I TREND TECNOLOGICI NEL SETTORE DELLA NAUTICA DA DIPORTO Metodologia di monitoraggio

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1 I TREND TECNOLOGICI NEL SETTORE DELLA NAUTICA DA DIPORTO Metodologia di monitoraggio

2 1. Introduzione Il progetto Monitoraggio dei trend tecnologici nel settore della nautica da diporto ha lo scopo di fornire una ricostruzione completa dello stato dell arte del panorama tecnologico (nuove tecnologie, aree e centri di competenza a livello internazionale nei quali si sviluppa la tecnologia, interdipendenze tra settori/tecnologie diverse, etc) e di individuare le opportunità e le minacce derivanti dai cambiamenti tecnologici. Il progetto si colloca all interno di uno sforzo di adeguamento degli strumenti pubblici di intervento nella ricerca industriale e nello sviluppo tecnologico che riguardano settori a media tecnologia, caratterizzati dalla assenza o scarsa presenza di grandi imprese. Nei settori scaleintensive e nei settori ad alta tecnologia esistono a livello nazionale, sia pure in modo frammentario, alcuni sforzi di ricostruzione dei trend tecnologici: si pensi ai lavori di roadmap tecnologico della Fondazione Rosselli, o alla raccolta curata dalla Associazione per la Ricerca Industriale (AIRI) sulle tecnologie chiave, oltre alla documentazione prodotta dalle grandi imprese e dalle associazioni di categoria. A livello di politica industriale e della ricerca nazionale le istanze delle grandi imprese riescono a trovare canali di rappresentazione e di lobbying, come è evidente consultando il Piano Nazionale della Ricerca (PNR) o il Documento sulle aree strategiche di ricerca industriale curato dal MIUR. La presenza della grande imprese in settori come la chimica, il farmaceutico, le telecomunicazioni, l automobile, l aerospazio, l informatica, l elettronica implica la disponibilità di (più o meno) grandi strutture di ricerca e sviluppo, di monitoraggio delle tecnologie, di valutazione degli investimenti. Intorno alle grandi imprese si consolidano sistemi di consulenza tecnica, studi di progettazione, attività professionali. Le università attivano collaborazioni, talora strutturate, talora informali e basate su consulenza personale. Si tratta ovviamente di informazioni e conoscenze che restano per lo più protette e interne alle grandi imprese e non sedimentano nella conoscenza comune divenendo accessibili ai policy makers. E tuttavia si può dire che il sistema delle imprese esprime un livello di conoscenza approfondito e codificato delle tecnologie chiave, ed ha una rappresentazione, per quanto imperfetta, delle direzioni future della tecnologia. L attore pubblico può dotarsi di esperti e consulenti in grado di interfacciare competenze tecniche di altissimo livello presenti nell industria. Non così accade per i settori a media o bassa tecnologia, che rappresentano la parte più consistente dell export e del valore aggiunto manifatturiero italiani. In questi settori esistono

3 pochissime grandi imprese, che spesso sono grandi solo in riferimento al proprio ristretto settore ma non dimensionalmente. Sovente persino le imprese leader non hanno strutture formalizzate di ricerca e sviluppo, oppure hanno risorse dedicate solo allo sviluppo industriale e alla progettazione, mancando risorse dedicate alla pianificazione tecnologica a lungo termine e al presidio dei trend tecnologici. Queste imprese poi hanno una limitata capacità di strutturazione del parco fornitori, per cui le competenze tecnologiche e gestionali si trasferiscono con maggiore lentezza e in modo largamente incompleto e imperfetto alle piccole e piccolissime imprese. In questi settori non vi è una sede nella quale sia possibile ricostruire una rappresentazione coerente e dinamica della tecnologia. Questa situazione è particolarmente grave per un paese come l Italia. A prescindere dal giudizio sulla competitività e sul futuro di questi settori, non è accettabile che un paese che dipende ancora in modo sostanziale da settori come la meccanica strumentale, il tessile-abbigliamento, il conciario-calzaturiero, il legno-arredo, la nautica, il lapideo, non disponga di strumenti sistematici e ricorrenti di monitoraggio dell avanzamento tecnologico e del posizionamento del proprio sistema industriale. In questi settori esistono competenze tecnologiche anche sofisticatissime, ma queste sono spesso poco codificate, raramente vengono trascritte in testi e manuali, e sono disperse tra molte imprese piccole e piccolissime, tutte in genere altamente gelose del proprio know how. Le imprese leader hanno in genere sistemi più strutturati, ma difficilmente accessibili dall esterno. Esiste quindi una intelligenza collettiva dispersa, che mette in difficoltà chiunque voglia fornire una rappresentazione sistematica delle tendenze della tecnologia. Questa situazione, già di per sé deficitaria a livello nazionale per impostare politiche pubbliche di supporto, diviene ancora più problematica a livello regionale e sub-regionale. È a questi livelli che ormai di fatto si colloca la politica industriale e la politica dell innovazione nel nostro paese, dopo la riforma del Titolo V della Costituzione. Il livello regionale ha competenze costituzionalmente definite, esclusive o concorrenti con lo Stato. Gli enti di livello inferiore alla Regione, come le Amministrazioni Provinciali e le Camere di Commercio e non di rado le Amministrazioni Comunali, hanno un ruolo di fatto, come organizzatori delle relazioni territoriali e con le imprese, nonché con gli stakeholder presenti sul territorio. A questi livelli vengono di norma poste le questioni della perdita di competitività (e quindi di valore aggiunto, quindi di occupazione e investimenti) dei settori a media e bassa tecnologia,

4 più o meno organizzati in distretti. Ed è questi livelli che la mancanza di una strumentazione adeguata di policy, sia in fase di progettazione, che di attuazione e monitoraggio, si fa sentire. L attore pubblico deve prendere decisioni senza una base di conoscenza adeguata. Quanto più l attore pubblico è vicino è al territorio, tanto più gli interessi organizzati si fanno sentire e veicolano problematiche, urgenze, allarmi, messaggi, ipotesi di soluzione caratterizzati da elevata frammentarietà e caoticità, ma anche grande carica di suggestione e di pressione. Il decisore pubblico deve contemperare esigenze diverse, senza un quadro di insieme che consenta di compiere scelte meditate, inserire i problemi di ogni settore all interno di un contesto di medio termine, effettuare i dovuti confronti con altri territori e altri settori, calcolare correttamente il rapporto tra investimenti pubblici e ritorni attesi. Il progetto che qui viene presentato è promosso da DINTEC e cofinanziato dall unione italiana delle Camere di Commercio, dall unione regionale della Toscana (per interesse delle Camere di Grosseto, Livorno, Lucca, Massa e Pisa) e dalla Camera di Commercio di Ancona e si colloca all interno di un tentativo di sviluppare alcune metodologie per supportare a livello locale le Camere di Commercio nel compito di promuovere politiche per l innovazione. Si è immaginato che a livello locale le Camere di Commercio si dovessero confrontare con maggiore probabilità con settori caratterizzati da piccola impresa e mediobassa tecnologia, e che tali settori presentassero allo stesso tempo problematiche specifiche locali e temi trasversali validi a livello nazionale. Si è pertanto lanciato un programma sperimentale per sviluppare una metodologia innovativa e applicarla ad alcuni settori come la nautica da diporto, alcuni comparti della meccanica strumentale, il calzaturiero. Nel caso della nautica il progetto ha visto la compartecipazione di Lucense (Lucca), che ha al suo attivo notevole esperienza nelle metodologie di porta a porta tecnologico per le PMI (door-to-door) e aveva sviluppato nel , con la consulenza scientifica del prof. Bonaccorsi, uno studio sui trend tecnologici nel settore della carta. Va detto subito che il settore nautico è un banco di prova di estrema difficoltà. Il settore della nautica in Italia è caratterizzato dalla presenza di pochissime aziende in grado di coprire l intero ciclo produttivo, orientate alla realizzazione di imbarcazioni di grandi dimensioni (maxi yacht), e da un numero molto elevato di piccole e piccolissime imprese specializzate solo in alcune fasi della filiera.

5 Questa particolare struttura mette spesso in evidenza i limiti che esse hanno riguardo l'innovazione tecnologica e organizzativa. Infatti le piccole imprese innovano meno delle grandi imprese e in modo poco sistematico, però rivestono un ruolo fondamentale sia dal punto di vista quantitativo (numero di occupati nella piccola impresa, fatturato complessivo originato), sia dall'analisi qualitativa del loro profilo (maggiore orientamento alle esigenze del cliente). Nel settore della nautica vige un modello organizzativo di artigianato tecnologico, nel quale si raggiungono capacità elevate al di fuori di circuiti codificati e sistematici di crescita della conoscenza tecnologica. Quasi inesistenti i rapporti con le università, personale tecnico in gran parte con livelli di istruzione superiore, forme di conoscenza trasmesse attraverso lunghi periodi di apprendistato on-the-job. Per mettere a disposizione una serie di strumenti altrimenti inaccessibili alle aziende del settore si è quindi deciso di sistematizzare lo stato dell arte nel settore nautico e di individuare quelli che rappresentano gli argomenti principali che possano spingere l innovazione tecnologica sia di prodotto, sia di processo. Per fare ciò si è deciso di individuare un gruppo di persone esperte del settore che ci ha consentito analizzare il sistema barca e di scomporlo nei vari sottosistemi che lo compongono. Successivamente, attraverso tecniche di brainstorming e focus group, sono state individuate alcune parole chiave (keyword), ritenute di importanza strategica, sulle quali concentrare la nostra analisi. Sulla base di queste keyword si sono, poi, interrogate alcune banche dati contenenti documenti di natura scientifica e brevettuale. Una volta individuato l insieme dei documenti ritenuti pertinenti al nostro scopo, abbiamo proceduto con l analisi degli stessi attraverso un software di textmining che ci ha permesso di individuare i vari cluster di aggregazione. È opportuno soffermarsi più a fondo sulla metodologia utilizzata. 2. La metodologia di monitoraggio dei trend tecnologici In altri paesi europei le metodologie di foresight tecnologico sono largamente utilizzate. Nel Regno Unito, ad esempio, esiste un ampio programma gestito dal Ministero dell Industria (DTI, Department of Trade and Industry) che sviluppa 3-4 aree tecnologiche l anno, con aggiornamenti periodici, coinvolgendo ai massimi livelli rappresentanti dell industria, del

6 governo, della comunità scientifica. Le aree tecnologiche sono per lo più trasversali ai settori. In altri paesi (Francia, Spagna) analisi di forecasting anche su settori tradizionali sono svolte dagli uffici dell Agenzia per la valorizzazione industriale della ricerca (ANVAR) o dai centri regionali di competenza tecnologica. In Italia sono disponibili gli studi della Fondazione Rosselli, dell AIRI, dell Area Science Park di Trieste, ma manca una infrastruttura permanente e aggiornata di monitoraggio dei trend tecnologici. Inoltre i lavori ora citati sono stati realizzati esclusivamente avvalendosi di esperti, quindi con costi elevati (non a caso si tratta di sforzi isolati e non ripetuti) e con una limitata esposizione a critiche esterne. La metodologia sviluppata dal gruppo di ricerca dell Università di Pisa e di QuInn, con la collaborazione di LUCENSE, si basa sulla integrazione tra informazioni ottenibili attraverso expert panel e informazioni ottenibili consultando banche dati. La analisi presentata in questo Rapporto si basa su una serie di panel di esperti a cui hanno partecipato imprenditori, direttori tecnici, consulenti e accademici. Il primo approccio produce informazioni primarie, aggiornate, comprensibili all utilizzatore attraverso la interazione diretta con l esperto. Il secondo approccio produce informazioni secondarie, caratterizzate da un certo ritardo dovuto alla pubblicazione, prive di feedback verso l utilizzatore. Simmetricamente, l informazione prodotta dagli esperti è estremamente costosa, può essere raccolta solo occasionalmente o a intervalli lunghi, è soggetta a distorsioni soggettive. Al contrario, l informazione prodotta dalle banche dati è poco costosa, può essere raccolta sistematicamente, è generale. La combinazione tra queste due fonti è dunque la soluzione ottimale per impostare sistemi di monitoraggio a medio termine delle tecnologie cruciali per la competitività delle imprese italiane, soprattutto nei settori caratterizzati da imprese piccole e piccolissime. Si è dunque progettato una metodologia multi-step: - identificazione dei principali sottosistemi di prodotto e di processo e costruzione della mappatura (panel di esperti) - creazione delle liste di keyword (panel di esperti + intervista a singoli esperti)

