Roadshow CFI Torino, 08 luglio 2015 Cluster Tecnologico Nazionale Fabbrica Intelligente: La strategia per il futuro del manifatturiero italiano Michele Monno Laboratorio Macchine Utensili e Sistemi di Produzione Referente Piattaforma Meccanica e Materiali
High Performance Manufacturing Decreto di Finanziamento: D.D. 1883 del 11.10.2013 2
Obiettivi generali del progetto Migliorare le prestazioni della macchina utensile in termini: Economici minori costi di progettazione, produzione, gestione e manutenzione della macchina. Ambientali minimizzazione dell impatto ambientale, consumi energetici, e costi derivanti dalla mancata ottimizzazione. Produttivi tempi e costi delle lavorazioni, ottimizzazione delle condizioni di lavoro, possibilità di operare in un contesto t non presidiato. Sensorizzazione e monitoraggio in-process Controllo adattativo e model-based Collaudo e correzione degli errori Nuove tecnologie e scelte progettuali Ri-progettazione e nuovi materiali 3
Work Packages e Partecipanti WP1 Sviluppo ed applicazione di metodologie orientate al miglioramento di macchine e processi. Mandelli, Almag, PoliMi, UniBo WP4 Elevate prestazioni nei sistemi per la deformazione della lamiera. Amada, Gigant, Fabrica Machinale, PoliMi, UniBo, WP2 Centri di lavoro e componenti ad elevate prestazioni e costi ridotti. HSD Biesse, Jobs, Ferraioli, GTS, PoliMi High Performance Manufacturing WP5 Sistemi di produzione per il packaging ad alte prestazioni. SIPA, Veneto Nanotech WP3 Data fusion per la supervisione di sistemi flessibili. MCM, PoliMi WP6 Soluzioni performanti per la fabbricazione additiva e di micro/nano sistemi - linee customizzate per collaudo di dispositivi MEMS. SPEA, PoliTo 4
Distribuzione geografica dei Partecipanti SIPA PoliMi Veneto Nanotech Almag Mandelli Amada SPEA Jobs MCM Gigant PoliTo UniBo Fabrica Machinale HSD Biesse Ferraioli GTS 5
Partners: Mandelli, Almag, PoliMi, UniBo WP1 Sviluppo ed applicazione di metodologie orientate al miglioramento di macchine utensili e processi tecnologici Obiettivo: Sviluppo di soluzioni di monitoraggio e controllo avanzate per le macchine utensili. 6
WP1 Sviluppo ed applicazione di metodologie orientate al miglioramento di macchine utensili e processi tecnologici Processi primari Monitoraggio continuo e previsione della qualità di profili estrusi (leghe di ottone). Ottimizzazione dei parametri di processo per le leghe senza piombo. Processi secondari Definizione indicatori tecnologici Sensorizzazione macchina e stima in-process dello stato. Controllo model-based per ottimizzazione di processo. 7
WP2 Centri di lavoro e componenti ad elevate prestazioni e costi ridotti Partners: HSD Biesse, Jobs, Ferraioli, GTS, PoliMi Obiettivo: Sviluppo della struttura e dei sottosistemi critici per un centro di lavoro di grandi dimensioni adatto a lavorazioni leggere ad elevata velocità orientato al mercato delle PMI. Progettazione integrata / materiali avanzati Mandrini ad alta efficienza 8
Struttura: progettazione ottima di parti mobili con materiali innovativi smorzanti leggeri. Mandrino: sviluppo gamma di mandrini ad elevata efficienza e bassi costi di esercizio. Movimentazione assi lineari: progettazione e realizzazione trasmissioni con accoppiamento diretto motore-vite o motore-chiocciola. WP2 Centri di lavoro e componenti ad elevate prestazioni e costi ridotti 9
Partners: MCM, PoliMi WP3 Data fusion per la supervisione di sistemi flessibili Obiettivo: Studio e sviluppo di un sistema di monitoraggio i delle condizioni i i utensile e componenti macchina che sia integrabile con architettura gerarchica di gestione e supervisione per sistemi flessibili. LEVEL 3 Monitor Officina 1 Officina 2 LEVEL 2 Monitor LEVEL 2 Monitor LEVEL 1 Monitor LEVEL 1 Monitor LEVEL 1 Monitor CNC PLC DAC CNC PLC DAC CNC PLC DAC Macchina 1 Macchina 2 Macchina n 10
WP3 Data fusion per la supervisione di sistemi flessibili Livelli più alti Livello intermedio Livello dicontrollo più basso 11
