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Le misure sperimentali rappresentano un aspetto fondamentale dell’ingegneria, permettendo di quantificare grandezze e fenomeni legati alla specifica applicazione. Sono alla base di successive elaborazioni che permettono di valutare le prestazioni, la qualità e l’efficienza dei processi produttivi, dei macchinari o dei prodotti stessi.

La raccolta di dati empirici può essere eseguita grazie a esperimenti o in generale prove condotte in laboratorio o sul campo. In questo secondo contesto, le misure svolte in continuo durante il normale svolgimento di un processo o funzionamento di un macchinario, sono fondamentali per l’analisi di una specifica applicazione, il monitoraggio delle condizioni operative e il controllo dei processi.

La progettazione di un esperimento è una competenza fondamentale di MUSP, abituato ad applicare tecniche statistiche e approcci Design of Experiments (DOE) per lo studio dei processi, l’analisi e l’ottimizzazione delle prestazioni. Queste tecniche permettono infatti di legare le variabili di uscita con i fattori che le influenzano quantificando tale relazione con solide basi statistiche.

In un contesto operativo, invece, sarà necessario selezionare una soluzione di misura in grado di lavorare continuativamente sul campo in maniera efficiente e robusta. È di fondamentale importanza intercettare tutti quei dati già disponibili sui controlli numerici, PLC e bus di campo con opportuni approcci.

MUSP ha a disposizione una vasta strumentazione per la quantificazione di grandezze fisiche (i.e. sensori e trasduttori) e per la loro digitalizzazione, ossia sistemi di acquisizione dati. Le applicazioni già affrontate sono molteplici, dal settore delle macchine utensili, all’energy, all’automotive, ecc.

Strumenti

Process Measurements (TOOL: MISURE PROCESSO)

L’obiettivo delle misurazioni di processo è quello di ottenere una quantificazione delle grandezze fisiche che governano (o definiscono) le prestazioni di un processo produttivo o di un sistema. MUSP vanta una strumentazione molto ampia che gli permette di quantificare tantissime grandezze di interesse per il settore manifatturiero, per l’automazione, ecc.

Per affrontare una misura sperimentale, è necessario eseguire un’analisi degli obiettivi della misura e una pianificazione del piano sperimentale (analisi e conoscenza del processo), utilizzando i sensori adeguati (in termini di risoluzione, scala, banda passante, ecc.). Le esperienze e le competenze di MUSP, unite all’attrezzatura disponibile presso il laboratorio, permettono l’esecuzione di misure che, adeguatamente analizzate e filtrate, forniscono informazioni di elevato valore per l’ingegneria o la produzione.

Vision systems (TOOL: VISION)

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.

EdgePc (TOOL: EDGEPC)

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.

FPGA (TOOL: FPGA)

Il (Field-Programmable Gate Array) è un dispositivo flessibile che può essere configurato per eseguire una vasta gamma di funzioni digitali, dalla semplice logica combinatoria alla complessa elaborazione del segnale digitale e del calcolo parallelo. Le FPGA sono utilizzate in applicazioni che richiedono alta velocità, bassa latenza e personalizzazione su misura, come reti di comunicazione, sistemi embedded, elaborazione di immagini e altro ancora.

L’esperienza e la competenza di MUSP nella programmazione software di sistemi embedded permettono, per determinate applicazioni (anche industriali), una traduzione in un linguaggio adatto a device FPGA che a discapito della flessibilità e semplicità di programmazione permettono – su applicazioni in cui la velocità di elaborazione è fattore critico – di rispondere in maniera adeguata alla richiesta dell’applicazione.

Intelligenza Artificiale (TOOL: IA)

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.