7 - votazione sulle priorità da assegnare alle keyword come indicatori per la ricerca sui trend tecnologici (esperti in remoto) - ricerca su banche dati dei documenti con query guidata dalle keyword generali (team di ricerca) - raffinamento della ricerca con strutture di query più elaborate (team di ricerca) - text mining e clusterizzazione (team di ricerca) - interpretazione dei documenti e sintesi (coordinatore scientifico) - discussione dei risultati con esperti (panel di esperti e interviste singole). L insieme di questi passi costituisce una metodologia originale, sviluppata dal team dell Università di Pisa e testata, nel , sul settore cartario in collaborazione con Lucense, e sul settore nautico nel presente Rapporto. La metodologia risponde ad alcune considerazioni teoriche. In linea di principio un sistema di monitoraggio tecnologico dovrebbe minimizzare due tipi di errore: - includere come rilevante informazione che non lo è (ovvero considerare vera una ipotesi falsa); - escludere come irrilevante informazione che è invece rilevante (ovvero considerare falsa una ipotesi vera). Il tutto sotto un vincolo di costo. Non vi è dubbio che consultare un esperto, o leggere di prima mano tutta l informazione tecnica da parte di un persona allo stato dell arte può consentire di minimizzare l errore, ma ad un costo eccessivo. Il vincolo di costo appare del tutto cruciale per sistemi orientati alle PMI e alla pubblica amministrazione. Il campionamento delle informazioni avviene, in questo caso, non su una popolazione di oggetti la cui distribuzione sottostante è conosciuta o stimabile, ma su una popolazione di dimensioni sconosciute, composta di oggetti o insiemi di oggetti legati tra loro da relazioni di tipo semantico Si tratta quindi di sviluppare procedure che consentano di ottenere informazioni rilevanti, senza incorrere in costi eccessivi. 3. Executive summary

8 L obiettivo di questa ricerca è quello di fornire al lettore una chiave di lettura che consenta di muoversi all interno di argomenti molto vasti riuscendo a valorizzare l'informazione presente nei dati testuali, cercando di riconoscere e cogliere in modo automatico i contenuti significativi nel linguaggio naturale. Il problema di fondo quando si analizzano dati con basso livello di strutturazione come quelli presenti in documenti testuali è il rischio di una perdita di informazioni cruciali, che potrebbero essere invece di grande aiuto per il supporto alle decisioni strategiche. In maniera molto sintetica l'obiettivo delle tecniche di Text Mining è quello di trasformare i dati destrutturati in Business/Competitive Intelligence. Prima di illustrare la metodologia di analisi si riassumono alcuni risultati qualitativi derivanti dalla interazione con gli esperti e dalle discussioni con le imprese. In forma sintetica si riportano alcune osservazioni che sono emerse durante gli incontri con le imprese: A. Minacce competitive Sebbene nel momento presente le imprese italiane abbiano una leadership incontrastata nella nautica da diporto, sia negli yacht che nella vela, esistono minacce competitive molto chiare provenienti dai cantieri dei paesi a più antica tradizione (Stati Uniti, Inghilterra, Olanda, ma anche Australia e Nuova Zelanda), tutti caratterizzati da elevati livelli di tecnologia e personale con titoli di studio superiori. B. Dinamica tecnologica In tutte le aree considerate si osserva una netta crescita delle pubblicazioni tecniche nell ultimo decennio, a testimonianza di una turbolenza tecnologica significativa. Ciò indica che la ricerca e sviluppo si muove, nel mondo, con una certa velocità in questi settori, anche se la percezione che il sistema produttivo ne ha in Italia è molto attutita e filtrata, a causa della centralità dei problemi produttivi di breve periodo rispetto a quelli strategici di tecnologia. C. Migrazioni tecnologiche e capacità di assorbimento delle risorse umane Il Rapporto dimostra che l avanzamento tecnologico principale nel settore deriva dalla introduzione di soluzioni provenienti o in migrazione dal settore aeronautico. Esiste una

9 netta differenza tra imprese e gruppi tecnici orientati alla tecnologia navale tradizionale (a base meccanica e idraulica) e orientati alla tecnologia fluidodinamica, che origina dallo stesso bacino scientifico delle tecnologie aeronautiche. I problemi tecnici di portata semplice, quali si trovano in barche non soggette a prestazioni estreme, sono risolvibili con tecnologie tradizionali e non pongono problemi di calcolo significativi. Al contrario, i problemi tecnici di punta (quali si trovano ad esempio nelle barche a vela per competizione, o nelle dragamine) richiedono necessariamente un approccio sistemico che combina il calcolo strutturale con il calcolo fluidodinamica, anche utilizzando sofisticati software di calcolo. Anche i processi produttivi di origine aeronautica (compositi), che sono sottoposti a differenza di quelli nautici al vincolo del peso, hanno molto da trasferire al settore nautico. Storicamente il settore aeronautico ha sviluppato una visione sistemistica più integrata e sofisticata di quella presente nell industria navale, e ancora di più nel settore della nautica da diporto. È quindi urgente promuovere un processo accelerato di inserimento nelle imprese di competenze tecniche di livello più elevato (laurea in ingegneria, master, dottorato), giocando su queste risorse come elemento di snodo per aprire nuovi e più intensi rapporti di collaborazione con la università. D. Centri di competenza In questa sede si è scelto di esplorare solo alcune aree (tre per la precisione: Wireless, Infusion, Bonding) sulla base di prime indicazioni di esperti di alcune delle imprese coinvolte. È netta la consapevolezza del fatto che la metodologia andrebbe estesa e replicata anche in altre aree. L esame dei soggetti che presidiano le tecnologie esaminate nel presente Rapporto sulla base delle banche dati sulla letteratura tecnica ( nei settori Wireless, Infusion, Bonding) fornisce una indicazione impressionante: si tratta quasi sempre di università, centri di ricerca o imprese estere. La presenza di università italiane è trascurabile, quella di imprese italiane assente, con l eccezione di poche imprese leader. 4. Analisi dei sottosistemi di prodotto (la mappa del prodotto )

10 L analisi svolta con esperti del settore ha consentito di individuare sei grandi sottosistemi all interno delle imbarcazioni da diporto: - scafo - macchinari - automazione - interni - sistema velico - altro Ciascuno dei sottosistemi è a sua volta scomponibile in un grande numero di ulteriori sottosistemi, sottoassiemi, assiemi e componenti. Il criterio di decomposizione utilizzato è misto: in gran parte ha seguito l architettura fisica dell artefatto (ad esempio: Sistema idraulico, Sistema propulsivo), in alcuni casi ha seguito definizioni di tipo funzionale (ad esempio; Controllo, Monitoraggio, Comunicazioni, Benessere), in altri ancora ha riguardato tecnologie di processo o di progettazione (ad esempio: Qualità, Aspetti generali della progettazione). Pur ammettendo che non si tratta di una tassonomia ottimale, tuttavia essa rappresenta una rappresentazione completa e ragionevolmente dettagliata, che cattura tutti gli aspetti principali del prodotto nautico, delle tecnologie incorporate, dei principali processi di progettazione e produzione. La mappa può prestarsi a numerose forme di utilizzo. In questa sede è utile assumerla come base di riferimento per introdurre in estrema sintesi le principali direzioni del progresso tecnologico in corso. Alcune premesse sono tuttavia necessarie. L imbarcazione è un prodotto complesso, che integra numerosi sottosistemi per i quali vengono utilizzate tecnologie molto eterogenee. Si tratta di un caso tipico di tecnologia sistemica, la cui complessità è inferiore solo a quella riscontrabile nell industria aeronautica e nell industria automobilistica. La nautica da diporto costituisce tuttavia un caso particolare, che può essere compreso prendendo come punti di riferimento, per differenza, da un lato l industria navale, dall altro le

11 imbarcazioni a vela da competizione. In questi due casi infatti sono presenti vincoli progettuali assai più stringenti, che hanno obbligato a sviluppare soluzioni che incorporano indubbiamente conoscenze più sofisticate di quanto accada nella nautica da diporto. L industria navale ha una storia millenaria e le conoscenze di base non sono cambiate di molto. La scoperta del principio di galleggiamento precede di più di due millenni la scoperta delle condizioni per il volo di corpi pesanti. Navi da trasporto e da guerra sono state costruite da tutte le civiltà utilizzando conoscenze puramente empiriche. Tuttavia l industria navale, nell ultimo secolo, ha spinto la ricerca di prestazioni verso limiti estremi, per affrontare i quali sono necessarie conoscenze scientifiche di frontiera. In questo caso la dimensione prestazionale che viene stressata è il volume di carico. In particolare, la ricerca di navi di dimensioni sempre maggiori, in grado di trasportare volumi di merci, sfuse o imballate, o di passeggeri, in continua crescita, ha richiesto grandi sforzi di ricerca per risolvere difficili problemi strutturali. È noto infatti che esiste un limite massimo alla capacità di un contenitore, dato lo spessore delle superfici esterne, di crescere di volume. L aumento dello spessore delle superfici, necessario oltre certi limiti di volume, aumenta il peso della struttura e si ripercuote sulla necessità di propulsione. È bensì vero che tali vincoli sono meno stringenti di quelli che devono essere risolti nel caso del volo, e quindi richiedono conoscenze meno sofisticate, ma tuttavia configurano una classe di problemi tecnologici avanzati. A ciò si aggiunge un vincolo sui costi di costruzione delle navi, che devono essere tenuti sotto controllo. Un caso particolare riguarda le imbarcazioni che devono rispondere a requisiti severi, sovente di origine militare. Ad esempio alcuni cacciamine sono realizzati in vetroresina monoguscio, con spessori delle resine tali da resistere a proiettili e schegge di mine. La capacità di produrre resine antiproiettile richiede intensa attività di ricerca e sviluppo. La tecnologia italiana è talmente elevata che i gusci vengono anche esportati come componenti isolati e adattati e assemblati dai produttori stranieri. Considerazioni del tutto diverse valgono per le barche a vela da competizione. In questo caso la prestazione da massimizzare è la velocità. Non potendo agire sulla potenza della propulsione, le barche a vela aumentano la superficie utile delle vele, ma per mantenere basso il baricentro dello scafo e raggiungere stabilità collocano un bulbo di piombo in acqua, avente peso massimo e massa minima, alcuni metri sotto lo scafo. Nel caso delle barche a vela il peso della zavorra è fondamentale per la stabilità della navigazione. Indicativamente una barca a vela di circa 6000kg ha un peso suddiviso tra

