Descrizione di Istituto di tecnologie industriali e automazione (ITIA)

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• Descrizione di Istituto di tecnologie industriali e automazione (ITIA) (literal)
• Description of Institute of industrial technologies and automation (ITIA) (literal)

Testo

• LA VISIONE E LA STRATEGIA DI ITIA VISIONE Il Manifatturiero è un pilastro fondamentale delle economie contemporanee. Esso consente di generare ricchezza e occupazione coltivando solide competenze industriali e dando vita ad attività di ricerca e innovazione ad alto valore aggiunto. Per quanto riguarda l’Italia, la vocazione e la cultura industriale nazionali, la grande competenza professionale della propria forza lavoro, la capacità di realizzare prodotti che coniugano design, tecnologia, personalizzazione e la grande tradizione nel settore delle macchine di produzione e nell’automazione (l’Italia è il secondo produttore europeo di macchine utensili), sia in termini industriali che di ricerca, rappresentano condizioni ambientali ottimali e difficilmente replicabili. Grazie a queste, il nostro paese può porsi come un punto di riferimento nella progettazione, realizzazione e gestione di fabbriche, tecnologie e prodotti competitivi. Per ogni paese, la ricerca è fondamentale per dare risposta alle proprie sfide sociali e per seguire con successo il percorso di innovazione che porta alla valorizzazione dei settori nei quali il paese può esprimere al meglio il suo potenziale. Quindi, considerando il settore manifatturiero italiano ed europeo, risultano fondamentali le seguenti priorità di ricerca e innovazione: • nuova prospettiva sistemica del Manifatturiero che considera la co-evoluzione di prodotti, processi e sistemi; • nuove tecnologie e processi di frontiera per ottenere alte prestazioni produttive (elevata qualità e produttività); • nuovi sistemi produttivi, supply chain e business models adattativi e fortemente integrati, per perseguire la sostenibilità economica in diversi settori in continua evoluzione; • nuove tecnologie e sistemi produttivi per la realizzazione di nuovi prodotti coerenti con le sfide sociali; • nuove tecnologie e soluzioni per valorizzare la centralità del ruolo delle persone e l’unicità delle loro competenze; • nuove modalità per garantire un continuo miglioramento e innovazione delle competenze del personale impiegato nell’industria; • nuove tecnologie e soluzioni per la sostenibilità ambientale delle fabbriche, che devono impiegare con efficienza le risorse del pianeta secondo un nuovo paradigma di produzione/de-produzione; • nuove modalità per integrare ricerca e innovazione in maniera efficiente ed efficace. Per implementare il cambiamento, considerando le suddette priorità, è necessario guidare strategicamente la ricerca e l’innovazione condotta da Enti pubblici, Università e altri soggetti preposti, affinché vengano indirizzate in maniera efficiente e sinergica verso gli obiettivi e le politiche di sviluppo. Risulta quindi importante che gli attori della ricerca, in qualità di esperti di innovazione e di tecnologie di frontiera, partecipino attivamente ai lavori di roadmapping e definizione delle policy. La priorità della ricerca nel settore manifatturiero è tra gli obiettivi principali di Horizon 2020, in cui lo scopo chiaramente perseguito è il miglioramento della competitività industriale europea. In questo contesto un’iniziativa di riferimento è la European Association for the Factories of the Future (EFFRA), un’associazione privata nata in ambito ManuFuture che si compone di aziende, associazioni di categoria e centri di ricerca del settore manifatturiero allo scopo di formalizzare una Partnership Pubblico- Privata (PPP) con la UE sul tema “Factories of the Future”. Un altro importante sforzo di Horizon 2020 riguarda le “Key Enabling Technologies”, con particolare riferimento a quella riguardante “Advanced Manufacturing Systems”. Nella dimensione nazionale, il cluster “Fabbrica Intelligente” promosso dal MIUR rappresenterà un riferimento importante per i programmi di ricerca nazionali nell’area del manufacturing nell’ambito di Horizon 2020 Italy. In coordinamento con questa iniziativa, sempre a livello nazionale, il Progetto Bandiera “Fabbrica del Futuro” ha come obiettivo lo sviluppo di attività di ricerca scientifica e tecnologica volta al potenziamento del settore manifatturiero italiano. Allo stesso modo, a livello regionale, stanno nascendo diverse iniziative per definire e implementare forti politiche sul manufacturing, tra cui quella promossa da Regione Lombardia sul “Cluster Fabbrica Intelligente – Lombardia”. Sulla base della visione sopra descritta, ITIA crede che la ricerca e l’innovazione sul tema della fabbrica e delle relative tecnologie abilitanti debba essere il motore del settore manifatturiero italiano ed europeo. Di conseguenza, ITIA si adopera per giocare un ruolo di riferimento in tutte le iniziative nazionali e internazionali sopra elencate. 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 deproduzione, 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. 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. 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. (literal)
