DALMINE
Dati Generali
Periodo di attività
Syllabus
Obiettivi Formativi
Gli studenti acquisiranno una conoscenza avanzata dei criteri e delle metodologie che regolano l'analisi di un sistema industriale, essendo in grado di valutarne la sostenibilità secondo diverse prospettive (ad esempio, economica, ambientale).
Al termine del corso, gli studenti saranno in grado di:
- Comprendere cosa sia un sistema industriale sostenibile.
- Spiegare i concetti di sistemi prodotto-servizio (PSS), costo totale di possesso (TCO), causal loop diagram (CLD) e simulazione continua/system dynamics (SD) nel settore manifatturiero.
- Descrivere la relazione esistente tra PSS, manutenzione e TCO.
- Selezionare gli indicatori di prestazione (KPI) che possono essere utilizzati per valutare la sostenibilità economica e ambientale di un sistema industriale.
- Identificare le interazioni presenti tra gli attori che operano nei sistemi complessi, con i relativi effetti, e illustrarle utilizzando il CLD.
- Sviluppare un modello di simulazione SD in AnyLogic partendo dal contenuto di un CLD.
- Valutare la sostenibilità economica e ambientale di un sistema industriale complesso utilizzando la simulazione SD.
- Definire l'impostazione delle soluzioni di manutenzione su condizione.
- Capire cos'è un sensore e quali tipi di sensori possono essere utilizzati per sviluppare soluzioni di manutenzione basata sulle condizioni.
- Comprendere i concetti alla base dei segnali, del filtraggio e degli strumenti di elaborazione dei segnali.
- Applicare i metodi di elaborazione dei segnali per rilevare i guasti nei componenti delle macchine.
- Analizzare i dati sullo stato di salute dei componenti della macchina e valutarne lo stato di salute utilizzando MATLAB.
Prerequisiti
Concetti di Gestione delle Operations, analisi dei dati, simulazione, gestione degli asset industriali.
Basi di sistemi di controllo (analisi in frequenza e filtri).
Metodi didattici
Il corso è strutturato in lezioni teoriche (24 ore) e applicazioni di laboratorio (24 ore) volte a migliorare le competenze tecniche e comunicative degli studenti.
I docenti:
- Presenteranno i principali concetti teorici (PSS, Manutenzione, TCO, Simulazione) nelle lezioni teoriche utilizzando slide PowerPoint e risorse aggiuntive (ad esempio, articoli scientifici, video).
- Presenteranno esempi di modellazione CLD e SD attraverso esercizi pratici (ad esempio, CLD) e tutorial (ad esempio, System Dynamics in AnyLogic, analisi dei dati in MATLAB) sviluppati in classe con gli studenti.
- Presenteranno il concetto di manutenzione su condizione.
- Descriveranno i principali tipi di sensori per la manutenzione su condizione.
- Presenteranno gli strumenti di elaborazione dei segnali per elaborare i dati acquisiti dai sensori.
- Presenteranno gli strumenti di elaborazione dei segnali per sviluppare soluzioni di manutenzione su condizione.
- Presenteranno lezioni tutorial sulla programmazione MATLAB.
- Presenteranno il progetto d'esame fornendo informazioni sui risultati attesi e sui traguardi da raggiungere.
- Supporteranno gli studenti nello sviluppo del progetto attraverso feedback forniti durante il corso.
Gli studenti:
- Ascolteranno, prenderanno appunti e parteciperanno attivamente alle lezioni teoriche attraverso domande e discussioni.
- Metteranno in pratica i concetti teorici spiegati durante le lezioni teoriche in sessioni pratiche in cui singolarmente o in gruppo verrà chiesto di risolvere piccoli problemi forniti dai docenti (ad esempio, disegnare un CLD, creare un piccolo modello SD, analizzare dati in MATLAB).
- Svilupperanno uno script MATLAB per sviluppare un algoritmo di manutenzione su condizione,
- Creeranno autonomamente gruppi per lo sviluppo di un caso di studio finalizzato alla valutazione della sostenibilità economica e ambientale di un sistema industriale che verrà fornito durante il corso e che sarà utilizzato per il loro esame.
