All’interno di questo strumento sono raggruppati tutti gli ambienti di programmazione tecnici che MUSP utilizza per lo sviluppo dei progetti e/o servizi. L’utilizzo di questi linguaggi di programmazione o software di sviluppo permette, ad esempio, di dialogare con software commerciale tramite API per velocizzare lo scambio di dati e informazioni tra più piattaforme. Altri programmi vengono scritti per velocizzare analisi e calcoli che derivano da misure sperimentali o ancora servono a leggere/scrivere su bus di campo per le applicazioni legate alla manifattura avanzata. MUSP, a seconda delle esigenze dell’azienda, può realizzare fogli di calcolo o programmi di calcolo per velocizzare progettazione di componenti, programmazione di macchine, storicizzazione di misure e ottimizzazione di parametri processo che rispondano ad un problema tecnico molto focalizzato per l’azienda.

A titolo esemplificativo, non esaustivo, MUSP si serve ad esempio dei seguenti ambienti/linguaggi:

• Python: linguaggio di programmazione ad alto livello, noto per la sua semplicità e leggibilità. Supporta paradigmi di programmazione multipli, inclusi il procedurale, l'orientato agli oggetti e il funzionale. MUSP lo utilizza prevalentemente per l’analisi di dati;
• C++: linguaggio di programmazione di basso livello. Caratterizzato da efficienza e controllo diretto sull'hardware, è ancora ampiamente utilizzato per programmare sistemi embedded, software di sistema e applicazioni ad alte prestazioni;
• LabVIEW: ambiente di sviluppo integrato sviluppato da National Instruments®, utilizzato principalmente per l'automazione di test, misure e controllo di sistemi industriali. Consente di creare applicazioni tramite un'interfaccia intuitiva basata su diagrammi di flusso, facilitando lo sviluppo di software per acquisizione dati e analisi in tempo reale;
• ROS (Robot Operating System): framework flessibile per lo sviluppo di software per robot, fornendo servizi come astrazione hardware, controllo di dispositivi, implementazione di algoritmi e messaggistica tra processi. Grazie alla sua architettura modulare e alla vasta collezione di pacchetti open source, facilita la ricerca e lo sviluppo di applicazioni robotiche complesse, dalla prototipazione alla produzione.

Il “Digital Twin” è una replica digitale di un oggetto, di un processo o di un sistema del mondo reale. Questo gemello digitale permette di monitorare, simulare e ottimizzare le prestazioni dell'oggetto o del sistema, consentendo una migliore comprensione del suo funzionamento e facilitando la presa di decisioni informate.

Il Gemello Digitale è un insieme ampio di concetti; nelle esperienze e competenze MUSP si sintetizza nell’utilizzo di strumenti digitali che, anche grazie alla presenza di sensori sull’oggetto virtualizzato, sono in grado di scambiare informazioni e mantenere aggiornato (o evidenziare scostamenti in caso di anomalie) tra il modello digitale (descritto in maniera analitica da una matematica) e quello reale (immerso in un contesto con diverse variabili non sempre prevedibili o controllabili soprattutto quando è industrializzato e operativo).

I robot sono dispositivi automatici in grado di eseguire compiti complessi in modo autonomo o guidato da un operatore umano. Questi dispositivi possono essere utilizzati in una vasta gamma di settori, come produzione industriale, logistica, assistenza sanitaria, esplorazione spaziale, agricoltura e molto altro ancora.

I robot sono, per MUSP, uno strumento attraverso cui poter realizzare azioni o lavorazioni di manifattura potendo contare su due fattori: la flessibilità e il costo contenuto. Questi sono due fattori che hanno facilitato l’ingresso e l’evoluzione dei robot che tuttavia devono essere considerati tra gli strumenti disponibili e non l’unico strumento disponibile.

Le esperienze e competenze di MUSP sono rivolte all’utilizzo di robot industriali e cobot integrandoli con tecnologie che ne semplifichino l’utilizzo grazie una piattaforma di edge computing, sistemi di visione e capacità di riconoscimento e elaborazione autonoma dei propri percorsi e delle proprie attività. Chiaramente, e nei limiti di elaborazione della piattaforma, nei casi studio affrontati da MUSP è stato possibile creare soluzioni adattative (adatte alle richieste del progetto) che non pregiudicassero l’accuratezza di posizionamento richiesta.

I sistemi di visione sono dispositivi che utilizzano telecamere e software specializzati per acquisire, elaborare e analizzare immagini per scopi di automazione industriale, ispezione di qualità e altro ancora.