• ITIA mission is to perform research and innovation on enabling technologies, processes and products, integrated in a factory-level framework, in order to enhance knowledge in manufacturing. The final aim is to strengthen the competitiveness of the Nation, supporting technology leadership, new employment, prosperity, sustainability and social cohesion. This high level mission is then specialized in synergic goals in the different areas of activities: Roadmapping, Research, Innovation, Training. The focus of ITIA research and innovation activity is on the design, implementation, management and End-Of-Life of products/services, processes and production systems integrated in factory networks. The Institute conceives, develops and tests new hardware and software solutions for different industrial applications, ranging from traditional sectors of Made in Italy to science-based and specialized-suppliers' ones (e.g. capital goods, biomedical sector, aerospace and mechatronics) and from mass production (e.g. white goods e automotive) to personalized production. To valorize research results and to bridge the gap between research and industry, the strategy of ITIA includes the development of pilot factories. They are key technology infrastructures in which enabling technologies developed in research projects, integrated with cutting edge industrial technologies, are instantiated into manufacturing environments close to industrial application, able to integrate companies in innovation activities. ITIA pilot factories, which are built within the Institute, are the factory for De-Manufacturing, the Factory for Micro Production, the Factory for Personalized Production and the Digital Factory. Around pilot factories, the Institute is organized in Research Groups mastering specific competence areas and conceiving at research level the enabling technologies that are the basis for the realization of integrated solutions in the pilot factories. Research Groups are: DASM - Dynamic Analysis and Simulation of Machinery: multidisciplinary numerical models and experimental methodologies to support innovative machinery design, aiming at tracking accuracy, dynamic performances and energy efficiency. MEDIS - Micro Enabled Devices and Systems: innovative technological solutions to ease the adoption of the `micro' paradigm both at product and process level, fabrication and assembly technologies, as well as the design, of truly 3D miniaturized high added value products are addressed. IRAS - Intelligent and Autonomous Robot Systems: technologies for effective, robust and safe robot-environment and robot-human interaction, integration of sensorial information into behavioral models and controls of robot systems, robust and flexible use of robots in context-aware applications and a natural, transparent and furthermore safe workspace sharing. 2MACS - Machine and Manufacturing Control Systems: control systems and innovative automation solutions for increased performance, reliability, energy efficiency and sustainability of production systems. EVA - Enterprise Engineering and Virtual Applications: development and the deployment into European manufacturing companies of new and advanced human-oriented supporting tools, in order to foster the innovation in products /processes /factories for enhancing the competiveness and sustainability of manufacturing sector. MBM - Business Models which enable the diffusion of new technologies establishing win-win situations between customers and suppliers. Moreover, the group identifies global trends and market opportunities that can be exploited through manufacturing innovation, showing research directions for technology development. Research Groups master all the scientific disciplines involved in the factories of the future and they are at the forefront of the knowledge in their domains. Research is carried out in close cooperation with leading international Universities and Research Institutions operating in similar sectors. ITIA is well positioned in the Regional, National and European research context. At December 2014 ITIA was involved in 15 European Research Projects, in 17 National Research Projects and in 10 Regional Research Projects. During the period 2011-2014 ITIA has been annually involved on average in 18 EU, 10 National and 4 Regional for an average total cash flow of about 4M€/year. The ratio between the annual income from competitive research funding and the number of permanent researchers during the period 2011-2014 is 148k€/researcher. This high ratio allows ITIA to grant research positions for young talents. Moreover, projects carried out in the period involved more than 150 international research partners, most of which maintain stable and structured relationships with the Institute, allowing young researchers to interact with a stimulating and dynamic international environment. ITIA has