- Chiederanno incontri con i docenti per ricevere un feedback sul proprio progetto
Verifica Apprendimento
La valutazione si baserà su un caso di studio presentato durante il corso. Lo scopo del caso di studio sarà quello di valutare la sostenibilità economica e ambientale di un sistema industriale. Per dimostrare di aver raggiunto i requisiti per il superamento del corso, gli studenti dovranno:
- Lavorare in gruppo (minimo 1 studente - massimo 3 studenti) per sviluppare il caso di studio.
- Disegnare un CLD per descrivere le relazioni tra i componenti del sistema industriale, con l'obiettivo di evidenziare le connessioni che influenzano la sostenibilità economica e ambientale del sistema.
- Utilizzare MATLAB per analizzare un dataset collegato al caso di studio per dedurre lo stato di salute dei componenti della macchina.
- Produrre un modello di simulazione SD in AnyLogic basato sul CLD precedentemente sviluppato e sui risultati dell'analisi MATLAB. Lo scopo della SD sarà quello di valutare numericamente la sostenibilità economica e ambientale del sistema sulla base della connessione logica identificata attraverso la CLD e dei risultati dell'analisi dei dati effettuata in MATLAB.
- Scrivere una relazione che descriva le ipotesi logiche utilizzate per sviluppare il caso di studio. Nella relazione, gli studenti discuteranno il CLD che hanno disegnato e il suo contenuto. Inoltre, sarà richiesta una discussione sulla procedura utilizzata per l'analisi dei dati in MATLAB e sui risultati della simulazione SD.
- Produrre una presentazione in PowerPoint che sarà utilizzata per la discussione dello sviluppo e dei risultati del caso di studio. La discussione durerà circa 30 minuti per gruppo, comprese le domande di chiarimento dei docenti..
Le modalità d'esame per gli studenti non frequentanti sono le stesse rispetto a quelle per gli studenti frequentanti.
Gli studenti non frequentanti sono comunque invitati a prendere contatto con il docente per valutare eventuali materiali integrativi.
Contenuti
Partendo dalla presentazione delle idee fondamentali alla base del modello di business dei Sistemi Prodotto-Servizio (PSS), il corso introduce i principi della sostenibilità secondo la Triple Bottom Line (TBL), ovvero la sostenibilità economica, sociale e ambientale. La TBL sarà poi collegata a varie aree dei sistemi industriali (ad esempio, processi di produzione e/o di servizio) finalizzati alla creazione di valore per il sistema industriale, cercando di capire come alcune di queste influiscano sulla sostenibilità dei processi del sistema industriale. Verranno affrontati i concetti di base della manutenzione e verranno spiegate le metodologie per la valutazione della sostenibilità economica di un'offerta di PSS (ad esempio, il costo totale di possesso). Il corso affronterà poi la valutazione della sostenibilità economica e ambientale di un'offerta di PSS attraverso la rappresentazione statica e dinamica con l'uso di Causal Loop Diagrams (CLD) e la simulazione System Dynamics (SD). Verranno forniti esempi di utilizzo di questi mezzi di analisi utilizzando casi di studio e letteratura scientifica.
Per quanto riguarda il modulo sui sistemi di controllo, il corso introdurrà i concetti di manutenzione su condizione, che consistono in algoritmi che elaborano i dati della macchina acquisiti dai sensori. In primo luogo, verrà discussa la descrizione di diversi tipi di sensori per la manutenzione su condizione. Successivamente, vengono introdotti i concetti di segnali digitali e a tempo continuo. Vengono descritte le rappresentazioni del dominio del tempo e del dominio della frequenza di un segnale. Il corso introduce poi diversi strumenti di elaborazione del segnale, come il filtraggio, trasformata di Fourier, demodulazione e altri metodi di manipolazione dei dati. Infine, gli strumenti di elaborazione del segnale saranno utilizzati per descrivere diversi metodi per eseguire la manutenzione su condizione. Verranno inoltre presentati casi di studio applicativi. Il corso esemplificherà tutti i contenuti con il software MATLAB. Sono previste lezioni tutorial sulla programmazione MATLAB.
Altre informazioni
Se il corso dovesse essere erogato in modalità duale o a distanza, si potrebbero apportare modifiche al programma per rendere il corso e gli esami accessibili con le nuove modalità di insegnamento