Manutenzione su condizione e analisi dei ricambi per macchine automatiche nell’ottica industria 4.0. Il caso SACMI S.C.

In questo elaborato di tesi si affronta uno studio inerente alla Manutenzione su Condizione (CBM), applicata ad una macchina automatica adibita alla produzione di capsule in plastica, in collaborazione con il gruppo SACMI S.C. di Imola. Nel Capitolo 1 viene fornita una introduzione sul tema della manutenzione e sulla sua evoluzione dalla prima rivoluzione industriale ad oggi. Nel Capitolo 2 vengono descritti i principi teorici della manutenzione predittiva e se ne analizza lo stato dell’arte. Nel Capitolo 3 viene fornita una introduzione sull’azienda SACMI S.C. e in seguito vengono descritte nel dettaglio le macchine sulle quali si sono concentrate le successive analisi. Nel Capitolo 4 viene approfondito l’estrusore, uno dei componenti principali delle macchine analizzate. Nel Capitolo 5 viene presentato un esempio di valutazione dell’efficienza di alcune macchine collegate in serie attraverso il calcolo di un indicatore chiamato Overall Equipment Effectiveness (OEE). Il Capitolo 6 rappresenta il cuore della tesi e contiene tutte le analisi di CBM effettuate durante il periodo di tirocinio. Vengono analizzati i principali gruppi funzionali della macchina a partire da quelli più critici per tempi o costi di manutenzione. Le analisi sono state condotte ricercando all’interno di tutto il parco macchine quelle che presentavano delle condizioni di funzionamento sospette. Nel Capitolo 7 vengono presentate alcune analisi relative ai tempi di fermo macchina dovuti alle manutenzioni preventive e ai costi dei ricambi previsti dal manuale di manutenzione. Queste analisi vengono poi declinate su un caso reale nel quale si calcola il costo dei ricambi negli ultimi cinque anni distinguendo tra costi dovuti ad azioni preventive o correttive. Nel Capitolo 8 vengono presentate le conclusioni, mentre nel Capitolo 9 sono presentati gli sviluppi futuri di questo lavoro.

Development and application of a computer-based methodology for design for additive manufacturing of automotive components

The research project aims to improve the Design for Additive Manufacturing of metal components. Firstly, the scenario of Additive Manufacturing is depicted, describing its role in Industry 4.0 and in particular focusing on Metal Additive Manufacturing technologies and the Automotive sector applications. Secondly, the state of the art in Design for Additive Manufacturing is described, contextualizing the methodologies, and classifying guidelines, rules, and approaches. The key phases of product design and process design to achieve lightweight functional designs and reliable processes are deepened together with the Computer-Aided Technologies to support the approaches implementation. Therefore, a general Design for Additive Manufacturing workflow based on product and process optimization has been systematically defined. From the analysis of the state of the art, the use of a holistic approach has been considered fundamental and thus the use of integrated product-process design platforms has been evaluated as a key element for its development. Indeed, a computer-based methodology exploiting integrated tools and numerical simulations to drive the product and process optimization has been proposed. A validation of CAD platform-based approaches has been performed, as well as potentials offered by integrated tools have been evaluated. Concerning product optimization, systematic approaches to integrate topology optimization in the design have been proposed and validated through product optimization of an automotive case study. Concerning process optimization, the use of process simulation techniques to prevent manufacturing flaws related to the high thermal gradients of metal processes is developed, providing case studies to validate results compared to experimental data, and application to process optimization of an automotive case study. Finally, an example of the product and process design through the proposed simulation-driven integrated approach is provided to prove the method's suitability for effective redesigns of Additive Manufacturing based high-performance metal products. The results are then outlined, and further developments are discussed.

Economia Circolare e Industria 4.0: big data come strumento di sostenibilità nell’industria del fashion

L’argomento di questa tesi nasce dall’idea di unire due temi che stanno assumendo sempre più importanza nei nostri giorni, ovvero l’economia circolare e i big data, e ha come obiettivo quello di fornire dei punti di collegamento tra questi due. In un mondo tecnologico come quello di oggi, che sta trasformando tutto quello che abbiamo tra le nostre mani in digitale, si stanno svolgendo sempre più studi per capire come la sostenibilità possa essere supportata dalle tecnologie emergenti. L’economia circolare costituisce un nuovo paradigma economico in grado di sostituirsi a modelli di crescita incentrati su una visione lineare, puntando ad una riduzione degli sprechi e ad un radicale ripensamento nella concezione dei prodotti e nel loro uso nel tempo. In questa transizione verso un’economia circolare può essere utile considerare di assumere le nuove tecnologie emergenti per semplificare i processi di produzione e attuare politiche più sostenibili, che stanno diventando sempre più apprezzate anche dai consumatori. Il tutto verrà sostenuto dall’utilizzo sempre più significativo dei big data, ovvero di grandi dati ricchi di informazioni che permettono, tramite un’attenta analisi, di sviluppare piani di produzione che seguono il paradigma circolare: questo viene attuato grazie ai nuovi sistemi digitali sempre più innovativi e alle figure specializzate che acquisiscono sempre più conoscenze in questo campo.