L’esperienza e la competenza MUSP è trasversale rispetto alla scelta del sistema più adeguato e indicato per lo scopo e le condizioni di utilizzo. I sistemi possono essere composti da più camere 2D o 3D ed includere profilometri o laser confocali di misura. La selezione dello strumento più idoneo a raggiungere gli obiettivi prefissati è una fase fondamentale; fase in cui le condizioni applicative, la risoluzione e le elaborazioni da eseguire devono essere valutate con attenzione per permettere la scelta del miglior strumento di visione in modo tale che sia adatto all’applicazione in modo robusto e ripetibile. Le esperienze di laboratorio hanno permesso a MUSP di affinare il know-how rispetto all’illuminazione e alle tecniche per mantenere la robustezza delle misure anche in ambienti non isolati.

Un Edge PC è un computer progettato per eseguire elaborazioni di dati e applicazioni direttamente sul campo, cioè vicino alle fonti di dati o agli utenti, anziché in un data center remoto. Questi dispositivi, solitamente più robusti di un computer tradizionale, sono utilizzati per elaborare dati in tempo reale, ridurre le latenze e la congestione di rete, migliorare la sicurezza e supportare applicazioni in ambienti distribuiti.

Le attività di MUSP nell’integrazione dell’ambito fisico-digitale sulle macchine hanno come oggetto la realizzazione di un supervisore di cella o di produzione che, parallelamente all’automazione di base (ie. PLC e safety), permette di aumentare le potenzialità del sistema attraverso l’elaborazione locale dei dati provenienti dagli stessi azionamenti o da sensori aggiuntivi. Lo scopo di un edge PC è sintetizzare (tramite opportuni algoritmi o tecniche) un dato di processo in (“soft”) real-time utilizzandolo localmente o esponendolo ai layer digitali di livello superiore.

A livello di strumenti, MUSP ha un’infrastruttura di base (sviluppata in anni di ricerca) denominata “autonomous manufacturing platform (AMP)” che permette l’integrazione di sensori, visione, algoritmi e piattaforma installata direttamente su una soluzione di Edge computing.

LSAM (Large Scale Additive Manufacturing) è una tecnologia di stampa 3D che permette di superare i limiti dimensionali delle più comuni soluzioni commerciali. Utilizzando questo sistema, è possibile creare componenti di grandi dimensioni utilizzando materiali termoplastici, come polimeri rinforzati con fibra di vetro o carbonio. LSAM è ampiamente impiegato, ad esempio, in settori come l'aerospaziale, l'automotive e l'industria navale per la produzione di parti strutturali leggere e resistenti.

Nell’esperienza del laboratorio, MUSP ha affrontato progetti di creazione e trasferimento tecnologico del know-how del processo di stampa in grandi dimensioni partendo sempre dall’indagine e dalla conoscenza del processo. Questo lavoro è stato ulteriormente esteso nella caratterizzazione meccanica dei prodotti stampati nelle tre direzioni principale grazie ad una caratterizzazione della curva sforzi-deformazioni del materiale per essere impiegato in analisi FEA sullo studio di componenti meccanici. Il dimostratore/banco di sviluppo della tecnologia LSAM è ad oggi utilizzato in laboratorio per collaborazioni con i produttori di polimeri granulari ad elevata tecnologia oltre che per lo sviluppo di casi studio basati sull’utilizzo di fibre e polimeri provenienti dalla filiera del riciclo.

L'intelligenza artificiale (IA) è un campo dell'informatica che si occupa dello sviluppo di sistemi e algoritmi in grado di eseguire compiti che normalmente richiedono l'intelligenza umana e che non possono essere modellati in maniera efficace con la modellazione analitica. L'IA è ampiamente utilizzata in una vasta gamma di settori, tra cui assistenza sanitaria, automotive, finanza, robotica, sicurezza informatica e, nel manifatturiero, per automatizzare processi, prendere decisioni, migliorare l'efficienza e fornire soluzioni innovative.

Le esperienze di MUSP nel campo infinito dell’IA si concentrano sulle applicazioni prettamente edge e a bordo macchina. L’approccio MUSP rispetto all’utilizzo dell’intelligenza artificiale è quello di utilizzarla dove serve, senza abusarne. Con questo approccio, il risultato è quello di un processo completamente in locale (fisicamente isolato dalle reti esterne) che genera risposte rapide fin dall’avvio e continua a migliorare nel tempo con un approccio che non richiede che non richiede una diretta iterazione con l’operatore.