also many structured industrial relationships, with particular attention towards technology transfer which entails also “transfer by head”: more than 10 young researchers have been employed by our industrial partners after having acquired cutting edge competences and skills. Within the reporting time period 62 new young research fellows have been enrolled, 27 full-time PhD students (8 of them being foreign students) and 19 visiting scientists have been hosted, while 13 young ITIA researchers have been visiting scientists to high level international research institutions. In recent years, the laboratory equipment, machines and pilot plants have been renovated and relevant investments have been done: the average annual investment was equal to 15% of the annual average income from competitive research funding. The realized pilot factories implementing the learning factory paradigm attracted 44 master thesis students. ITIA research community is pretty young, the average age of researchers is around 38. Only few temporary researchers -9 in the last 4 years- had the opportunity to become CNR permanent researchers but young researchers found an adequate placement in industry and Academia, both in Italy and abroad: 7 of them got a structured position in important international academic institutions. ITIA is autonomously implementing an internal career development policy assuring to high potential temporary research fellows the chance -after 4 years as average- to be hired as CNR temporary researchers. In the last 4 years 25% of research fellows have had this opportunity. An initiative devoted to young talents is the institution of annual prizes for the most relevant scientific publications. They consist in the opportunity for young researchers to spend periods in qualified foreign research institutions.The opening of a new ITIA research unit inside the new campus of Politecnico in Lecco will further increase the attractiveness for young researchers. At the same time, ITIA is maintaining its research relationship with other Regional, National and International Universities. CNR-ITIA is strongly committed to promoting the knowledge value chain by contributing actively to create specific conditions for technology transfer and value and competitive advantage in National and European firms - often SMEs - providing both effective business and technological consulting services and the design and pre-industrial development and testing of highly innovative products. Technology Transfer activities are continuously performed within the ITIA pilot plants acting according the learning factory paradigm and allowing the implementation and preindustrial validation of different solutions (in co-operation with companies) ranging from component/machinery HW innovation to control, monitoring, supervising, planning and modelling SW incremental and radical innovation. Moreover direct industrial contracts – whose overall value is around the 13% of the annual incomes – are continuously underway (as an example within the last four years industrial RTD activities have been performed for MV Line, DMG Mori-Seiki, Mandelli, Rosa Ermando, TTB engineering, Fonderia Boccacci, RSE spa, Enky srl, Adige, Comau, Pomini, Monitech). Of the utmost importance is the implementation of effective and efficient IPR management strategies: 7 international patents developed by ITIA’s researchers have been filed. The 28% of them have industrial applicants for which a royalities fee based relationship has been already implemented. -Definition of the Strategic Roadmap of EFFRA for FP7 and H2020 -Presidency of the Italian National Technology Cluster Intelligent Factories (CFI) and responsibility for roadmapping -Scientific coordination, participation in the board and responsibility for roadmapping of the Lombardy Cluster Intelligent Factories (AFIL) -Participation to the roadmapping of the Lombardy Cluster “Tecnologie per gli Ambienti di Vita” (TAV) -Management of the National Research Programme “Progetto Bandiera La Fabbrica del Futuro” under appointment of CNR and of the Italian Ministry of University and Research -European Leadership, under appointment of Lombardy Government, of Pilot Projects under the Vanguard Initiative -Coordination of the Italian participation to the proposal for the Kic Added Value Manufacturing, with the endorsement of Lombardy government -Member of the Consortium “RawMatters” which was funded by the EIT in the KIC Raw Materials call -Participation to ISO TC 184/SC2/WG3 on Industrial Safety and ISO TC 39/WG12 on Environmental evaluation of machine tools -Normative activities with UNI -Member of the Manufuture ETP (the Director of ITIA is in the High Level Group), EFFRA (ITIA Director is member of the PPP Partnership board), euRobotics AISBL, Footwear Products and Processes sub-ETP, MINAM sub-ETP, Prosumer.NET, EMIRAcle, Euro VR (Board Member) -Corporate members of CIRP, AITEM, SIRI, ANIPLA -Scientific cooperation with UCIMU and Federmacchine (literal)

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