{"id":4,"date":"2024-12-18T12:16:08","date_gmt":"2024-12-18T11:16:08","guid":{"rendered":"https:\/\/sites.unica.it\/iapc\/home\/"},"modified":"2024-12-18T15:34:11","modified_gmt":"2024-12-18T14:34:11","slug":"home","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/sites.unica.it\/iapc\/","title":{"rendered":"Progetto IAPC"},"content":{"rendered":"\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Ingegnerizzazione<\/strong> e Automazione<\/strong> del Processo di Produzione Tradizionale del Pane<\/strong> Carasau<\/strong> mediante l\u2019utilizzo di tecnologie IoT (IAPC)<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Finanziato nell\u2019ambito della risposta dell\u2019Unione alla pandemia di COVID-19.<\/h3>\n\n\n\n

Il progetto IAPC ha avuto come obiettivo l\u2019analisi e l\u2019ottimizzazione del processo produttivo artigianale del pane carasau, per il raggiungimento del quale si sono svolte una serie di attivit\u00e0 tese a:<\/p>\n\n\n\n

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  • mappare le criticit\u00e0 del processo e del sistema industriale, individuare quelle a pi\u00f9 alta priorit\u00e0 di intervento e proporre soluzioni correttive efficaci;<\/li>\n\n\n\n
  • introdurre procedure per l\u2019aumento della efficienza del processo mirate all\u2019aumento della produttivit\u00e0 delle aziende artigiane che producono carasau, con una sensibile riduzione dei costi.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

    Il processo produttivo delle aziende che producono carasau in maniera artigianale \u00e8 per lo pi\u00f9 un processo gi\u00e0 parzialmente automatizzato, ma presenta diverse criticit\u00e0 in tutta la filiera di produzione a partire dalla sala impasti fino al confezionamento e stoccaggio del prodotto finito. La maggior parte dei problemi risiede nel fatto che i parametri di processo sono stabiliti con criteri empirici non ottimizzati che in taluni casi comportano elevate quantit\u00e0 di sfrido (perdite di elevate quantit\u00e0 di impasto) nonch\u00e9 rallentamenti nella produzione (sottoutilizzo della capacit\u00e0 produttiva dell\u2019impianto).<\/p>\n\n\n\n

    IAPC ha puntato quindi ad automatizzare il processo di produzione di carasau in maniera artigianale proponendo un processo integrato di produzione che unisce tra loro elementi di \u201cIndustria 4.0\u201d, conoscenze e competenze accademiche sullo stato dell\u2019arte e realt\u00e0 aziendale produttiva. In particolare, l\u2019obbiettivo iniziale \u00e8 stato quello di realizzare un sistema a ciclo chiuso di tutto il processo produttivo del pane carasau, a partire dagli ingredienti, sino ad arrivare alla fase di confezionamento del prodotto alla sua gestione in magazzino. Nello specifico, il progetto \u00e8 stato basato su una ottimizzazione del processo, integrando nuove tecniche di gestione e moderni strumenti tecnologici ICT, con particolare riguardo ai sistemi di identificazione ottici e a radio frequenza (che sfruttano il paradigma IOT) delle caratteristiche delle materie prime, dei semilavorati e del prodotto finale.<\/p>\n\n\n\n

    Il progetto \u00e8 stato strutturato in 4 aree principali.<\/strong><\/p>\n\n\n\n


    1) Analisi delle criticit\u00e0 tecnologiche e di processo nella produzione del artigianale del carasau , condotta dai gruppi del DIEE di UNICA e dell\u2019azienda\u00a0 Studio-A, comprende:<\/p>\n\n\n\n

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    • un\u2019analisi delle fasi del processo, mirata all\u2019identificazione delle fasi pi\u00f9 critiche e alla loro mappatura in termini di monitoraggio, a seguito dell\u2019applicazione di metodologie di analisi dei rischi (es. Analisi FMEA: Failure Mode, Effects and Criticality Analysis, analisi FTA: Fault Tree Analysis), per un miglioramento delle procedure che vanno dagli ingredienti base fino al confezionamento del prodotto finito.\u00a0<\/li>\n\n\n\n
    • un\u2019analisi delle fasi del processo, mirata all\u2019identificazione delle criticit\u00e0 tecnologiche e alla loro mappatura, attualmente in essere nelle aziende artigianali che producono carasau.\u00a0<\/li>\n\n\n\n
    • un analisi delle materie prime e del loro utilizzo in sala impasti per definire delle caratteristiche standard dell\u2019impasto da lavorare, funzionali alla gestione ottimale di tutte le fasi che seguono.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

