Ingegneria meccanica: la frontiera più innovativa del processo di progettazione

31/03/2014 7243

Intervista a Massimo Callegari, professore presso il Dipartimento di Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche - Università Politecnica delle Marche

a cura della redazione di INGENIO

Prof. Callegari, la meccanica ha sempre rappresentato la frontiera più innovativa del processo di progettazione, svolgendo quindi un ruolo di riferimento anche per altri settori dell’ingegneria. Si prenda ad esempio il 3D. Quali saranno quindi le innovazioni che avranno un peso maggiore per la progettazione meccanica nel futuro prossimo e che probabilmente potrebbero poi influenzare anche gli altri settori?

Lo sviluppo di strumenti di progettazione assistita dal calcolatore (detti anche CAE dall’inglese Computer Aided Engineering) è ormai consolidato da anni nel settore dell’ingegneria industriale; dal punto di vista prettamente tecnico si potrebbe anzi dire che questi strumenti hanno già raggiunto una buona maturità di sviluppo, in quanto sono ormai in grado di funzionare in modo stabile su piattaforme hardware non particolarmente costose e dal punto di vista commerciale si sono recentemente affermati alcuni standard “di fatto” imposti dalle aziende più importanti del settore.
Una tendenza di sviluppo degli ultimi anni, e che si prevede possa affermarsi ancora più nei prossimi, è l’integrazione in un unico ambiente di progettazione di strumenti nati per operare in ambiti diversi: attraverso tali strumenti, chiamati “multiphysics”, è possibile effettuare l’analisi di sistemi complessi tenendo conto di fenomeni di tipo diverso, come può avvenire, per esempio, nella progettazione di un motore elettrico (sollecitazioni meccaniche ed elettromagnetiche), di un motore termico (influenza di fenomeni termici e fluidodinamici), ecc.
Inoltre già ora i produttori di software si muovono nell’ottica di fornire soluzioni complessive per la gestione dell’intero ciclo di vita dei prodotti, fornendo anche supporto per la valutazione del loro impatto ambientale, come richiesto per esempio dalle recenti direttive dell’Unione Europea sulla progettazione ecocompatibile: un tale approccio alla progettazione è ancora poco diffuso, ma è possibile ipotizzare un’inversione di tendenza negli anni a venire.
Invece un campo di ricerca industriale attualmente molto attivo, anche se deve ancora dare i primi risultati commerciali concreti, è lo sviluppo di tecnologie per l’innovazione sistematica: la necessità per le aziende di una continua innovazione per non essere estromesse dal mercato ha generato la ricerca di strumenti che consentano alle aziende stesse di garantire tale processo senza doversi basare esclusivamente sulla creatività, esperienza o capacità dei singoli progettisti, che tradizionalmente hanno sempre costituito il più importante patrimonio aziendale.
Infine, non è difficile prevedere che anche la progettazione meccanica dovrà stare al passo, tramite l’adeguamento dei suoi strumenti, con il rapido sviluppo che sta avvenendo nei campi dei materiali, soprattutto con i materiali intelligenti, e dei micro/nano sistemi.

Una delle innovazioni di cui si parla di più è il "Digital Prototyping”: quale ruolo potrà avere questa innovazione nel processo progettuale e nell’industria meccanica?

In effetti bisogna ammettere che l’utilizzo degli strumenti CAE, per quanto diffuso, non è ancora universalmente utilizzato, soprattutto nella piccola e media industria. Le grandi industrie sono già molto avanti in questo processo e ci sono esempi di autovetture progettate completamente in ambienti di prototipazione virtuale: tuttavia l’implementazione del nuovo modo di lavorare nelle varie realtà aziendali non è stata indolore ed ha comportato spesso la necessità di una riorganizzazione profonda dei dipartimenti di progettazione se non del modo di lavorare dell’intera azienda. Tale processo deve comunque essere considerato irreversibile, anche perché molte piccole o medie aziende sono fornitrici di grosse aziende, che in qualche modo stanno “forzando” la transizione alle nuove metodologie di prototipazione digitale. Ciò anche grazie alle nuove tecniche di co-progettazione che consentono una progettazione distribuita nelle funzioni (per es. tra fornitori e clienti o tra diversi reparti della stessa azienda) e nella dislocazione geografica.
Gli sforzi di adeguamento culturale ai nuovi paradigmi progettuali trovano sempre una valorizzazione economica quando l’azienda riesce a concepire il processo di progettazione in modo integrato, insieme alla gestione delle informazioni, dei processi e delle risorse a supporto del ciclo di vita dei prodotti. Ancora una volta, le risorse tecniche per affrontare il problema sono già disponibili commercialmente, come per esempio i programmi PLM (dall’inglese Product Lifecycle Management: un approccio orientato alla gestione del ciclo di vita dei prodotti, dalla loro ideazione, allo sviluppo, alla produzione, al ritiro) o quelli di concurrent engineering (un insieme organico di metodologie, tecniche e strumenti che consente un approccio alla progettazione integrata di un prodotto e del relativo processo produttivo). Il loro utilizzo, tuttavia, richiede ben più del mero acquisto di un software.