12 1000kg di scafo; 3000kg di piombo (zavorra); 2000kg tutto il resto. La ottimizzazione della forma del bulbo e delle vele costituisce uno straordinario problema fluidodinamico, la cui risoluzione richiede ricerca scientifica avanzata e la sperimentazione continua di nuovi materiali, forme e soluzioni strutturali. Nelle barche a vela tutto questo può essere realizzato, di fatto, senza vincoli stringenti di costo. Di conseguenza i costruttori di barche a vela sono impegnati in spasmodiche attività di ricerca e di sperimentazione, potendo contare su risorse elevate, con l obiettivo di migliorare continuamente le prestazioni. La presenza di vincoli stringenti (volume e costo per le navi da trasporto, velocità e stabilità per le barche a vela) obbliga i costruttori a svolgere internamente intense attività di ricerca e sviluppo, in molti casi anche in collaborazione con le università. Situazione completamente diversa si presenta nella nautica da diporto. In questo settore la tipologia costruttiva di barca non pone problemi strutturali particolarmente delicati. Il volume non è un parametro di performance, la velocità può essere ottenuta con opportune motorizzazioni, il costo complessivo non è sempre un vincolo stringente. Le barche da diporto non sono progettate in funzione del numero di ore o giorni di acqua, perché è noto che stazionano in porto per gran parte dell anno. Il peso non è un vincolo, quindi non è strettamente necessario essere sofisticati: è sufficiente aumentare i coefficienti di sicurezza nelle attività di fascettatura delle strutture. La nautica da diporto raggiunge al contrario prestazioni estreme nella customizzazione e nella integrazione degli interni per clienti. Si tratta di prestazioni che sono perfettamente compatibili, tuttora, con un approccio artigianale. Invece che ricercare soluzioni costruttive o impiantistiche originali, i costruttori di nautica da diporto si affidano a soluzioni strutturali e fluidodinamiche consolidate per poi spingere all estremo la ricerca di integrazione degli interni. Di conseguenza siamo di fronte a imprese prive di una tradizione di ricerca e sviluppo, con scarsi contatti con il mondo della ricerca e dell università, che non dispongono di mappe tecnologiche dettagliate a medio-lungo termine. La visione unitaria della tecnologia non sembra essere un patrimonio. Poste queste premesse, si comprende la difficoltà di costruire una rappresentazione tecnologica uniforme del settore.

13 Si sono svolti alcuni incontri per illustrare la metodologia e ricevere feedback da un panel di esperti. Il primo passo compiuto è stato quello di scomporre il sistema barca in 6 sottosistemi a loro volta analizzati in dettaglio (le immagini sono solo illustrative): 1) SCAFO (HULL) Struttura (Structure) Test (Tests) Materiali (Materials) Aspetti generali di design (General design aspects) 2) MACCHINARI (MACHINERY) Pyping system Sistema propulsivo (Propulsion) Motore principale e generatori (main engine & generators) Deck equipment 3) AUTOMAZIONE (AUTOMATION) Controllo (Control) Navigazione (Navigation system) Monitoraggio (Monitoring) Comunicazioni (Communication)

14 4) INTERNI (INTERIORS) Arredamento & design (Furnishing & design) Materiali (Materials) Wellness Illuminazione (Lighting) Pulizia (Cleaning) Sanitari (Sanitary fittings) 5) SISTEMA VELICO (SAIL SYSTEM) Albero (Mast) Crocette (Spreadings) Sartiame (Rigging) Boma (Boom) Vele (Sails) Avvolgitori (Winches) 6) ALTRO (ADDITIONAL FUNCTIONS) Entertainment Sicurezza (Safety) Sistema di qualità (Quality system) Ognuno di questi sottosistemi è stato a sua volta esploso secondo gli schemi che seguono:

15 1. HULL Keywords Test Structure General Design Aspects Materials Basin test Rudder Vibration Technologies Materials Material testing & certification Flooring Weight Bond Insulation Materials stability & C.O grav. Flooding Fire resistance Finishing Core materials Welders qualifying Freeboard Corrosion Lamination Compartimentation materials Non Destructive Test Shaft supporting Stability Repare procedure & alteration No print coat 3D scanning Escape routes Wind resistance Recoating cycle Filling material & pottering Ship-hullmonitoring (INSPEC) Loading Master & Stability Booklet Displacement Welding Kevlar Capacity test & Idrotest Evolution Capacity Alignment Carbon fiber Double bottom Structural strenght Block assembly gel coat Structural Tank Delamination prevention Top coat Vacuum bagging Skin coat Infusion Unitapes Adhesives (bonding) Resins/matrix Non toxic polyesters

16 2. MACHINERY - Keywords Deck equipment Propulsion Main engine & generator Pyping system Stainless steel finishing Vibration Insulation and main switchboard I-BUS Hydrotest leakage Stainless steel corrosion Emergency generator position Dielectric strenght Monitoring System Fire resistance Storm shutters & windows Fuel cell Insulation Resistance Sistem approval Electrical connections Safety tools stowage Shaft alignment Manteinance and accessibility rolling & pitching stabilizers Power absorption Hatch covers Torsional vibration & dumping Trips shut down Emergency floating tubes Elect. Balance Doors type and position Crash stop Exhaust system & NOX emissions Deck bulkhead Oil separator Fire main operation instruction Pollution Type approval Joints External films cohordination Life boats and rafts Operation air flow temperature and umidity Fuel consumption Sea chest arrangment Mass capacity flow Cranes operation Cavitation & power optimization Fire dumpers Bacteria presidium Falling preventions & rails Design Valve control Corrosion Safety locking devices Material test Pumps HP Scantling & dimensioning Galvanic corrosion Mooring fairlead & strongpoint Fatigue analysis Piping arrangment Anchor windlasses chain

17 3. AUTOMATION - Keywords Control Navigation Monitoring Communication Management & Maintenance UMS Wireless UMS Wireless Fault correction Wireless GMDSS Alarm systems Public address PMS Compatibility Ship network Wireless GMDSS Frequency converter Actuators Optic fibers Telephone connections Cooling Signal transfer Teleservices AC drives Fault correction INMARSAT Filters & armonics Teleservices 4. INTERIORS - Keywords Furnishing & design Materials Wellness Lighting Cleaning Expert installers Marble & lapidary Technologies & equipment interiors Sanitary fittings Wood Lighting Management Outboard Weight reduction Textile Lightness Non combustible Lightening Inflammable

18 5. SAIL SYSTEM - Keywords Mast Spreading Rigging Chain Plates Boom Sails Captive reel winches Automation & Control Aluminium Aluminium Aluminium Aluminium Carbon Fyber Carbon Cabling Carbon fibers Carbon fibers Carbon fibers Carbon Electric system Painting Welding Kevlar Sintetic fibers 6. ADDITIONAL FUNCTIONS - Keywords Quality Safety - Environment Safety - At sea Audio & video entertainment ISM MAR POL Flag admin. Requirements Positioning MCA roules New technologies La scelta di rivolgersi a personale esperto nel settore coinvolgendolo nello studio attraverso tecniche di focus group sta nel fatto che quanto espresso dai partecipanti può diventare una sorta di paradigma per la ricerca anche se l insieme dei partecipanti non può certo dirsi un campione rappresentativo dell intero settore nautico, seppure il peso relativo degli esperti coinvolti sia notevole. Le esigenze e le criticità che questi sono in grado di sintetizzare possono però essere significative e rappresentative dell intero comparto. Quindi, pur considerando con estrema attenzione le eventuali distorsioni che con questo metodo si rischia di introdurre nell analisi, è

19 possibile segnalare quali sono le strade seguite dalla comunità scientifica e dalle principali industrie del settore circa le criticità evidenziate e individuare i nuovi sentieri di innovazione tecnologica. Le mappe ora presentate costituiscono un elemento essenziale della metodologia e un patrimonio utilizzabile in futuro ogni volta che si debba discutere di interventi sulla tecnologia o sulla ricerca e sviluppo di interesse del settore. Durante i vari focus group è stato proposto ai partecipanti di individuare una serie di argomenti relativi di volta in volta ad uno dei 6 sottosistemi individuati. Successivamente si chiedeva di individuare una priorità tra i punti individuati segnalando i 5 più importanti. Dall intersezione delle indicazioni è stato individuato il seti di parole chiave sulle quali poi procedere con l indagine e l interrogazione delle banche dati disponibili. Le considerazioni espresse nel presente rapporto costituiscono pertanto un primo output e, pur fornendo già indicazioni di carattere strategico ed operativo, sono suscettibili di essere arricchite. 5. Analisi dei trend tecnologici nei principali sottosistemi Le peculiarità del modello tecnologico della nautica da diporto si ripercuotono sui principali sottosistemi. Qui esistono importanti differenze nella velocità di cambiamento tecnologico, che meritano una spiegazione articolata. 5.1 Scafo La forma dello scafo è sostanzialmente consolidata, come frutto di secoli di pratica costruttiva e più recentemente di ricerca avanzata. Le grandi navi hanno una forma ormai standardizzata. L unica area di cambiamento discontinuo si riscontra nei catamarani e nelle navi veloci, che sfruttano geometrie completamente diverse, ma presentano ad oggi costi elevati. Nelle piccole navi si ha maggiore sperimentazione. La ricerca di migliori prestazioni di velocità, rumore, sicurezza, consumi e comodità avviene utilizzando conoscenze acquisite di idrostatica e idrodinamica.

20 Mentre non vi sono trend di cambiamento nelle geometrie di base, esiste intensa ricerca sui materiali, in particolare l alluminio, le fibre di vetro, i compositi. Un aspetto importante per lo scafo è infatti la riduzione del peso, per poter ridurre la potenza installata del propulsore e, soprattutto, i consumi (che implicano non solo maggior economia di navigazione ma anche maggior autonomia). I trend tecnologici che prenderemo in esame riguardano quindi la costruzione di imbarcazioni in alluminio integrale e la ricerca di nuovi materiali compositi. Non prenderemo invece in considerazione gli scafi delle barche a vela. 5.2 Macchinari Nell area della propulsione il cambiamento tecnologico interessa soprattutto i motori e le eliche. Le dimensioni di prestazione su cui verte l innovazione tecnologica più intensa sono la potenza (motori con un numero di HP sempre maggiore), la riduzione delle vibrazioni, il controllo del rumore. Esiste ricerca idrodinamica rispetto alla forma geometrica e ai materiali per le eliche. Nell area delle eliche una tematica importante è quella della corrosione. Nuovi materiali compositi per le eliche sono oggetto di ricerca intensa. In questo settore operano tuttavia imprese esterne alla nautica, che producono motori marini sulla base di proprie specifiche (Mercedes, Volvo, Caterpillar). Nessun motore è prodotto su specifiche dell industria nautica cliente. 5.3 Automazione L area degli impianti e strumentazione di bordo è critica nella nautica da diporto per due ragioni: - è responsabile delle prestazioni della imbarcazione - costituisce l interfaccia utente. Si tratta dei sistemi di navigazione, dell elettronica di controllo, degli impianti elettrici, del radar e del pilota automatico, dell attrezzatura nautica. Il cambiamento tecnologico è intenso e continuo.