Comparison between 5G private network and Wifi6 in industrial environment

Industry 4.0 refers to the 4th industrial revolution and at its bases, we can see the digitalization and the automation of the assembly line. The whole production process has improved and evolved thanks to the advances made in networking, and AI studies, which include of course machine learning, cloud computing, IoT, and other technologies that are finally being implemented into the industrial scenario. All these technologies have in common a need for faster, more secure, robust, and reliable communication. One of the many solutions for these demands is the use of mobile communication technologies in the industrial environment, but which technology is better suited for these demands? Of course, the answer isn’t as simple as it seems. The 4th industrial revolution has a never seen incomparable potential with respect to the previous ones, every factory, enterprise, or company have different network demands, and even in each of these infrastructures, the demands may diversify by sector, or by application. For example, in the health care industry, there may be e a need for increased bandwidth for the analysis of high-definition videos or, faster speeds in order to have analytics occur in real-time, and again another application might be higher security and reliability to protect patients’ data. As seen above, choosing the right technology for the right environment and application, considers many things, and the ones just stated are but a speck of dust with respect to the overall picture. In this thesis, we will investigate a comparison between the use of two of the available technologies in use for the industrial environment: Wi-Fi 6 and 5G Private Networks in the specific case of a steel factory.

Paddler 4.0. Attrezzatura sportiva acquatica circolare e smart.

Paddler 4.0, attrezzatura sportiva acquatica circolare e smart si focalizza sul rapporto tra uomo-natura-sport, e su come queste tre dimensioni sono interconnesse tra di loro. Questa scelta è scaturita da una grande passione personale per l’ambiente marino e più in generale per il mare e ciò che rappresenta per moltissime persone. La tesi magistrale in Advanced Design è stata un’opportunità per approfondire meglio le diverse tematiche che avvolgono questo habitat e di poter realizzare un progetto inerente. Uomo-sport-natura sono tre dimensione che coesistono in una sola, la sostenibilità. In questa tesi vengono esposti diversi aspetti, tra cui la condizione ambientale odierna, gli sport acquatici analizzando la storia, la cultura, gli elementi tecnici e le diverse discipline, principalmente lo Stand Up Paddle “SUP” ed infine facendo un focus sui metodi e le tecnologie trasformative più utilizzate oggi. Il prodotto scaturito dall’argomento di tesi implementa al suo interno tutti questi elementi ponendo al centro il rispetto dell’ambiente, la circolarità e dando nuova vita a materiali di scarto, promuovendo e sensibilizzando l’utente verso comportamenti più etici. Inoltre, il progetto cerca di immettere sul mercato una nuova tipologia di prodotto che rispetta i criteri tecnico/funzionali del settore in cui si inserisce.

Modellazione e simulazione di un processo di produzione per l'industria 4.0

In un mondo in continua trasformazione cresce sempre più il numero delle aziende che hanno colto l’importanza della digitalizzazione dei processi produttivi. Alcune di esse si affidano ad esperti capaci di suggerire soluzioni per ottenere servizi di alta qualità e fruibilità con l’integrazione di sistemi gestionali. Il presente lavoro di tesi ha come obiettivo l’analisi del processo produttivo di una azienda che realizza armadi per stazioni di ricarica elettrica serie terra a colonna. Si compone di sei capitoli, il primo affronta il tema della Simulazione e le sue principali caratteristiche per analizzare un processo di produzione; il secondo esamina i linguaggi, le applicazioni e i modelli di simulazione; il terzo analizza e descrive le peculiarità e le caratteristiche del software utilizzato per la simulazione; il quarto capitolo affronta il tema dell’industria 4.0 spingendo all’innovazione nei sistemi produttivi per raggiungere una produzione del tutto automatizzata e interconnessa; nel quinto viene descritto il modello digitale per ottenere in modo preciso un oggetto fisico, così da avere una Simulazione precisa, infine, il sesto esamina la Simulazione e Modellizzazione come strumento per l’ottimizzazione del processo produttivo riguardante armadi per stazioni di ricarica elettrica serie terra a colonna. Il raggiungimento dell’uso della simulazione come supporto all’analisi dinamica di un processo consente di avere una panoramica complessiva di tutte le operazioni, rappresentando, così un vantaggio per le aziende che possono valutare con oggettività soluzioni progettuali alternative, di cui è difficile prevedere il comportamento, le prestazioni e l’impatto su altri sistemi. Questi risultati sono la risposta alle necessità di disporre strumenti per l’anticipazione, il dimensionamento e il contenimento dei rischi di progetto.