Innovazione e ricerca: si accusa spesso l’università di essere troppo vicino alla scienza e poco alla tecnica. La nostra esperienza con INGENIO ci mostra invece quanto sia funzionale il rapporto tra il mondo universitario e industriale. Nell’ingegneria meccanica quanto è importante e consolidato questo rapporto?

Direi che nel campo dell’ingegneria industriale il legame con le aziende è stretto ed ormai consolidato: tuttavia, data l’importanza di questo rapporto, occorre continuare a cercare nuove iniziative che possano stimolare la collaborazione tra università e industria a tutti i livelli, scientifico, tecnico e didattico. Sarebbe importante, per esempio, che fosse maggiormente stimolata la partecipazione delle aziende italiane alla ricerca industriale che si svolge sullo scenario europeo e la creazione di poli o laboratori o altre forme di aggregazione tra Università ed Imprese che faciliti il trasferimento tecnologico ed aiuti le aziende di piccole o medie dimensioni che non sono in grado di mantenere internamente un reparto di ricerca e sviluppo adeguato alle richieste del mercato. Sarebbe anche utile che la normativa universitaria favorisse gli scambi delle risorse umane tra il mondo accademico e quello dell’industria, come avviene in alcuni stati europei come ad esempio la Germania; inoltre l’Università dovrebbe coinvolgere maggiormente l’industria e gli altri portatori di interesse nella progettazione dei percorsi didattici: ovviamente questo presuppone da parte dell’industria italiana una visione strategica, ed anche etica, sugli sviluppi dell’industria e del mercato con un orizzonte sufficientemente ampio.

L’Italia è ancora oggi ritenuto un Paese leader in molti ambiti dell’industria meccanica. Oltre ad esportare macchine siamo leader anche in sviluppo e innovazione?

È difficile rispondere a questa domanda in un momento di recessione economica a livello internazionale e di involuzione politica e sociale a livello nazionale come quello che stiamo attualmente vivendo. Quello che mi sento di affermare è che siamo stati indubbiamente tra le nazioni trainanti dell’innovazione e dello sviluppo tecnologico in molti settori dell’industria meccanica e manifatturiera fino ad un passato molto recente; oggi indubbiamente si affacciano sul mercato nuovi paesi con grandi potenzialità ed in grado di effettuare ingenti investimenti: per poter reggere il confronto e continuare ad affermare la nostra supremazia tecnologica occorre un grande sforzo da parte di tutti gli attori, industriali, accademici, politici e sociali. Le nuove opportunità che sono offerte dai nuovi settori in forte crescita, quali la micro-meccanica, i materiali intelligenti, la bio-ingegneria, la meccatronica, per poter essere sfruttate dall’industria italiana hanno bisogno di grandi energie e di scelte chiare da parte di tutta la nazione.

Innovazione e aggiornamento: quale ruolo può giocare l’università per l’aggiornamento - oggi obbligatorio - dei tecnici, soprattutto per l’uso di questi nuovi strumenti di progetto?

L’Università ed anche gli altri grandi enti di ricerca, oltre ad essere il motore dell’innovazione, devono agire in modo efficace nel trasferimento tecnologico e nella formazione permanente. Questo può avvenire attraverso la collaborazione con Enti professionali o agenzie statali, soprattutto per i corsi che fanno riferimento a professioni normate per legge, ma anche attraverso la libera offerta di corsi sulle innovazioni tecniche o le scoperte scientifiche di maggiore rilevanza industriale o economica: sono interessanti, per esempio, le esperienze partite negli USA ma ormai in diffusione anche in Europa relative ai cosiddetti corsi MOOC (Massive Open Online Courses), corsi online pensati per una formazione a distanza che coinvolga un numero elevato di utenti. Mi sembra che le Università italiane non siano al momento attrezzate per rispondere in modo soddisfacente a questa sfida, se si eccettuano le università telematiche che tuttavia si muovono spesso con una visione più limitata: sono comunque sicuro che le Facoltà ed i Dipartimenti di Ingegneria sono perfettamente in grado di rispondere a queste esigenze, anche perché già possiedono le competenze richieste e le infrastrutture necessarie non sono particolarmente costose. Sarebbe indubbiamente utile, non solo per le problematiche di e-learning, che gli Atenei affrontassero gli aspetti della didattica con un approccio più “scientifico” di quello attualmente utilizzato, avvalendosi della collaborazione di colleghi esperti di didattica, psicologia, comunicazione, marketing, ecc.
 


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