21 La natura dell interfaccia utente della strumentazione di bordo si pone in modo diverso a seconda della dimensione della imbarcazione. Per barche di lunghezza maggiore di 20 metri esistono di fatto due utilizzatori: il comandante, che è interessato prevalentemente alla funzionalità tecnica della barca, e l'utilizzatore finale, cioè colui che vive la barca e le sue funzionalità ludico-abitative, prestando attenzione anche alle caratteristiche estetiche e funzionali dell'arredo e dei vari accessori (descritte sotto nell area Interni). Per barche inferiori ai 20 metri generalmente l'utilizzatore è unico e valuta sia le funzionalità tecniche di guida e manutenzione della barca che le funzionalità ludicoabitative. In queste aree i trend tecnologici in corso possono essere descritti come monitoraggio integrato, fusione di dati, implementazione di software per il codesign e la gestione della commessa, reti wireless, manutenzione in remoto. 5.4 Interni L allestimento interno e lo stile costituiscono aree di intensa ricerca di soluzioni sempre nuove, largamente affidata alla competenza artigianale e alla pratica costruttiva. In questa area non vi sono trend dominanti perché la ricerca di soluzioni avviene quasi sempre sulla spinta delle esigenze del cliente. Ad esempio sono state recentemente integrate a bordo soluzioni avanzate di tipo domotico (touch screen, comandi vocali, controllo remoto delle illuminazioni etc.), ma non come sviluppo tecnologico interno all industria nautica. Viene illustrato invece un trend che sembra interessare trasversalmente tutta l industria che consiste nella ricerca di materiali isolanti al fuoco. 5.5 Sistema velico Per le ragioni discusse sopra le barche a vela rappresentano un segmento del diporto del tutto peculiare e soggetto a regole proprie. Esse non saranno oggetto della presente analisi. 5.6 Altro

22 In questa categoria vengono raggruppate le tecnologie di intrattenimento a bordo e le considerazioni di sicurezza e qualità. Circa la sicurezza, il trend tecnologico individuato riguarda la migrazione alla nautica da diporto di tecniche di controllo della sicurezza mutuate da altre industrie. Si considera inoltre il trend della introduzione di metodiche di progettazione orientata alla manutenzione. Nell insieme dunque le aree maggiormente interessate dai trend tecnologici sono l automazione degli impianti di bordo, lo scafo e i materiali interni. Nel seguito vengono discussi i trend tecnologici prevalenti, identificati in base alle discussioni con gli esperti.

23 Area Scafo Sistema Aspetti generali di progettazione Area Automazione Sistema Sistema di navigazione, Controllo Modelli matematici e simulazione del comportamento La navigazione ed il controllo della barca dipendono da un grande numero di parametri, descrivibili come grandezze fisiche dinamiche. In particolare, sulla barca agiscono forze in acqua (venti, maree, correnti) la cui natura è ampiamente conosciuta. La previsione del comportamento attraverso la costruzione di modelli matematici e la loro soluzione numerica con software di simulazione è di grande aiuto nella progettazione di sistemi di controllo, quali gli stabilizzatori e il sistema di posizionamento dinamico. Ciononostante l industria della nautica da diporto italiana, che ha posizioni di leadership mondiale, dipende largamente da tecnologie importate per queste funzioni. Secondo alcuni esperti solo i sistemi di pilota automatico sono prodotti in Italia, mentre la ricerca universitaria non sembra attiva su larga scala con contributi originali. La relativa immaturità della ingegneria della nautica da diporto, sia rispetto alla più antica ingegneria navale da trasporto o da guerra, che rispetto ad altre discipline che si occupano del movimento di corpi nei fluidi (si pensi alle tecnologie aeronautiche e automobilistiche) può spiegare la predominanza di un approccio artigianale alla previsione del comportamento della barca in acqua. Un altro elemento da tenere in conto è l assenza di infrastrutture di sperimentazione su larga scala, come le gallerie del vento, dedicate ad applicazioni nautiche civili e da diporto. Inoltre i problemi fluidodinamica più difficili, che richiedono ingenti sforzi di modellizzazione e simulazione, sono rinvenibili nelle barche a vela da competizione, dove la struttura è instabile e i parametri sono spinti all estremo allo scopo di massimizzare la velocità. Non a caso nel settore delle barche a vela esiste una intensa ricerca di tipo modellistico e ogni competizione vede incorporate nelle barche soluzioni sempre più ardite dal punto di vista strutturale e idrodinamico. Ciò non accade ancora nella nautica da diporto, in quanto i problemi tipici di navigazione rientrano in classi ben conosciute empiricamente.

24 Si ritiene tuttavia che l industria nautica possa andare incontro a fenomeni di progressiva scientificazione della tecnologia, con ingressi massicci di metodologie avanzate provenienti da altri settori. In questo senso è da considerare con grande attenzione la possibilità di far migrare tecnologie dagli altri settori nei quali la fluidodinamica e la integrazione tra calcolo fluidodinamica e calcolo strutturale sono diventati elementi centrali nella progettazione, ovvero l aeronautica e l automobile. Non è pura suggestione pensare all industria della nautica da diporto come il prossimo candidato ad acquisire e tecnologie più avanzate, nate inizialmente nell industria aeronautica (prima militare poi civile), trasferite nelle automobili da corsa (Ferrari deve la sua leadership a tecnologie avanzatissime di progettazione) e poi nelle automobili di massa (la ripresa della declinante industria francese di Renault e Peugeot-Citroen si deve in larga parte alla introduzione di nuovi approcci progettuali, alla adozione di Catia e allo sviluppo di nuovi modelli matematici). La migrazione di queste tecnologie dall ambito scientifico o solo sperimentale all ambito industriale richiede essenzialmente uno sforzo da parte dell industria. Il ruolo pubblico è di supporto e di incoraggiamento. Si possono ipotizzare iniziative avanzate, ad esempio: - la creazione di borse di dottorato industriali, finanziate da imprese di cantieristica e destinate a ingegneri brillanti interessati ad applicare tecniche nuove all industria nautica; - il lancio di schemi di incentivazione per le imprese che assumono dottori di ricerca, sotto forma di sgravi fiscali, già presenti nella normativa nazionale, con copertura su strumenti regionali; - costruzione di una galleria del vento. Un tema a parte è costituito dalla ipotesi di costruzione di una galleria del vento come infrastruttura sperimentale al servizio della nautica.

25 Se la analogia con i settori più avanzati ha un senso non solo suggestivo, allora si deve notare che l avanzamento tecnologico è stato enormemente accelerato dalla costruzione di gallerie del vento (wind tunnel) negli Stati Uniti nella prima metà del secolo XX, ad opera della NACA, progenitrice della NASA. Il recupero che gli Stati Uniti riuscirono a compiere nelle tecnologie aeronautiche, che avevano una origine britannica ed una scuola di ricerca di eccellenza nella fluidodinamica di origine tedesca, è largamente dovuto alla costruzione di numerose infrastrutture pubbliche, sovente ospitate presso le università, rese accessibili a basso costo alle imprese. Nel caso italiano, non vi è dubbio che l esistenza del CIRA, centro di ricerca pubblico dotato di grandi infrastrutture sperimentali, ha portato non pochi benefici all industria aeronautica nazionale, consentendole di tenere il passo con concorrenti di dimensioni ben maggiori. Tuttavia l ipotesi va accuratamente ponderata, non solo per i prevedibili costi di costruzione e installazione, ma anche per i costi di gestione. Sembra opportuno non solo un classico studio di fattibilità, ma un vero e proprio business plan che evidenzi le prospettive di reddito per una società mista pubblico-privata, o in alternativa il fabbisogno di copertura finanziaria per una iniziativa che abbia permanentemente bisogno di sussidi pubblici. Come è ovvio dovranno anche essere esplorati i profili di compatibilità con il regime di aiuti di Stato vigente a livello europeo.

26 Area Scafo Sistema Aspetti generali di progettazione Progettazione manutentiva Attualmente la manutenzione della barca non viene compresa tra le attività centrali nell ambito della progettazione. Concetti come design to maintenability o design to accessibility sono in gran parte sconosciuti. La pianificazione delle manutenzioni è modesta, le problematiche di accesso fisico ai siti da ispezionare e sostituire sono sovente complicate, i costi elevatissimi. Si tratta di trasferire all industria nautica una serie di metodiche, mutiate delle industrie aeronautica, chimica e nucleare, per incorporare la manutenzione come criterio progettuale fin dall inizio. Il Manuale di manutenzione dovrebbe perciò essere scritto in modo completo ed esaustivo. Ancora oggi gli armatori richiedono l invio di personale specializzato per la risoluzione di problemi di funzionalità, con trasferte via aereo e missioni lunghe e costose. La progettazione manutentiva, associata alla integrazione del monitoraggio discussa oltre, consentirà di sperimentare anche concetti di manutenzione in remoto, con forme di sensorizzazione integrata e/o di presentazione in 3D a distanza.

27 Area Scafo Sistema Materiali Leghe di alluminio In riferimento alle tecnologie dei materiali nautici occorre innanzitutto identificare aree ben distinte: (a) costruzioni in acciaio (b) costruzioni in leghe di alluminio (c) costruzioni in vetroresina (fiber glass) (d) costruzioni in materiali compositi Ciascuna di queste soluzioni costruttive ha un suo range specifico di validità dovuto al peso specifico, alle proprietà meccaniche e ai costi. Le proprietà meccaniche richiedono ai diversi materiali spessori diversi, che sono dimensionati sulle parti sottoposte a sollecitazione e si ripercuotono sul peso complessivo. L alluminio ha uno spessore minimo molto elevato (non meno di 3-4 mm), mentre la vetroresina consente spessori più sottili. Tenuto conto del peso specifico, si ottiene una segmentazione dei materiali in funzione della lunghezza della imbarcazione. Per barche grandi, oltre i 40 metri, il peso della struttura in vetroresina è equivalente a quella in acciaio, per cui quest ultima soluzione è dominante. A queste dimensioni la vetroresina non costituisce un vantaggio. Tra i 25 e i 40 metri si può scegliere tra acciaio e vetroresina. Sotto i 15 metri la scelta prevalente è tra vetroresina e alluminio. Si ritiene che un elevato potenziale sia presente nell adozione sempre più spinta delle leghe leggere di alluminio di derivazione aeronautica. Nell aeronautica il problema della riduzione del peso non si è posto solo nelle applicazioni di punta, ma è un problema pervasivo e centrale in tutta la progettazione. Ogni aggiunta di peso aggrava le condizioni di equilibrio aerodinamico e impone la compensazione con altre riduzioni, la riduzione del carico pagante, l aumento della spinta propulsiva a parità di peso, o una combinazione tra queste soluzioni. L imperativo della riduzione del peso è una classica ossessione dei progettisti aeronautici.

28 In questo contesto l introduzione di leghe leggere di alluminio ha rappresentato la risposta tecnologica rispetto alla progressiva sostituzione di materiali metallici con materiali a base di fibra di carbonio e compositi. La costruzione di yacht interamente in alluminio è considerata la frontiera della progettazione nautica. I grandi cantieri italiani utilizzano ancora prevalentemente acciaio, mentre all estero (USA) è già largamente diffusa la lega di alluminio. Ciò rappresenta una importante minaccia competitiva. Il vantaggio dell alluminio si sostanzia in una riduzione media di peso del 40% a parità di proprietà di resistenza meccanica. Rispetto all uso dell alluminio, l industria nautica non ha ancora sfruttato appieno la possibilità di riconcettualizzare per intero la progettazione. I costruttori di barche nel passare dall'utilizzo dell'acciaio a quello dell'alluminio, hanno semplicemente cambiato i materiali ma hanno mantenuto le medesime tecnologie. Le stesse strutture, tipologie e soluzioni costruttive dell acciaio sono state utilizzate per l alluminio, senza cambiare la filosofia di progetto. Infatti l alluminio ha proprietà di lavorabilità nettamente superiori rispetto all acciaio, per cui offre grandi vantaggi allorquando la progettazione strutturale è svolta fin dall inizio e in modo integrato nella prospettiva di utilizzo di questo materiale. Allo stesso tempo l allminio presenta alcune criticità: - la saldatura in alluminio è critica (mentre nell acciaio non presenta alcuna problematicità), nel senso che si generano punti critici e la lunghezza della saldatura è più elevata; - è possibile realizzare la doppia curvatura in vetroresina, cosa che non si riesce a fare in acciaio; - esistono problemi di compatibilità elettrica tra materiali che, se non correttamente scelti, potrebbero dare luogo a coppie galvaniche in grado di innescare rapidi fenomeni di corrosione e di degrado ambientale (recycling). Si osserva infatti che nell industria automobilistica (Ferrari) la progressiva introduzione di parti in alluminio leggero, dopo una fase nella quale si è proceduto per parti e in modo graduale, sta portando ad un radicale ripensamento dell intera struttura meccanica.

