurezza e materiali.
La strategia di organizzazione delle attività e delle tematiche di ricerca viene infine rafforzata attraverso un approccio sperimentale finalizzato alla contestualizzazione di tutte le tecnologie investigate. ITIA ha perseguito con successo e continua a perseguire la realizzazione materiale di fabbriche innovative, con la possibilità di implementare e testare risultati della ricerca, di collaborare con il mondo dell'industria per risolvere problematiche produttive in specifiche applicazioni di mercato e, infine, di dedicarsi alla formazione laddove la fabbrica costituisce un vero e proprio laboratorio. Tali obiettivi sono perseguiti mediante lo sviluppo di fabbriche fisiche che racchiudono le principali chiavi di innovazione precedentemente descritte.