      2) L\u2019ingegnerizzazione tecnologica e ottimizzazione di processo, condotta dai gruppi di UNICA e dell\u2019azienda  Studio-A, comprende:<\/p>\n\n\n\n

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      • la progettazione di un\u2019architettura hardware mediante l\u2019uso di single board computer (SBC) e sensoristica dedicata abilitante per il monitoring degli intermedi di processo.\u00a0 In questa attivit\u00e0 saranno definite le infrastrutture necessarie per l\u2019implementazione dell\u2019intero sistema.\u00a0 In particolare da EMA ed EMClab:\n
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        • sono stati valutati i sensori ottici e a radiofrequenza presenti in commercio;\u00a0<\/li>\n\n\n\n
        • \u00e8 stata effetuata una caratterizzazione elettromagnetica dell’ambiente in cui successivamente \u00e8 stato montato il sistema di monitoring, anche attraverso una modellazione delle sorgenti di rumore elettromagnetico presenti, dopodich\u00e8 la tecnologia scelta per l\u2019architettura \u00e8 stata testata in camera semianecoica per valutare gli aspetti di compatibilit\u00e0 elettromagnetica;<\/li>\n\n\n\n
        • sono stati progettati un sensore e l\u2019algoritmo automatizzato per la stima dell\u2019umidit\u00e0 dell\u2019impasto da inserire nella filiera di processo della sala impasti.<\/li>\n\n\n\n
        • si \u00e8 valutata la possibilit\u00e0 di integrare dei sensori RF con la sensoristica attualmente utilizzata nell\u2019impianto al fine di individuare possibili parametri monitorabili con tale tecnologia, con lo scopo di evidenziare eventuali criticit\u00e0 che dovessero manifestarsi in una delle fasi del processo.\u00a0<\/li>\n\n\n\n
        • si \u00e8 realizzato un modello matematico del processo di cottura da utilizzarsi per l\u2019implementazione del controllo automatico del forno.<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n\n\n\n
        • Il gruppo di affidabilit\u00e0 del DIEE ha effettuatoanalisi di tipo affidabilistico sulla nuova tecnologia adottata, utili per perfezionare la soluzione prima di implementare la tecnologia RF all\u2019interno del processo;\u00a0<\/li>\n\n\n\n
        • Il gruppo PRA Lab si \u00e8 occupato:\n
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          • dell\u2019elaborazione e dell\u2019analisi delle immagini provenienti dal sensore ottico, con lo scopo di estrarre informazioni utili all\u2019interno del processo.<\/li>\n\n\n\n
          • della progettazione dell’architettura di un software con funzionalit\u00e0 evolute, integrato col sistema di sensoristica dedicata,\u00a0 basato su tecnologie Open Source che eroga i servizi per la gestione dei processi del sistema di monitoring della filiera di produzione artigianale del pane carasau.\u00a0<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n\n\n\n
          • La Studio-A si \u00e8 occupata della progettazione e conseguente messa in opera di nuove tecnologie di automazione e controllo di processo (quali macchine industriali di nuova concezione dedicate alla filiera di produzione o upgrade di macchine esistenti) al fine di migliorare l\u2019efficienza e la rispondenza delle attuali tecnologie disponibili in impianto ai requisiti minimi di implementazione di un eventuale controllo distribuito (es. sistema DCS). le fasi sopra elencate nascono dall\u2019analisi descritta nella prima area principale, da inserire nella filiera di produzione per ottimizzare il processo artigianale di produzione del carasau. Il fine \u00e8 quello di trasformare il processo di produzione del carasau (almeno nelle sue fasi pi\u00f9 critiche ed impattanti in termini produttivi) da un processo a ciclo aperto con forte impatto manuale\/operativo ad un processo a ciclo chiuso altamente automatizzato.<\/li>\n\n\n\n
          • Il gruppo di Automatica si \u00e8 occupato dello studio\u00a0 di algoritmi di stima e controllo di tipo data-driven per supportare la chiusura del ciclo di controllo sull\u2019impianto esistente in presenza di grandi incertezze parametriche e di modello. Tramite simulazioni numeriche \u00e8 stato possibile validare gli algoritmi ed informare il processo di reingegnerizzazione dell\u2019impianto.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