29 L approccio appropriato in questa area sembra essere quella di sviluppare ricerca e formazione sulla progettazione integrata in alluminio, associata a prove di laboratorio e sul campo. Un laboratorio dedicato alle prove su alluminio, dotato di macchine per la lavorazione a freddo e i trattamenti superficiali potrebbe accelerare lo sviluppo della tecnologia. Anche in questo caso osservare l esperienza costruttiva dell industria aeronautica (es. stabilimento di Pomigliano d Arco della Alenia Aeronautica) potrebbe far aumentare il grado di consapevolezza delle imprese nautiche e dei giovani progettisti e ingegneri.

30 Area Scafo Sistema Materiali Materiali compositi Si ritiene in linea di massima che i compositi siano adeguati per barche a vela veloci, o barche di tipo prototipale o in pezzi unici. Le prestazioni superiori dei compositi non sono compensati da costi di produzione ancora proibitivi su piccola serie. La fibra di carbonio ha ancora un costo pari a circa otto volte quello dell alluminio, mentre i vantaggi di prestazione e di peso non sono dello stesso ordine di grandezza. Tuttavia i grandi produttori iniziano ad avvertire una domanda da parte degli armatori orientata alla riduzione di peso, anche con specifiche clausole contrattuali. La ricerca in questo settore è prevalentemente orientata a ottimizzare prestazioni e pesi. Si ritiene tuttavia possibile favorire il trasferimento alla nautica di tecnologie già presenti in altri settori. Ad esempio le tecnologie di polimerizzazione delle resine potrebbero trovare ampie applicazioni nella nautica. In generale la tecnologia dei compositi ha sviluppi molto più ampi in settori diversi dalla nautica, dall automobile all edilizia, dai beni di consumo durevole allo sport. Vi è inoltre una forte ricerca accademica, nella quale l Italia ha una buona posizione, che tuttavia si è confrontata scarsamente con le problematiche nautiche specifiche. Una opportunità scarsamente sfruttata dalle imprese consiste nella realizzazione in composito non delle parti strutturali dello scafo, ma di componenti complessi da collocare ai piani superiori delle barche (pensiline, passerelle di discesa a terra, ponti di attracco, boccaporti apribili, martinetti, componenti mobili e per la automazione di operazioni di movimento, alberi della vela). Ciò consentirebbe il risparmio di numerosi chilogrammi di peso, migliorando il problema dell abbassamento del baricentro della barca. In generale le parti alte offrono il vantaggio di consentire di aumentare il peso della zavorra di un fattore pari alla proporzione lineare tra le parti. Un aspetto importante è che lo sviluppo di componenti in fibra di carbonio per parti non strutturali e accessori non è soggetta alla autorizzazione del Registro Navale (RINA).

31 In virtù di quanto detto precedentemente, la fibra di carbonio potrebbe essere utilizzata per la realizzazione di accessori e di parti non strutturali (passerelle, capote, boccaporti, automazioni varie, ecc.) così da facilitarne la gestione e la movimentazione da parte del cliente finale: in questo modo potrebbe essere possibile risparmiare comunque peso senza dover innescare le procedure per l'accettazione di tale materiale da parte del RINA. L'utilizzo del carbonio potrebbe venire incontro al problema dell'abbassamento del baricentro (aspetto fondamentale per la stabilità di un'imbarcazione) favorendo la realizzazione di componentistica leggera da montare ai piani superiori. La fibra di carbonio è una tecnologia matura, che presenta una criticità di costo. L origine del costo risiede nella necessità di progettare e costruire gli stampi, che nell industria nautica, a differenza di altre industrie, vengono utilizzati per serie di produzione relativamente corte. Su barche oltre i 20 metri, ad esempio, è difficile realizzare più di 200 pezzi. Per queste ragioni si ritiene importante far precedere qualunque iniziativa da una azione di ricognizione accurata dell esistente e delle capacità tecnologiche delle imprese italiane e degli istituti di ricerca.

32 Area Automazione Sistema Controllo Integrazione dei sistemi di controllo di bordo - co-design - data fusion I sistemi di controllo delle barche sono numerosi e specializzati. Tradizionalmente essi vengono sviluppati da imprese diverse, ciascuna delle quali inserisce a bordo le proprie soluzioni realizzando l integrazione nelle fasi finali di prova e installazione. In gran parte dei casi non si procede ad una progettazione integrata e sistemica, non esistono disegni di insieme. Ciò si traduce nella sovrapposizione di quadri elettrici e nella creazione di fasci di cavi, la cui allocazione fisica nelle strutture viene realizzata in modo scarsamente pianificato. Inoltre l assenza di una responsabilità unica per la integrazione dei sistemi rallenta o impedisce l inserimento soluzioni più avanzate, il cui significato tecnologico ed economico non è giustificato per singoli sistemi o sottosistemi, quali soluzioni in fibra ottica o soluzioni wireless. Le conseguenze di questa attitudine sono particolarmente negative: (a) per la funzionalità dei sistemi: - interferenza dei segnali - duplicazione dei segnali - ridondanza dei segnali (b) per le operazioni di controllo da parte degli operatori (capitano, equipaggio): - carenze nella ottimizzazione ergonomica della presentazione dei segnali all operatore - falsi allarmi - scarsa attenzione a problematiche di sicurezza ( c) per le implicazioni strutturali: - sovraccarico di peso nei cavi elettrici

33 - ingombro - eccessivo riscaldamento - difficoltà a definire standard di sicurezza di sistema (es. situazioni di emergenza) - difficoltà nella accessibilità per la manutenzione Le soluzioni rispetto a questi problemi variano a seconda che si ragioni a tecnologia corrente o considerando lo sviluppo di nuove soluzioni e/o tecnologie. Nel primo caso si tratta di promuovere un approccio progettuale di co-progettazione (codesign), obbligando tutti i fornitori a convergere sulla progettazione di sistema e chiedendo al project manager di operare attivamente sulle specifiche e non solo a livello di rispetto dei tempi di consegna. Questo approccio è comune ai settori industrialmente più avanzati, dispone ormai di metodologie consolidate (es. concurrent engineering) e si può avvalere di piattaforme di software largamente disponibili nel mondo commerciale. Esso tuttavia richiede competenze professionali elevate, perché i project manager devono avere una visione complessiva dei sistemi di controllo e pianificare le interfacce tra i sottosistemi in modo da ottimizzarle. Non si tratta qui di immaginare attività di ricerca e sviluppo, quanto di promuovere: - attività di customizzazione dei software di codesign rispetto alle esigenze tipiche della progettazione nautica - attività di alta formazione - sperimentazione sul campo. Se si considerano al contrario nuovi sviluppi tecnologici, le direzioni promettenti sembrano essere quella della fusione dei dati (data fusion). In riferimento alla fusione di dati (data fusion), le tecnologie informatiche (algoritmi, linguaggi e software) sono disponibili e hanno trovato applicazioni significative in ambito militare e di grandi navi per il controllo integrato dei sistemi. Tuttavia l adattamento di queste tecnologie alle barche da diporto richiede sviluppi significativi, a causa dei vincoli specifici (equipaggio di piccole dimensioni, ingombro minimo). In termini di interventi di policy, si identificano obiettivi e strumenti molto differenziati.

34 Rispetto alla systems integration, esistono competenze consolidate sia in università, che presso le imprese navali più avanzate, che nella consulenza tecnica. L operatore pubblico può qui svolgere opera di sensibilizzazione e interventi di formazione universitaria e formazione tecnica, accelerando la migrazione di queste metodiche verso la nautica da diporto. Diverso è il caso della fusione di dati, perché in essa intervengono effetti di esternalità di rete che possono impedire o rallentare l adozione di tecnologie avanzate. In assenza di standard consolidati il rischio di sviluppare soluzioni che riguardano solo una parte dell intero sistema è eccessivo. Si tratta di un caso che la teoria economica descrive come coordination failure : tutti gli agenti trarrebbero vantaggio dalla adozione di una nuova tecnologia, ma nessuno investe per primo per timore di restare isolato. Ottenere il coordinamento tra i vari agenti è costoso e può richiedere un intervento pubblico. L intervento più efficace assume la forma della standardizzazione, ovvero la redazione di norme volontarie o vincolanti che determinano la convergenza di tutti gli operatori verso alcune soluzioni tecnologiche che facilitano il coordinamento. L esperienza mostra che può essere richiesto un tempo molto lungo affinché il consenso intorno agli standard possa essere creato. Inoltre il settore nautico è ancora piuttosto limitato e frammentato per interessare l operatore pubblico con una azione vincolante, se non per motivazioni di regolazione pubblica della sicurezza. Per questa ragione il coordinamento potrebbe essere facilitato attraverso progetti di ricerca e sviluppo finalizzati alla produzione di piattaforme sperimentali complete, creando standard aperti e flessibili. Sempre in riferimento ai sistemi di controllo, non appaiono critiche le tecnologie di attuazione, di tipo meccanico, idraulico o elettro-idraulico. A differenza di quanto accade nell aeronautica, infatti, i tempi di attuazione non sono critici, per cui non vengono adottati sistemi digitali di attuazione by-wire. Inoltre l attuazione meccanica della timoneria è ancora considerata obbligatoria dal RINA.

35 Area Automazione Sistema Monitoraggio Monitoraggio integrato Si tratta di sviluppare le opportunità offerte dalla data fusion per inserire nei sistemi di bordo delle funzionalità più elevate. In particolare, una volta che i sistemi di controllo di bordo siano stati sottoposti ad una progettazione integrata e che i relativi dati siano armonizzati, emerge la possibilità di integrare le informazioni di basso livello in metalivelli a più elevato contenuto di conoscenza. Si tratta di procedere allo sviluppo di sistemi sensorizzati in grado di monitorare in continuo l'andamento di tutte le informazioni relative allo stato e al comportamento della barca. Attualmente al contrario l'impiantistica di bordo è caratterizzata da uno sviluppo scoordinato senza che sia mai stata messa in atto una radicale opera di riprogettazione integrata. Il caso più importante riguarda il monitoraggio integrato a fini di sicurezza, cioè la possibilità che il sistema di bordo possa essere diagnosticato e controllato prima che eventi dannosi si possano verificare attraverso il controllo in real time dei componenti e la prevenzione dei guasti. L analogia più chiara proviene dalla propulsione aeronautica, cioè dai motori di aereo. In questo caso i sistemi di controllo sono talmente integrati e intelligenti che restituiscono l informazione circa la probabilità di rottura o malfunzionamento di un componente molti cicli prima che essi si verifichino. L integrità dell elica e la previsione della rottura possono essere controllati attraverso sensori che misurano la tensione superficiale (stringage) fino a 1800 C nella turbina. In pratica (quasi) nessun motore ha un malfunzionamento in volo, perché esso viene previsto con ampio anticipo. Ciò è possibile attraverso livelli spinti di integrazione dei sensori e del software real time, nonché dallo sviluppo di modelli sofisticati di predizione dei fallimenti. Anche in questo caso si tratta non di tecnologie facilmente disponibili a livello commerciale, ma di sforzi di ricerca e sviluppo dedicati. Attualmente si sta lavorando a un sistema che, analizzando una serie di dati provenienti da una barca sensorizzata, sia in grado di riconoscere il parametro allarmante e visualizzarlo in

36 plancia di comando attraverso un display che seleziona solo le informazioni importanti, secondo criteri ergonomici avanzati. Si tratta di produrre un ripensamento integrale del sistema di bordo, tra cui soprattutto: - sensoristica per motori e fumo - videosorveglianza - bussola elettronica - controllo della velocità (nave, venti) - ecoscandaglio - GPS - autopilota allo scopo di ottenere sia il controllo di stato che la previsione dei guasti. I sistemi di monitoraggio integrato hanno bisogno di simulatori in grado di testarne la validità. Inoltre occorre procedere ad una sistematica analisi dei guasti e degli incidenti (failure analysis e altre metodiche), in modo da stabilire correttamente quali componenti sensorizzare. Ai fini della simulazione esistono archivi e database di dati meteorologici e ambientali che possono essere utilizzati in sede di training. In riferimento alla presentazione dei dati (display) la tendenza è verso presentazioni al comandante variabili a seconda dei dati, seguendo precise indicazioni di ergonomia cognitiva. Si tratta infatti di considerare che il controllo di bordo si basa su centinaia di informazioni potenzialmente disponibili, che attualmente vengono presentate in modo separato e senza una considerazione unitaria delle capacità di attenzione e di filtro. Anche in questo caso il modello di riferimento è il cockpit degli aerei e le tumultuose trasformazioni prodotte dalla avionica di bordo.