WP3 Data fusion per la supervisione di sistemi flessibili Monitoraggio delle condizioni utensile (evoluzione livello usura vita residua) utilizzando sensori già presenti in macchina. Monitoraggio stati di comportamento degradato ed eventi inattesi componenti macchina. Studio di nuove strategie di monitoraggio. Sviluppo banco prova per monitoraggio elementi automazione. Eseguiti test per caratterizzare evoluzione usura in fresatura e foratura. 12
Partners: WP4 Elevate prestazioni nei sistemi per la deformazione della lamiera Amada, Gigant, PoliMi, UniBo, Fabrica Machinale Obiettivo: Incremento delle performances di processo e di sistema attraverso soluzioni in grado di elevare il grado di intelligenza ed automazione delle macchine per taglio e piegatura della lamiera. Modello previsionale di piegatura lamiera. Correzione o e automatica at del ritorno o elastico. Monitoraggio avanzato dei parametri di produzione. Sistemi di autocorrezione nei processi di pressatura. 13
WP4 Elevate prestazioni nei sistemi per la deformazione della lamiera Algoritmi di autoapprendimento per robot di posizionamento. Visione artificiale. Magazzino intelligente. Loading e dispatching integrati con sistemi di pianificazione. ifi i 14
Partner: SIPA, Veneto Nanotech WP5 Sistemi i di produzione per il packaging ad alte prestazioni Obiettivi: Realizzare una piattaforma integrata modulare per la produzione sostenibile di packaging destinato al settore beverage, food, customer care, detergenza. Ottimizzazione consumo energia. Alte prestazioni. Materiali avanzati. 15
WP5 Sistemi i di produzione per il packaging ad alte prestazioni Ottimizzazione i i consumo energia: Strutture a multistrato da depositare sulle lampade IR. Ricoprimento di substrati in acciaio, a base di carburi e di solfuri di molibdeno via magnetron sputtering. Precursori per schiume metalliche base Al, ottenibili da forgiatura di polveri. Alte prestazioni: Ruota di stiro-soffiaggio soffiaggio utilizzando nuovi concetti e materiali speciali. Soluzioni progettuali attraverso simulazioni FEM, analisi cineto-dinamiche e delle vibrazioni. Materiali avanzati: Verranno progettate e costruite 10 cavità di soffiaggio. i 16
Partners: SPEA, PoliTo Obiettivi: Ottimizzazione dei flussi di processo per la fabbricazione di componenti per linee customizzate per il collaudo dei MEMS. Ri-progettazione e integrazione di sottogruppi per linee customizzate di collaudo MEMS da realizzare mediante fabbricazione additiva. Sviluppo di materiali per la produzione di componenti mediante fabbricazione additiva. Micro- e nano- tecnologie per la realizzazione di nuovi sensori e attuatori finalizzati alla ottimizzazione i i degli impiantii di fabbricazione additiva. WP6 Soluzioni performanti per la fabbricazione additiva e di micro/nano sistemi - linee customizzate per collaudo di dispositivi MEMS 17
Sviluppo di coating nanostrutturati per rivestimenti multifunzionali di superfici di componenti per i sistemi di fabbricazione additiva. Ottimizzazione di sistemi di fabbricazione additiva e integrazione i con le metodologie convenzionali per la produzione di sottogruppi ri-progettati per le linee customizzate t di collaudo MEMS. Sviluppo di micro e nano sistemi per le linee customizzate dei collaudo dei MEMS. Realizzazione del dimostratore di linee customizzata per il collaudo dei dispositivi MEMS che implementa i risultati ottenuti. WP6 Soluzioni i performanti per la fabbricazione i additiva e di micro/nano sistemi - linee customizzate per collaudo di dispositivi MEMS 18
Le linee di intervento di Fabbrica intelligente e le Piattaforme Tecnologiche/1 Sistemi per la produzione personalizzata PT coinvolgibili Priorità di ricerca Soluzioni avanzate per la configurazione e progettazione di soluzioni personalizzate Soluzioni per la produzione efficiente di prodotti personalizzati funzionali ad alto valore aggiunto Modelli e strumenti per la creazione di reti dinamiche per la produzione personalizzata Soluzioni avanzate per la gestione della produzione customer-driven Le mini-factories: un modello per riorganizzare la filiera di produzione e distribuzione Sistemi di produzione per smart materiali (sensor-based, bio etc) per la personalizzazione del prodotto/servizio 19
