Industria 4.0 e Robotica
Referenti: Cristina Naccarato e Vincenzo Nanni

INDUSTRIA 4.0
Industria 4.0 punta ad una forte digitalizzazione dell’industria manifatturiera ed evidenzia l’esigenza di un massiccio utilizzo delle tecnologie e delle potenzialità delle ICT nei sistemi di produzione.
Il potenziale intervento/coinvolgimento del Dipartimento Tecnologie Energetiche nel Piano Industria 4.0 deriva da competenze specifiche nelle varie tecnologie abilitanti riportate nel documento di Governo, e da esperienze pluriennali con le PMI.

Di seguito sono riportate le principali competenze/infrastrutture disponibili nelle Divisioni/Laboratori del Dipartimento, con una breve descrizione di quanto già svolto in progettualità europee e nazionali.

Divisione TERIN-ICT. Fra le tecnologie abilitanti sono state oggetto di esperienza diretta di ricerca industriale: Augmented Reality, tema sul quale si è recentemente concluso il progetto VIS4FACTORY (PON 2007-13) e Cloud, tema sul quale si sono svolti i progetti LAMRECOR, DIRECTFOOD (PON 2007-13). Molte altre attività progettuali afferiscono in modo diretto o indiretto a questa tematica. La Divisione possiede know-how ed esperienza anche sui temi Big Data e Cybersecurity. Molte altre opportunità possono essere colte in collaborazione con altre Unità dell’Agenzia.  Una per tutte, il tema dell’Advanced Manufacturing con la Divisione TERIN-SEN. Inoltre, la Divisione partecipa al Digital Innovation Hub Cicero, coordinato da Unindustria, che fa parte del network nazionale dei DIH, con particolare attenzione alle tematiche Internet of Things e HPC.

Divisione DTE-SEN. Diverse tecnologie abilitanti intersecano maggiormente le tematiche e l’attività progettuale del laboratorio TERIN-SEN-CROSS:

• l’integrazione dei sistemi informatici lungo le filiere e le relative tecnologie per l’interoperabilità (tanto a livello di fabbrica quanto a livello di filiera): in questo ambito si evidenziano due aspetti rilevanti, quello della interconnessione sicura dei dispositivi cyber fisici (sensori, dispositivi di bordo macchina, ecc.) e quello, più tradizionale della interoperabilità tra sistemi eterogenei (diversi per missione, per organizzazione detentrice, per produttore). Mentre il primo campo è più materia di protocolli di comunicazione, nel secondo campo il laboratorio ha sviluppato una vasta esperienza sugli aspetti relativi alla interoperabilità semantica ed al supporto all’adozione di standard applicativi internazionali;
• uso combinato di tecnologie di progettazione 3D accompagnato dalla messa in opera dei sistemi di manufacturing additivo che, in alcuni ambiti possono portare ad un rilevante cambio di paradigma produttivo. Il laboratorio incrocia queste tecnologie su due linee: la messa a punto di tecnologie e strumenti a supporto della progettazione creativa e l’attività di innovazione e sensibilizzazione sui temi dell’integrazione tra progettazione e stampa additiva per ambiti specifici dell’industria manifatturiera italiana;
• augmented reality: la Divisione possiede una lunga esperienza nel settore della realtà aumentata, pensata soprattutto per il supporto al tecnico ed all’operatore nelle fasi di progettazione e controllo;
• advanced manufacturing solutions: comprende le possibilità di gestione e coordinamento dei sistemi di trasporto automatici (carrelli robotizzati) all’interno delle fabbriche e la loro integrazione con il resto del sistema di produzione, i sistemi di monitoraggio e di sorveglianza.