37 Area Automazione Sistema Comunicazioni Tecnologie wireless Le tecnologie wireless possono trovare applicazione sia nelle comunicazioni interne al sistema barca, sia tra la barca e l ambiente esterno, in particolare con la rete satellitare. Le soluzioni wireless devono risolvere problemi non facili relativi a: - protocolli di comunicazione - interferenza tra segnali - compatibilità elettromagnetica - schermatura Le tecnologie sono ampiamente disponibili. Ad oggi non esistono sistemi integrati in grado di eliminare o ridurre sostanzialmente le connessioni via cavo e sostituirle con connessioni wireless. Le problematiche di interferenza e compatibilità, vista la compresenza di segnali diversi in uno spazio ristretto e corto, sono significative. L analisi delle keyword nelle fonti tecniche segnala una vasta letteratura tecnica su applicazioni wireless a reti a fini di sistemi di controllo, anche in ambienti ristretti (es. ambienti sanitari) ma pochissime referenze relative ad ambienti nautici. Ciò significa che le tecnologie di base sono sostanzialmente disponibili ma occorre uno sforzo specifico di adattamento. Mentre per la fusione di dati si assume l invarianza delle tecnologie sensoristiche e dell hardware di base, per il wireless è richiesto uno sforzo assai più impegnativo di ridisegno delle connessioni della rete, che coinvolge dimensioni hardware e software, sia di componente che di architettura. Per questa ragione si suggerisce di far precedere interventi significativi di supporto alla ricerca da uno studio di fattibilità che esplori con molto dettaglio tutte le alternative tecnologiche disponibili, le loro tendenze a medio termine, i problemi di compatibilità tra

38 sottosistemi e componenti, ed i costi prevedibili della messa a regime di prototipi e di sistemi su larga scala. In Appendice A:Tabelle riassuntive In appendice sono riportate le tabelle che riassumono le criticità evidenziate, identificano i percorsi di soluzione, rispettivamente a tecnologia corrente e con sviluppo di tecnologia. In nella seconda parte dell appendice si suggeriscono una agenda di intervento per l attore pubblico e per la collaborazione pubblico-privato.

39 6. Analisi delle banche dati Una volta identificati i sottosistemi e tracciato i principali trend tecnologici in ciascuno di essi si è proceduto ad un approfondimento su un ristretto campione di parole chiave, sollecitato dagli esperti, allo scopo di dimostrare il potenziale di informazione estraibile dalle fonti secondarie. Le tecniche usate hanno visto la combinazione di information retrieval basato su query e text mining con strumenti di linguistica computazionale. Il monitoraggio dei trend tecnologici nel settore della nautica da diporto è stato effettuato attraverso l indagine delle seguenti banche dati di natura scientifica (Compendex, Current Contents, INSPEC) e brevettale (Patbase): 1) Current Contents: database multidisciplinare per l'accesso agli indici di riviste e monografie, con riferimenti bibliografici completi e abstract relativo alle seguenti discipline: Agriculture, Biology and Environmental Sciences Arts and Humanities Clinical Medicine Engineering, Computing and Technology Life Sciences Physical, Chemical and Earth Sciences Social and Behavioral Sciences Accedere ad una banca dati multidisciplinare rende possibile quindi effettuare ricerche trasversali per materie correlate, recuperando articoli di altri settori ma sull argomento di interesse: in questo modo si ha anche la cosiddetta visione laterale, per ricerche applicative che altrimenti non verrebbero recuperate dai database specifici, ottenendo una più ampia gamma di risultati anche se con un diverso livello di pertinenza rispetto all obiettivo preposto. 2) Compendex è un database bibliografico per il settore ingegneristico e tecnologico. Contiene abstract e references tratti da oltre 5000 riviste, conferenze, rapporti tecnici e pubblicazioni professionali in ambito internazionale a partire dal Approssimativamente

40 circa nuovi record sono aggiunti ogni anno al database da oltre 175 discipline relative all ingegneria. Gli aggiornamenti sono settimanali. Ogni record bibliografico è relativo ad un articolo e vengono riportate molteplici informazioni: autore, titolo originale (ed eventualmente titolo tradotto in inglese), rivista da cui è tratto, riassunto dell'autore, parole chiave (libere e controllate), anno di edizione, ecc. In Compendex non si possono reperire dissertazioni di laurea o di dottorato, standard, brevetti, stime di mercato. Per queste risorse, occorre utilizzare altri strumenti. Un aiuto alla ricerca avanzata (Advanced reserch) è fornito dall'elenco degli EI Subject Terms (il Thesaurus di Compendex), cioè delle parole chiave controllate che dovrebbero aiutare il ricercatore nella corretta e precisa individuazione degli articoli di maggiore pertinenza rispetto agli obiettivi della ricerca, sotto, a titolo di esempio, si riporta un estratto contenente i codici relativi all industria navale: 670 NAVAL ARCHITECTURE AND MARINE ENGINEERING 671 Naval Architecture Ship Design Ship Equipment Ship Models 672 Naval Vessels Combat Naval Vessels Noncombat Naval Vessels 673 Shipbuilding and Shipyards Shipbuilding Shipbuilding Materials Shipyards 674 SmaCraft and Other Marine Craft SmaMarine Craft Marine Drilling Rigs & Platforms 675 Marine Engineering 3) INSPEC: registrazioni bibliografiche da periodici, atti di convegni, monografie e rapporti di ricerca, a partire dal 1969, su fisica, ingegneria elettrica ed elettronica, computer science. Il database contiene oltre otto milioni di record bibliografici derivanti da riviste scientifiche e tecniche a circa conference proceedings. Approssimativamente ogni anno vengono inseriti nuovi record nel database. 4) Patbase è una banca dati brevettuale contenente oltre 10 milioni di documenti (full text) relativi ai brevetti registrati dalle apposite authorities (US, EP, PCT, GB, DE e FR).

41 Dopo alcuni incontri con gli esperti del settore sono stati evidenziati tre argomenti sui quali effettuare una ricerca approfondita: BONDING INFUSION WI-FI Per ciascuno di essi il problema di minimizzare l errore del I tipo e l errore del II tipo si è posto in maniera nettamente diversa. I documenti raccolti sono stati poi suddivisi in tre distinti database per poterli processare con il software di textmining: UNI10 COLL1 Inspec 7 Bonding COLL2 Patbase 206 Numero documenti COLL3 Current Contents COLL4 Compendex 54 UNI11 COLL1 Current Contents 45 Infusion COLL2 Compendex 246 Numero documenti COLL3 Inspec COLL4 Patbase 131 UNI12 COLL1 Current Contents 158 WI-FI COLL2 Inspec 104 Numero documenti COLL3 Compendex COLL4 Patbase 716 In Appendice B: Wireless, Infusion e Bonding In appendice sono riportati la selezione dei documenti che è avvenuta attraverso apposite strategie di interrogazione mirata e la relativa cluster analysis con i descrittori dei cluster individuati.

42 7. Conclusioni In forma sintetica: 1. la tecnologia corrente nella nautica da diporto può essere definita come artigianato sofisticato. Le imprese hanno, tranne rare eccezioni, una organizzazione artigianale, con manodopera altamente qualificata ma ridotti organici tecnici di livello superiore. La presenza di strutture dedicate di ricerca e sviluppo è praticamente assente. 2. è forte la consapevolezza della necessità di far evolvere questo stato di cose verso un vero e proprio modello industriale, con imprese in grado di dominare le tecnologie di base e di pianificare a medio termine gli investimenti. 3. sebbene nel momento presente le imprese italiane abbiano una leadership incontrastata nella nautica da diporto, sia negli yacht che nella vela, esistono minacce competitive molto chiare provenienti dai cantieri dei paesi a più antica tradizione (Stati Uniti, Inghilterra, Olanda), tutti caratterizzati da elevati livelli di tecnologia e personale con titoli di studio superiori. 4. da questo punto di vista è urgente promuovere un processo accelerato di inserimento nelle imprese di competenze tecniche di livello più elevato (laurea in ingegneria), giocando su queste risorse come elemento di snodo per aprire nuovi e più intensi rapporti di collaborazione con la università. 5. l esame dei soggetti che presidiano le tecnologie esaminate nel presente Rapporto sulla base delle banche dati sulla letteratura tecnica (Wireless, Infusion, Bonding) fornisce una indicazione impressionante: si tratta quasi sempre di università, centri di ricerca o imprese estere. La presenza di università italiane è trascurabile, quella di imprese italiane assente, tranne alcuni leader. 6. in tutte le aree considerate si osserva una netta crescita delle pubblicazioni tecniche nell ultimo decennio, a testimonianza di una turbolenza tecnologica significativa. Ciò indica che la ricerca e sviluppo si muove, nel mondo, con una certa velocità in questi settori, anche se la percezione che il sistema produttivo ne ha in Italia è molto attutita e filtrata, a causa della centralità dei problemi produttivi di breve periodo rispetto a quelli strategici di tecnologia.

43 7. l elaborazione di mappe della tecnologia, come quella realizzata nel presente studio, si presta ad essere utilizzata in vario modo: i. per favorire la discussione strutturata e organizzata con le imprese ii. per svolgere esercizi di posizionamento competitivo e di SWOT del sistema produttivo italiano iii. per guidare le decisioni pubbliche circa la creazione di centri di ricerca e di servizio alle imprese. 8. in questa sede si è scelto di esplorare solo alcune aree (tre per la precisione) sulla base di indicazioni di esperti locali. È netta la consapevolezza del fatto che la metodologia andrebbe estesa e replicata anche in altre aree. Ma si ritiene che la priorità, in questa fase, sia quella di organizzare il feedback della esperienza presso le imprese, allo scopo di favorire la crescita della consapevolezza della necessità strategica di aumentare dall interno il contenuto tecnologico.