Sviluppo di un sistema di climatizzazione automatico distribuito con l'utilizzo di tecniche di machine learning

Nella sede dell’azienda ospitante Alexide, si è ravvisata la mancanza di un sistema di controllo automatico da remoto dell’intero impianto di climatizzazione HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning) utilizzato, e la soluzione migliore è risultata quella di attuare un processo di trasformazione della struttura in uno smart building. Ho quindi eseguito questa procedura di trasformazione digitale progettando e sviluppando un sistema distribuito in grado di gestire una serie di dati provenienti in tempo reale da sensori ambientali. L’architettura del sistema progettato è stata sviluppata in C# su ambiente dotNET, dove sono stati collezionati i dati necessari per il funzionamento del modello di predizione. Nella fattispecie sono stati utilizzati i dati provenienti dall’HVAC, da un sensore di temperatura interna dell'edificio e dal fotovoltaico installato nella struttura. La comunicazione tra il sistema distribuito e l’entità dell’HVAC avviene mediante il canale di comunicazione ModBus, mentre per quanto riguarda i dati della temperatura interna e del fotovoltaico questi vengono collezionati da sensori che inviano le informazioni sfruttando un canale di comunicazione che utilizza il protocollo MQTT, e lo stesso viene utilizzato come principale metodo di comunicazione all’interno del sistema, appoggiandosi ad un broker di messaggistica con modello publish/subscribe. L'automatizzazione del sistema è dovuta anche all'utilizzo di un modello di predizione con lo scopo di predire in maniera quanto più accurata possibile la temperatura interna all'edificio delle ore future. Per quanto riguarda il modello di predizione da me implementato e integrato nel sistema la scelta è stata quella di ispirarmi ad un modello ideato da Google nel 2014 ovvero il Sequence to Sequence. Il modello sviluppato si struttura come un encoder-decoder che utilizza le RNN, in particolare le reti LSTM.

Augmented Reality for Airport Control Tower: Analysis and Implementation of Safety Nets

With the development of new technologies, Air Traffic Control, in the nearby of the airport, switched from a purely visual control to the use of radar, sensors and so on. As the industry is switching to the so-called Industry 4.0, also in this frame, it would be possible to implement some of the new tools that can facilitate the work of Air Traffic Controllers. The European Union proposed an innovative project to help the digitalization of the European Sky by means of the Single European Sky ATM Research (SESAR) program, which is the foundation on which the Single European Sky (SES) is based, in order to improve the already existing technologies to transform Air Traffic Management in Europe. Within this frame, the Resilient Synthetic Vision for Advanced Control Tower Air Navigation Service Provision (RETINA) project, which saw the light in 2016, studied the possibility to apply new tools within the conventional control tower to reduce the air traffic controller workload, thanks to the improvements in the augmented reality technologies. After the validation of RETINA, the Digital Technologies for Tower (DTT) project was established and the solution proposed by the University of Bologna aimed, among other things, to introduce Safety Nets in a Head-Up visualization. The aim of this thesis is to analyze the Safety Nets in use within the control tower and, by developing a working concept, implement them in a Head-Up view to be tested by Air Traffic Control Operators (ATCOs). The results, coming from the technical test, show that this concept is working and it could be leading to a future implementation in a real environment, as it improves the air traffic controller working conditions also when low visibility conditions apply.

Optimization of the AZO dyes decoloration process through neural networks: Determination of the H2O2 addition critical point

The concentration of hydrogen peroxide is an important parameter in the azo dyes decoloration process through the utilization of advanced oxidizing processes, particularly by oxidizing via UV/H2O2. It is pointed out that, from a specific concentration, the hydrogen peroxide works as a hydroxyl radical self-consumer and thus a decrease of the system`s oxidizing power happens. The determination of the process critical point (maximum amount of hydrogen peroxide to be added) was performed through a ""thorough mapping"" or discretization of the target region, founded on the maximization of an objective function objective (constant of reaction kinetics of pseudo-first order). The discretization of the operational region occurred through a feedforward backpropagation neural model. The neural model obtained presented remarkable coefficient of correlation between real and predicted values for the absorbance variable, above 0.98. In the present work, the neural model had, as phenomenological basis the Acid Brown 75 dye decoloration process. The hydrogen peroxide addition critical point, represented by a value of mass relation (F) between the hydrogen peroxide mass and the dye mass, was established in the interval 50 < F < 60. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Optimization of export support systems: How to promote exports from Portugal to Germany in the area of information technology and electronics

This work project focuses on developing new approaches which enhance Portuguese exports towards a defined German industry sector within the information technology and electronics fields. Firstly and foremost, information was collected and a set of expert and top managers’ interviews were performed in order to acknowledge the demand of the German market while identifying compatible Portuguese supply capabilities. Among the main findings, Industry 4.0 presents itself as a valuable opportunity in the German market for Portuguese medium sized companies in the embedded systems area of expertise for machinery and equipment companies. In order to achieve the purpose of the work project, an embedded systems platform targeting machinery and equipment companies was suggested as well as it was developed several recommendations on how to implement it. An alternative approach for this platform was also considered within the German market namely the eHealth sector having the purpose of enhancing the current healthcare service provision.