Divisione TERIN-FSN. Svolge attività che riguardano direttamente l’IOT e, in particolare, lo sviluppo di componenti e dispositivi per le reti di sensori distribuite in diversi scenari applicativi, ed è impegnata sia nello sviluppo di hardware (dispositivi e componenti della rete) che nello sviluppo di metodologie di fusione sensoriale e data assimilation. Uno dei filoni di intervento meglio definiti in ambito industria 4.0 è quello dell’intelligent maintenance (IM). Questo prevede, tra l’altro, l’applicazione di algoritmi di anomaly detection connessi alle informazioni prodotte da reti di sensori che, si progetta, possano pervadere un insieme di attrezzature o impianti relativi ad un determinato ciclo produttivo. Appreso il comportamento “normale” dell’impianto, la rete di sensori è in grado di svelare eventuali drift anomali (ed individuarne la sorgente) che, se non controllati, possono generare rallentamenti o anche fermi della produzione. E’ evidente che durante il periodo di drift, oltre ai problemi che direttamente impattano sul prodotto, si genereranno molto probabilmente problematiche che modificano anche il consumo energetico specifico. In ambito aeronautico, l’intelligent maintenance è stato approfondito in 2 progetti, il Campus ATIMA e il PON MAVER.

ROBOTICA

Il Dipartimento sviluppa soluzioni e tecnologie robotiche a sostegno dell’industria, delle esigenze sociali e culturali del Paese, per la protezione dei cittadini ed il miglioramento delle condizioni di vita della persona sotto aspetti che coinvolgono la sfera individuale, sociale, economica e dell’ambiente in cui vive.Sono progettate e realizzate tecnologie per applicazioni in diversi campi: robot sottomarini per la raccolta di dati relativi a caratteristiche chimiche e biologiche; robot terrestri per l’ispezione e l’intervento in zone a rischi; droni per misurare le emissioni inquinanti e l’efficienza energetica; tecnologie per il miglioramento della qualità della vita delle persone, con particolare attenzione alle categorie più fragili come gli anziani e i disabili. L’attività si sviluppa all’interno di numerosi progetti, in ambito nazionale ed europeo, tra i quali:

• il progetto VENUS, dove Venus è l’elemento base di un sistema a sciame composto da più veicoli sottomarini  cooperanti e coordinati che svolge compiti di ispezione delle strutture in mare, come piattaforme petrolifere, gasdotti e porti, il monitoraggio ambientale, il ritrovamento di reperti archeologici;
• il progetto EDEN – End-user driven DEmo for cbrNe, progetto nel campo della security finanziato dalla Commissione UE, nell’ambito del quale il Laboratorio ha utilizzato la propria piattaforma robotica PRASSI, un veicolo autonomo terrestre capace di compiere missioni sia in modalità tele operata che autonoma, per la rilevazione di esplosivi o la contaminazione radioattiva, portando nell’area interessata degli speciali sensori spettrometrici o radiometrici;
• il progetto I’CityForAll – Intellegible City for All, progetto europeo del Programma Ambient Assisted Living, con  lo scopo di sviluppare tecnologie innovative a supporto delle persone anziane affette da disturbi uditivi, nel quale il Dipartimento ha partecipato allo sviluppo e ai test di altoparlanti intelligenti in grado di migliorare il livello di intelligibilità dei messaggi vocali e degli allarmi all’interno di spazi pubblici rumorosi, e ha progettato gli algoritmi per l’identificazione, localizzazione e  tracciamento, in tempo reale, di una sorgente sonora all’esterno di un veicolo;
• il progetto Pesci Rossi per la realizzazione di una infrastruttura denominata “Centro Aperto Polivalente per persone diversamente abili”, situato in Puglia, nel quale è stata svolta un’attività di ricerca e sviluppo sull’uso di robot umanoidi come tecnologia di ausilio alla persona disabile e la formazione del personale che presterà servizio nel Centro (neuropsichiatri infantili, psicologi, logopedisti, educatori e psicoterapeuti) per l’utilizzo dei robot umanoidi nella terapia dei bambini con DSA e nelle attività a loro dedicate;
• il progetto Smart Urban Evolution, nell’ambito del programma “Ricerca di Sistema Elettrico”, nel quale il Dipartimento partecipa con lo sviluppo del sistema COW-TP (Copter for Overhead Watching – Thermal and Pollution), uno strumento per il monitoraggio ambientale e l’efficienza energetica di edifici, basato su di un prototipo di drone equipaggiato con termocamera e sensori chimici.