Le linee di intervento di Fabbrica intelligente e le Piattaforme Tecnologiche/2 Strategie, modelli e strumenti per la sostenibilità industriale PT coinvolgibili Priorità di ricerca Integrazione dei processi di progettazione e sviluppo in ottica lifecycle management Monitoraggio dell'impronta energetica dei prodotti Modellazione integrata di prodotto-processosistema per l eco-efficienza (energia e risorse) Tecnologie e processi per il ri-utilizzo, remanufacturing e riciclo di prodotti, componenti e materiali alla fine del ciclo di vita o provenienti dai processi di manutenzione. Tecnologie e tools per sistemi di demanufacturing intelligenti Modellazione e simulazione per l analisi della sostenibilità economica ed ambientale dei processi di produzione basato su modelli innovativi di LCA e LCC per Sustainable supply chain Modelli di business per la Circular Economy 20
Le linee di intervento di Fabbrica intelligente e le Piattaforme Tecnologiche/3 Sistemi per la valorizzazione delle persone nelle fabbriche PT coinvolgibili Priorità di ricerca Più competenze ad es. psicologiche Soluzioni ICT per la valorizzazione e condivisione della conoscenza all'interno delle fabbriche Tecnologie e metodi per la fabbrica per le persone Nuovi materiali e nuove tecnologie per la sicurezza sul posto di lavoro Tecnologie e applicazioni di Realtà Virtuale (VR) per la gestione Tecnologie e applicazioni di VR per la formazione 21
Le linee di intervento di Fabbrica intelligente e le Piattaforme Tecnologiche/4 Sistemi di produzione ad alta efficienza PT coinvolgibili Priorità di ricerca Controllo ottimo avanzato di sistemi ibridi (continui e discreti) Soluzioni integrate di manutenzione, qualità e logistica della produzione per la produzione "Zero-Defect" Sistemi di monitoraggio e controllo dei processi industriali CyberPhysical Systems (CPS) per la fabbrica intelligente Advanced motion planning for industrial robots Accurate modelling of industrial robots 22
Processi produttivi innovativi Le linee di intervento di Fabbrica intelligente e le Piattaforme Tecnologiche/5 PT coinvolgibili o Priorità di ricerca ca Tecnologie e processi di produzione per materiali innovativi Soluzioni avanzate per la realizzazione di prodotti su scala micro Hybrid Processing Stampa in 3D di componenti complessi Nuove tecnologie per additive manufacturing Tecnologie per la produzione di componenti in materiali compositi in alti volumi Processi produttivi innovativi tramite lavorazioni laser 23
Le linee di intervento di Fabbrica intelligente e le Piattaforme Tecnologiche/6 Sistemi di produzione evolutivi e adattivi PT coinvolgibili Priorità di ricerca Interazione intelligente tra operatore e macchina (Smart Human-machine Interface) Human-robot co-working Strumenti di simulazione integrati per il virtual commissiong di sistemi di produzione Intelligent Machines ICT for model-based machinery development Piattaforma integrata digitale per la configurazione di sistemi di produzione Sistemi modulari meccatronici ad elevata flessibilità 24
Le linee di intervento di Fabbrica intelligente e le Piattaforme Tecnologiche/7 Strategie e management per i sistemi produttivi di prossima generazione PT coinvolgibili Priorità di ricerca Metodi e tecniche per la valutazione strategica di prodotto-processo-sistema in ottica di Life cycle Engineering i Modelli di business innovativi basati sull offerta integrata di prodotto-servizio Strumenti per la gestione di imprese collaborative e Supply Chain dinamiche Pianificazione robusta per la gestione del rischio nella produzione MTO ed ETO Sviluppo di ambienti operativi su base semantica per gli utenti Strumenti per il supporto alle decisioni in ambienti complessi 25
prof. ing. Michele Monno michele.monno@musp.it PER INFORMAZIONI: Laboratorio MUSP Tecnopolo di Piacenza www.musp.it 26