A música no ensino da História

Como produto das experiências tidas no âmbito da prática de ensino supervisionada no Mestrado em Ensino de História e Geografia, que decorreu no ano letivo de 2014/2015, na Escola Secundária Quinta do Marquês, em Oeiras, surge o presente relatório que teve como principal objetivo refletir sobre o papel da música enquanto estratégia/recurso no processo de ensino e aprendizagem na disciplina de História. Considerando o que a música representa para os jovens na atualidade, procuramos através da elaboração e aplicação de inquéritos perceber a eficácia desta estratégia no ensino da História. Os resultados obtidos apontam para o facto de a música surgir como um recurso capaz de captar a atenção, permitir a contextualização histórica e motivar para o estudo.

Possibilities and challenges in utilization of information provided by Industrial Internet applications

Global digitalization has affected also industrial sector. A trend called Industrial Internet has been present for some years and established relatively steady position in businesses. Industrial Internet is also referred with the terminology Industry 4.0 and in consumer businesses IoT (Internet of Things). Eventually, trend consists of many traditionally proven technologies and concepts, such as condition monitoring, remote services, predictive maintenance and Internet customer portals. All these technologies and information related to them are estimated to change the rules of business in industrial sector. This may result even a new industrial revolution. This research has its focus on Industrial Internet products, services and applications. The study analyses four case companies and their digital service offerings. According to this analysis the comparison of these services is done to find out if there is still space for companies to gain competitive advantage through differentiation with these state of the art solutions. One of the case companies, Case Company Ltd., is working as a primary case company and a subscriber of this particular research. The research and results are analyzed primarily from this company’s perspective and need. In empirical part, the research clarifies how Case Company Ltd. has allocated its development resources through last five years. These allocations in certain categories are then compared to other case companies’ current customer offering and conclusions are made how the approach of different companies differ from each other. Existing theoretical knowledge of Industrial Internet is about to find its shape. In this research we take a look how the case company analysis and findings correlate with the existing knowledge and literature of the topic.

Use of uniform designs in combination with neural networks for viral infection process development

This work aimed to compare the predictive capacity of empirical models, based on the uniform design utilization combined to artificial neural networks with respect to classical factorial designs in bioprocess, using as example the rabies virus replication in BHK-21 cells. The viral infection process parameters under study were temperature (34°C, 37°C), multiplicity of infection (0.04, 0.07, 0.1), times of infection, and harvest (24, 48, 72 hours) and the monitored output parameter was viral production. A multilevel factorial experimental design was performed for the study of this system. Fractions of this experimental approach (18, 24, 30, 36 and 42 runs), defined according uniform designs, were used as alternative for modelling through artificial neural network and thereafter an output variable optimization was carried out by means of genetic algorithm methodology. Model prediction capacities for all uniform design approaches under study were better than that found for classical factorial design approach. It was demonstrated that uniform design in combination with artificial neural network could be an efficient experimental approach for modelling complex bioprocess like viral production. For the present study case, 67% of experimental resources were saved when compared to a classical factorial design approach. In the near future, this strategy could replace the established factorial designs used in the bioprocess development activities performed within biopharmaceutical organizations because of the improvements gained in the economics of experimentation that do not sacrifice the quality of decisions.

Artificial neural networks applied to bandsawing process control

In the search for productivity increase, industry has invested on the development of intelligent, flexible and self-adjusting method, capable of controlling processes through the assistance of autonomous systems, independently whether they are hardware or software. Notwithstanding, simulating conventional computational techniques is rather challenging, regarding the complexity and non-linearity of the production systems. Compared to traditional models, the approach with Artificial Neural Networks (ANN) performs well as noise suppression and treatment of non-linear data. Therefore, the challenges in the wood industry justify the use of ANN as a tool for process improvement and, consequently, add value to the final product. Furthermore, Artificial Intelligence techniques such as Neuro-Fuzzy Networks (NFNs) have proven effective, since NFNs combine the ability to learn from previous examples and generalize the acquired information from the ANNs with the capacity of Fuzzy Logic to transform linguistic variables in rules.