            3) Prototipazione<\/p>\n\n\n\n

            Lo Studio-A si \u00e8 occupata:\u00a0<\/p>\n\n\n\n

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            • della prototipazione e sviluppo delle reti di automazione basate sulle tecnologie pi\u00f9 innovative disponibili attualmente sul mercato. Si proceder\u00e0 alla messa in opera di sistemi quali PLC, sistemi SCADA PC based e\/o sistemi di controllo basati sul principio distribuito DCS. Si valuteranno anche tutte le modifiche tecnologiche necessarie al fine di trasformare il processo di produzione del carasau da un processo a ciclo aperto ad un processo a ciclo chiuso automatizzandolo il pi\u00f9 possibile. Nella categoria delle modifiche tecnologiche necessarie rientrano:<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
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              1. Prototipazioni di macchinari legati alle fasi di produzione ad anello aperto;<\/li>\n\n\n\n
              2. Sviluppo di software o strategie di controllo innovative da implementare su sistemi di controllo SCADA PC based;<\/li>\n\n\n\n
              3. Implementazione di sala controllo centralizzata PC SCADA o DCS based asservita al monitoraggio continuo del ciclo produttivo;<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n
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                • della prototipazione dell\u2019architettura hardware progettata dal DIEE che f\u00e0 uso di single board computer (SBC) e sensoristica dedicata abilitante, per il monitoring degli intermedi di processo.<\/li>\n\n\n\n
                • dell\u2019implementazione del software basato su tecnologie Open Source, progettato dal DIEE\u00a0 che avr\u00e0\u00a0 funzionalit\u00e0 evolute, integrate col sistema di sensoristica dedicata,\u00a0 che erogher\u00e0 i servizi per la gestione dei processi del sistema di monitoring di produzione del pane carasau. Tale software render\u00e0 fruibili le informazioni acquisite dalla rete di sensori e applicher\u00e0 delle correzioni sul processo qualora ci siano delle anomalie sul processo di produzione vada in cottura evitando cos\u00ec degli sprechi.\u00a0<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

                  4) La MFM ha effettuato il test sperimentale delle tecnologie di monitoraggio e automazione del processo produttivo sui propri impianti, consistente anche nella validazione del modello matematico del processo e nella verifica della sua affidabilit\u00e0, nella verifica del funzionamento sul campo dei prototipi delle macchine e dei dispositivi messi a punto, nonch\u00e9 dei sistemi di controllo sviluppati, al fine di ottenere un prodotto con caratteristiche standardizzate ottimali e di gestire il processo in maniera efficiente tramite l\u2019ottimizzazione dei parametri di configurazione delle macchine e delle fasi lavorative.<\/p>\n\n\n\n

                  Il progetto ha avuto quindi come Obiettivo Finale l\u2019analisi e l\u2019ottimizzazione del processo produttivo artigianale del pane carasau diventando a tutti gli effetti un case study applicativo per una scalabilit\u00e0 ad una gamma molto pi\u00f9 ampia di prodotti da forno.<\/p>\n\n\n\n

                  Il sistema a ciclo chiuso rappresenta infatti una soluzione alle problematiche principali delle produzioni di pane carasau: la maggior parte delle criticit\u00e0 risiede nel fatto che i parametri di processo sono stabiliti con criteri empirici non ottimizzati che in taluni casi comportano elevate quantit\u00e0 di sfrido (perdite di elevate quantit\u00e0 di impasto) nonch\u00e9\u2019 rallentamenti nella produzione (sottoutilizzo della capacit\u00e0 produttiva dell\u2019impianto).<\/p>\n\n\n\n

                  La soluzione individuata per l\u2019ottimizzazione del processo ha quindi perseguito le seguenti prestazioni:<\/p>\n\n\n\n

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                  • Decremento nello spreco di impasto;<\/li>\n\n\n\n
                  • Risparmio nei tempi di produzione;<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

                    Tali prestazioni puntano ad incidere sulla competitivit\u00e0 dell\u2019offerta, migliorando il rapporto tra costi e qualit\u00e0 in ragione di un processo che riduce gli sprechi di materiale e di tempi e che consente una gestione pi\u00f9 efficace delle materie impiegate in una prospettiva di qualit\u00e0 degli output.<\/p>\n\n\n\n

                    Il progetto ha mirato ad uno scopo inedito dal punto di vista del supporto tecnologico ai processi produttivi, soprattutto per un settore di PMI, considerato di nicchia rispetto all\u2019agroalimentare nazionale, ma con grandi potenzialit\u00e0 per le caratteristiche del prodotto:<\/p>\n\n\n\n

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                    • Potenzialit\u00e0 elevate di esportazione.<\/li>\n\n\n\n
                    • Facile trasporto,<\/li>\n\n\n\n
                    • Leggerezza,<\/li>\n\n\n\n
                    • Riconoscibilit\u00e0,<\/li>\n\n\n\n
                    • Bont\u00e0 <\/li>\n\n\n\n
                    • Potenzialit\u00e0 elevate di esportazione.<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n

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