44 Appendice A Tabelle riassuntive Le tabelle seguenti riassumono le criticità evidenziate, identificano i percorsi di soluzione, rispettivamente a tecnologia corrente e con sviluppo di tecnologia. Parte Prima CRITICITA TECNOLOGICHE AppendiceA_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 1 di 13

45 Area 1. Scafo Tabella A.1 Stato della tecnologia e criticità Area Scafo Sistema Aspetti generali di progettazione (anche: Area Automazione Sistema Sistema di navigazione; Controllo) Sottosistema principale nautica da diporto Scafo Automazione Sottosistema secondario Aspetti generali di progettazione Sistema di navigazione Controllo Stato dell arte Assenza di ricerca e sviluppo su modelli matematici e di programmi di simulazione per la previsione del comportamento della barca in acqua Criticità rilevate Impatto delle criticità Importazione di tecnologie Scarsa integrazione progettazione strutturalecontrolli Moderata Tabella A.2 Stato della tecnologia e criticità Area Scafo Sistema Aspetti generali di progettazione Sottosistema principale nautica da diporto Scafo Sottosistema secondario Aspetti generali di progettazione Stato dell arte Criticità rilevate Impatto delle criticità Assenza di software di gestione di commessa integrati ed estesi ai fornitori Gestione approssimativa della commessa Assenza di documentazione Scarso coordinamento ex ante con fornitori Ritardi di consegna Cost overrun Elevata AppendiceA_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 2 di 13

46 Tabella A.3 Stato della tecnologia e criticità Area Scafo Sistema Materiali Sottosistema principale nautica da diporto Sottosistema secondario Stato dell arte Scafo Materiali Prevalenza di costruzioni in acciaio Criticità rilevate Impatto delle criticità Eccesso di peso Difficoltà di lavorazione Costi eccessivi lavorazioni sussidiarie Elevata AppendiceA_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 3 di 13

47 Tabella A.4 Stato della tecnologia e criticità Area Automazione. Sistema Controllo Area 3. Automazione Sottosistema principale nautica da diporto Automazione Sottosistema secondario Controllo Stato dell arte Criticità rilevate Impatto delle criticità Assenza di systems integration tra sottosistemi di controllo Assenza di standard impiantistici ed elettrici comuni Duplicazione di segnali Interferenze di segnali Falsi allarmi Information overload Varietà di sensori Sovrapposizione di sistemi elettrici indipendenti e non ottimizzati Ingombro Scarsa sicurezza Elevato Elevato Tabella A.5 Stato della tecnologia e criticità Area Automazione Sistema Monitoraggio Sottosistema principale nautica da diporto Sottosistema secondario Stato dell arte Automazione Monitoraggio Assenza di sistemi in grado di integrare ed elaborare l informazione in modo da restituire informazioni di livello più elevato Criticità rilevate Impatto delle criticità Impossibilità di predizione dei fallimenti Scarsa sicurezza Informazione come collo di bottiglia Elevata AppendiceA_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 4 di 13

48 Tabella A.6 Stato della tecnologia e criticità Area Automazione. Sistema Comunicazioni Sottosistema principale nautica da diporto Sottosistema secondario Stato dell arte Automazione Comunicazioni Presenza di cavi elettrici Assenza di collegamento Internet alwayson Impossibilità di gestione di problemi di manutenzione in remoto Criticità rilevate Impatto delle criticità Ingombro Peso Inaccessibilità Interruzione di segnale Necessità di dislocare personale di assistenza in postazioni remote Ritardi nell intervento Costi elevati Moderata Attualmente moderata ma in forte crescita Attualmente moderata ma in crescita AppendiceA_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 5 di 13

49 Area 4. Interni Tabella A.7 Stato della tecnologia e criticità Area Interni. Sistema Materiali Sottosistema principale nautica da diporto Interni Sottosistema secondario Materiali Stato dell arte Assenza di ricerca su materiali isolanti al fuoco Assenza di standard di produzione (laminazione) Criticità rilevate Impatto delle criticità Difficoltà di compliance con gare internazionali Eccessivo rischio negli investimenti industriali per lo sviluppo di nuovi materiali ignifughi (es fibra di basalto) Elevata Elevata AppendiceA_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 6 di 13

50 Tabelle riassuntive Parte Seconda SOLUZIONI TECNOLOGICHE IDENTIFICATE AppendiceA_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 7 di 13

51 Area 1. Scafo Tabella A.8 Soluzioni delle criticità rilevate a tecnologia corrente e con sviluppo di tecnologie Area Scafo Sistema Aspetti generali di progettazione (anche: Area Automazione Sistema Sistema di navigazione e Controllo) Criticità rilevate Soluzioni a tecnologia corrente Importazione di tecnologie Assenza di integrazione tra progettazione strutturale e fluidodinamica Vantaggi attesi Soluzioni che richiedono sviluppo di tecnologie Ricerca e sviluppo fluidodinamica (modelli matematici, simulazione) Vantaggi attesi Migliori prestazioni delle barche Integrazione tra progettazione strutturale e fluidodinamica Tabella A.9 Soluzioni delle criticità rilevate (a) a tecnologia corrente Area Scafo Sistema Aspetti generali di progettazione Criticità rilevate Gestione approssimativa della commessa Assenza di documentazione Scarso coordinamento ex ante con fornitori Ritardi di consegna Cost overrun Soluzioni a tecnologia corrente Software di gestione di commessa Vantaggi attesi Controllo dei costi e dei tempi di consegna Puntualità verso i clienti finali Integrazione dei fornitori su piattaforme web Controllo di gestione evoluto (controllo dei margini etc.) Riduzione costi di manutenzione e gestione ricambi Soluzioni che richiedono sviluppo di tecnologie Vantaggi attesi AppendiceA_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 8 di 13

52 Tabella A.10 Soluzioni delle criticità rilevate a tecnologia corrente e con sviluppo di tecnologie Area Scafo Sistema Materiali Criticità rilevate Eccesso di peso Soluzioni a tecnologia corrente Vantaggi attesi Soluzioni che richiedono sviluppo di tecnologie Progettazione integrale della barca in leghe di alluminio leggero Progettazione in materiali compositi Vantaggi attesi Migliori prestazioni delle barche Riduzione dei pesi Migliore lavorabilità Riduzione lavorazioni pericolose Ottimizzazione prestazioni e pesi Studi accurati su resistenza a fatica e nel tempo AppendiceA_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 9 di 13

53 Area 3. Automazione Tabella A.11 Soluzioni delle criticità rilevate a tecnologia corrente e con sviluppo di tecnologie Area Automazione. Sistema Controllo Criticità rilevate Duplicazione di segnali Interferenze di segnali Falsi allarmi Information overload Varietà di sensori Sovrapposizione di sistemi elettrici indipendenti e non ottimizzati Scarsa sicurezza Soluzioni a tecnologia corrente Co-design di sensori e sistemi di controllo Co-design di sensori e sistemi di controllo Vantaggi attesi Eliminazione duplicazioni e interferenze Trasparenza e documentabilità dei processi di progettazione Documentazione ai fini della manutenzione Riduzione di ingombro Ottimizzazione degli impianti elettrici in prospettiva di sicurezza globale Sviluppo di piani di sicurezza integrati tra i vari sistemi di controllo Funzionalità di emergenza Soluzioni che richiedono sviluppo di tecnologie Data fusion Ergonomia cognitiva Vantaggi attesi Ottimizzazione dell utilizzo e della presentazione delle informazioni Minori errori in condizioni di rischio Ottimizzazione della presentazione dei dati agli operatori Progettazione di cockpit con massimo risparmio di informazione AppendiceA_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 10 di 13

54 Tabella A.12 Soluzioni delle criticità rilevate a tecnologia corrente e con sviluppo di tecnologie Area Automazione Sistema Monitoraggio Criticità rilevate Soluzioni a tecnologia corrente Impossibilità di predizione dei fallimenti Scarsa sicurezza Informazione come collo di bottiglia Vantaggi attesi Soluzioni che richiedono sviluppo di tecnologie Sistemi di monitoraggio integrato Vantaggi attesi Possibilità di predire i malfunzionamenti dei sistemi di bordo in anticipo Possibilità di svolgere la diagnostica e la manutenzione in remoto Sviluppo di sistemi di alto livello per la sicurezza AppendiceA_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 11 di 13

55 Tabella A.13 Soluzioni delle criticità rilevate a tecnologia corrente e con sviluppo di tecnologie Area Automazione. Sistema Comunicazioni Criticità rilevate Soluzioni a tecnologia corrente Ingombro Peso Inaccessibilità Co-design Vantaggi attesi Disponibilità di disegni complessivi Ottimizzazione ingombri Riduzione costi di manutenzione Soluzioni che richiedono sviluppo di tecnologie Sviluppo di sistemi wireless Vantaggi attesi Riduzione peso Riduzione ingombro Migliore collegamento tra comunicazione interna ed esterna Interruzione di segnale Necessità di dislocare personale di assistenza in postazioni remote Ritardi nell intervento Costi elevati Sviluppo di sistemi wireless con connessioni satellitari Continuità del segnale Fruizione di Internet a banda larga Possibilità di installare sistemi di diagnostica in remoto e di manutenzione assistita a distanza attraverso la rappresentazione 3D AppendiceA_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 12 di 13

56 Area 4. Interni Tabella A.14 Soluzioni delle criticità rilevate (b) con sviluppo di tecnologie Area Interni. Sistema Materiali Criticità rilevate Soluzioni a tecnologia corrente Difficoltà di compliance con gare internazionali Vantaggi attesi Soluzioni che richiedono sviluppo di tecnologie Materiali isolanti al fuoco Vantaggi attesi Sicurezza Immagine internazionale AppendiceA_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 13 di 13

57 Appendice B Wireless, Infusion e Bonding In questa appendice sono riportati la selezione dei documenti che è avvenuta attraverso apposite strategie di interrogazione mirata e la relativa cluster analysis con i descrittori dei cluster individuati. WIRELESS AppendiceB_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 1 di 33

58 Keyword: WIRELESS Numero documenti analizzati: Banche dati utilizzate: COMPENDEX, 209 docs INSPEC, 104 docs CURRENT CONTENTS, 158 docs PATBASE, 716 docs La selezione dei documenti è avvenuta attraverso apposite strategie di interrogazione mirata. In particolare, per quanto riguarda il tema del wireless, in relazione a quanto emerso durante le varie riunioni con gli esperti del settore si è cercato di isolare la problematica delle interferenze elettromagnetiche con le apparecchiature di bordo. Essendo però il tema in questione di natura esogena rispetto al settore della nautica in generale le ricerche sono state fatte a tutto tondo, senza limitazioni di sorta. Questo è avvenuto per due precise ragioni, la prima è che cercando delle soluzioni specifiche per il settore nautico il numero di documento era troppo esiguo (2) e la seconda perché si cerca in questa maniera di sfruttare l eventuale esperienza di altri settori e verificarne l applicabilità al settore nautico. Per cui, si è ricercato: #1) WIFI or WI-FI or WIRELESS nei campi significativi (Title, subject o abstract) #2) INTERFE* or ELECTROMAG* sempre negli stessi campi #3) Combined research (#1 & #2), ovvero si è cercata l intersezione tra i vari aspetti indagati. Dal set di documenti risultante, è emerso un altro argomento che è sembrato di particolare pertinenza, ovvero l ultrawideband (UWB) che è stato inserito tra i criteri di ricerca. I documenti risultanti da questa fase di ricerca sono stati processati attraverso il software TWIDExpert (motore linguistico multilingua calibrato per l analisi di testi scientifici). AppendiceB_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 2 di 33

59 Mappa tematica (cluster principali) Figura 1 Mappa tematica dei cluster riferit al tema WIRELESS Descrittori dei cluster: elementi di aggregazione Cluster Descrizione wireless telecommunication systems ; signal interference ; electromagnetic wave interference ; computer simulation ; bandwidth ; 1 electromagnetic compatibility ; magnetic field ; antennas ; frequencies ; electromagnetic interference engineering computing and technology ; information technology and communications systems ; electrical and electronics engineering ; interference ; wireless communications ; 2 performance ; systems ; capacity ; diversity ; wireless communication Docs AppendiceB_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 3 di 33

60 radiofrequency interference ; broadband networks ; wireless lan ; interference suppression ; radio receivers ; multipath channels ; ultra wideband communication ; error statistics ; indoor radio ; spread spectrum communication received signal ; wireless communication ; communication system ; interrogation signal ; data signal ; sensor device ; wireless device ; monitoring system electromagnetic radiation; light source; control system; monitoring device; electronic circuit; reflected light; time period; identification system; hospital bed base station; electromagnetic field; base unit; mobile unit; measurement device; mobile phone; remote unit; mobile device; communications system; signal generator control unit; electromagnetic signal; radio frequency; power supply; communication system; wireless transmitter; elevator car; magnetic resonance; wireless signal; welding current radio wave; electromagnetic wave; tag reader; key code; input signal; electric power; wireless sensor; imaging system; frequency component motor vehicle; mobile terminal; smart antenna; AppendiceB_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 4 di 33

61 time slot; communication device; alarm system; user terminal; power level; ground plane wireless signal; radar signal; control device; control signal; 10 wireless network; electric field; terminal end; security system; radar pulse Tabella 1 Elenco dei cluster (Wireless) 42 Questo è il quadro generale che emerge dall analisi dei 1187 documenti raccolti attraverso le indagini sulle banche dati. Una delle funzionalità del software OnLineMiner Light è quella che consente di effettuare specifiche ricerche sui documenti clusterizzati. E stato perciò ricercato il lemma interferenza, nella sua accezione più ampia (interfe*). risultati della ricerca interfaccia di ricerca Figura 2 Esempio di ricerca nei cluster AppendiceB_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 5 di 33

62 Tra i risultati ottenuti si sono selezionati alcuni termini particolarmente significativi al nostro scopo, ovvero: - interference* reduction - electromag* interference* - ieee intereference* - wireless intereference* - UWB interference* - interference* cancellation - interference* cancellation technique* Il risultato di questa selezione multipla ci ha consentito di individuare un subset di documenti (103), la rispettiva collocazione all interno dei vari cluster ma soprattutto le relazioni che li legano. Figura 3 Individuazione documenti rispondenti a specifici termini Il colore rosso indica un alta percentuale di documenti che rispondono ai criteri di selezione all interno del cluster, mentre il colore azzurro indica percentuali più basse. In questo caso, come appare nella figura sotto, il 31% dei 205 documenti presenti nel cluster 1 è strettamente collegato alla nostra ricerca. AppendiceB_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 6 di 33

63 Figura 4 Esempio di lettura del risultato di una selezione Nel dettaglio, i subset di documenti individuati derivano: Cluster 1, 65 documenti, 31% Cluster 4, 1 documento, 0% Cluster 2, 9 documenti, 5% Cluster 6, 1 documento 1% Cluster 3, 24 documenti, 20% Cluster 8, 3 documenti, 4% Tabella 2 Se andiamo a vedere le relazioni che legano i vari cluster possiamo individuare: Relazione Cluster 1 3 Ragioni della relazione Interference suppression / electromagnetic capability / power amplifiers 1 4 Wireless communication / communication system / modems 1 6 Wireless telecommunication system / base station / directive antennas 2 3 Interference / interference suppression / interference source 2 4 Wireless communication / using block Tabella 3 Il software utilizzato consente un libero accesso online per cui si riportano, a titolo esemplificativo, alcuni degli articoli appartenenti ai cluster selezionati (Allegato 1) Essendo il cluster 1 quello contenente il maggior numero di documenti relativi alle tematiche selezionate lo si è indagato anche nei sottocluster al suo interno. Si è infatti ripetuta la ricerca del lemma interference in tutte le sue accezioni e si è cercato il posizionamento relativo dei termini collegati. Per un estratto dei documenti relativi a questo sottocluster (Allegato 2) AppendiceB_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 7 di 33

64 Figura 5 Selezione di argomenti all interno del sottocluster Descrittori dei sub-cluster: elementi di aggregazione SubCluster Descrizione Docs 1.1. frequencies; signal processing; electromagnetic waves; code division multiple access; bandwidth; sensors; 32 electromagnetism; signal to noise ratio; local area networks; fluorescent lamps 1.2. communication system; wireless communication; wireless communication system; interference suppression; electromagnetic wave attenuation; delay spread; 30 spectral efficiency; bandwidth; radio interference; cochannel interference 1.3. antenna arrays; electromagnetic wave polarization; computer simulation; signal to noise ratio; algorithms; channel capacity; 29 antenna array; signal receivers; diversity reception; matrix algebra 1.4. electromagnetic compatibility; 23 AppendiceB_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 8 di 33

65 electromagnetic shielding; signal interference; electromagnetic wave interference; biomedical engineering; radio transmitters; telecommunication equipment; printed circuit boards; electric conductivity; regulatory compliance directional antenna; electromagnetic wave propagation; mathematical models; ray tracing; electromagnetic wave diffraction; problem solving; aircraft cabin; scattering model; local multipoint distribution service ; directional patterns ; medical device; electromagnetic interference; patient monitoring; hospitals; biomedical equipment; wireless product; telemetering; health care; area network; electromagnetic wave interference dielectric materials; clock distribution; free space; permittivity; dipole antennas; natural frequencies; substrates; antennas; microstrip antennas; electric impedance path loss; de la; laptop computers; reverberation; local area networks; wireless local; wireless local area; local area; navigation radio; electromagnetic interference wireless apparatus; permanent magnet; transport system; measurement apparatus; monitoring apparatus; magnetic field; magnetic field measurement; electric field effects; electric impedance AppendiceB_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 9 di 33

66 1.10. Tabella 4 low noise; microwave oven; time domain analysis; random processes; genetic algorithms; antenna lobes; electromagnetic wave scattering; electric filters; spurious signal noise; finite difference method 12 Trattandosi di pubblicazioni scientifiche o di brevetti è sempre possibile individuare l autore e, spesso, la sua affiliazione nel caso di pubblicazioni scientifiche oppure l azienda preso la quale lavora nel caso dei brevetti. La funzionalità di analisi dei documenti prevista dal TWIDExpert consente di mettere in risalto chi siano gli attori principali relativamente all argomento indagato. Dall analisi dei documenti processati relativi al WIRELESS emergono: Siemens AG Munich Germany University of Hong Kong, Dept. Science & Technologies Kowloon Hong Kong NTT Docomo Tokyo JAPAN Motorola Inc. Illinois, USA Automotive Technologies Auburn Hills, International Inc. Michigan USA Bell labs / Lucent Technologies New Jersey USA Schlumberger Calgary CANADA The Yokohama Rubber Company, Limited Tokio JAPAN Hitachi Ltd. Tokio JAPAN New Jersey / AT&T Research Labs California USA Tabella 5 Come si vede: - sono assenti imprese specificamente attive nell industria navale, a conferma del fatto che la tecnologia wireless può arrivare nel settore come una (non certo la più importante) area applicativa; - sono presenti alcune tra le maggiori imprese ad alta tecnologia a livello mondiale (Siemens, Hitachi, Motorola), nonché centri di ricerca e società di ricerca (Bell Labs, AT&T Research Labs, Schlumberger) e società di servizi (NTT Docomo); - le imprese sono relativamente più presenti delle università. AppendiceB_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 10 di 33

67 Se si proietta temporalmente l insieme dei documenti analizzati si ottiene un andamento crescente della produzione scientifica settoriale fino al 2003 per poi registrare un calo sensibile a partire dal periodo successivo. Questo potrebbe significare sia il raggiungimento della piena maturità del settore analizzato sia un calo di interesse verso l argomento. Questa seconda ipotesi ci sembra però meno probabile. È più probabile assumere un ritardo nella registrazione sulle banche dati dei testi. Figura 6 Proiezione temporale dei documenti analizzati La lettura di un sottoinsieme di articoli disponibili nell archivio suggerisce che il tema del wireless nella nautica deve affrontare i seguenti aspetti: (a) la presenza di più fonti di segnali wireless in ambienti ristretti produce problemi di interferenza elettromagnetica (EMI, electromagnetic interference); (b) tali problemi generano perdite di segnale dovute alla propagazione (propagation loss) e alla diffrazione (diffraction loss), queste ultime AppendiceB_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 11 di 33

68 soprattutto in ambienti ristretti (es. a small room with metallic forniture ); (c) le perdite possono essere misurate con metriche di interference path loss (IPL) e modellizzate al fine di ottimizzarne l andamento; (d) tali tecniche trovano due ambienti di applicazione su larga scala, dai quali dipende gran parte dell avanzamento tecnologico nel settore e nei quali devono essere ricercate per analogia (e modificate di conseguenza) le soluzioni applicabili alla nautica: i. interferenza sugli strumenti di controllo e di navigazione di bordo sugli aeroplani ii. telemetria wireless in ambiente medico (e) in entrambi questi casi notevoli problemi, ma anche rapidi avanzamenti, sono stati ottenuti grazie alla regolazione pubblica (nel caso medico, ad esempio, con l intervento esplicito della FCC); (f) i problemi di interferenza sono destinati ad aumentare con la introduzione della banda ultralarga (UWB, ultra wide bandwith), che fornirà connettività wireless su corte distanze, con alto bit rate e bassi consumi di energia, consentendo lo sviluppo di ambienti integrati multimediali. Questi elementi confermano e confortano con dati obiettivi e più generali le linee identificate nei panel di esperti, ma allo stesso tempo consentono di scoprire settori applicativi laterali alla nautica, non contigui né collegati da un punto di vista produttivo, che agli esperti erano sfuggite o non erano presenti con adeguata forza. Il caso dell aeronautica civile, o della telemetria in ambiente medico sono paradigmatici. In questo senso la metodologia proposta contempera i vantaggi e i limiti di approcci alternativi alla ricerca di informazioni, consentendo all analista e al policy maker di costruire una rappresentazione più completa e affidabile. AppendiceB_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 12 di 33

69 INFUSION AppendiceB_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 13 di 33

70 Keyword: INFUSION Numero documenti analizzati: 454 Banche dati utilizzate: COMPENDEX, 246 docs INSPEC, 45 docs CURRENT CONTENTS, 32 docs PATBASE, 131 docs Per quanto riguarda il tema del processo di infusione, in relazione a quanto emerso durante le varie riunioni con gli esperti del settore e trattandosi di un argomento strettamente pertinente al tema dello shipbuilding si è cercato di individuare i documenti collegati all universo navale. Per cui si è cercato: #1) Compendex prevede un apposita categoria di documenti relativa alla Naval architecture & marine engineering, per cui si sono considerati tutti questi documenti (oltre ), mentre per le altre banche dati si sono utilizzati i termini ship* or naval* #2) INFUSION* nei campi significativi (Title, subject o abstract) #3) Combined research (#1 & #2), ovvero si è cercata l intersezione tra i vari aspetti indagati e sono emersi 10 documenti interessanti dalla cui analisi si sono individuati altri due criteri di selezione, ovvero resins e fibres o fibers. #4) RESIN* or FIBRE* or FIBER* nei campi significativi (Title, subject o abstract) #5) Combined reserch (#4 & #2), ovvero si sono ricercati i legami esistenti tra l INFUSION e gli argomenti sopra elencati. #6) Combined reserch (#5 & #1), ovvero si cercano eventuali legami con l universo navale. Il risultato di questa interrogazione, però, non evidenziava un numero sufficiente di documenti da analizzare, per cui si è preferito mantenersi su un livello superiore (#5). AppendiceB_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 14 di 33

71 Mappa tematica (cluster principali) Figura 7 - Mappa tematica dei cluster riferit al tema INFUSION Dalla figura si notano due gruppi di cluster legati tra loro. Però mentre i clister 1, 2, 3, 4 sono pertinenti allo scopo della ricerca, i cluster 6, 8 sembrano più indirizzarsi verso l ambito medico. Descrittori dei cluster: elementi di aggregazione 1 2 resin transfer molding; resin infusion; composite structures; composite structure; composite materials; carbon fiber; vacuum applications; vacuum assisted resin transfer molding vartm; carbon fiber reinforced plastics; costs strain rate; infusion molding; molding process; infusion molding process; high strain rate; high strain; resin infusion molding; vacuum infusion; AppendiceB_Monitoraggio nautica_xstampa_dic06_rev0 Pag. 15 di 33