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Via G. Guerri, 7, 60035 Jesi AN

Laboratorio

All’interno del laboratorio ricercatori e tecnologia convivono per sviluppare, applicare e condividere soluzioni utili al miglioramento dei sistemi di produzione, al fine di garantire una rapida evoluzione verso i paradigmi della Industria 4.0.

Nel Laboratorio sono disponibili sistemi di ausilio alla produzione quali robot collaborativi e sistemi di automazione human-compliant, ma anche sistemi IIoT e di gestione ed analisi dei Dati, in grado di gestire in modo evoluto il processo produttivo, di analizzare i dati di prodotto e di produzione e di riconfigurare in modo automatico le diverse fasi di produzione, dalle singole lavorazioni, all’assemblaggio e al controllo qualità, implementando le ultime tecnologie in ambito Cybersecurity.

Le tecnologie presenti sono quindi raggruppabili in 5 macro aree: Robotica collaborativa, Prototipazione virtuale per Human-Centered Manufacturing, Tecnologie per Cyber Physical Systems, tracciabilità e manutenzione predittiva, IIoT & Data Analytics e Cybersecurity

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ROBOTICA COLLABORATIVA

Le attrezzature disponibili nel Laboratorio per la sezione di robotica collaborativa sono destinate all’automazione di processo, secondo la logica dello human-centered manufacturing, in cui il robot è affiancato all’operatore per sollevarlo dai compiti ripetitivi e faticosi, lasciando all’uomo le operazioni a più alto valore aggiunto. Si tratta quindi di robot che rispettano particolari requisiti di sicurezza, rendendo possibile la condivisione dell’area di lavoro con l’operatore e, in alcuni casi, la cooperazione fisica con l’operatore nello svolgimento di un determinato compito.

La sezione di robotica collaborativa è dotata di tre tipologie di robot: Robot collaborativi, Robot industriali equipaggiati con sensori per utilizzarli in ottica collaborativa e Robot mobili.

Per i robot mobili è prevista l’integrazione con un robot collaborativo, effet- tuata direttamente dalla casa produttrice o in maniera personalizzata in Laboratorio, con l’obiettivo di ottenere robot collaborativi mobili.

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VIRTUAL PROTOTYPING FOR HUMAN-CENTERED MANUFACTURING
Tecnologie per la Realtà Virtuale

La simulazione è uno strumento sempre più necessario al fine di verificare e validare un progetto prima di passare alla sua fase esecuiva. È per questo che gli strumenti della Realtà Virtuale sono sempre più diffusi ed usati. In particolare nel Laboratorio è possible utilizzare tale tecnologia nelle simu- lazioni di celle robotiche utilizzando modelli geometrici degli ambienti e modelli geometrici e cinematici dei robot.

In considerazione delle caratteristiche di flessibilità che il Laboratorio deve soddisfare e la vasta gamma di ambiti applicativi e modalità di fruizione dove potranno essere utilizzati, la Virtual Room disponibile nel Laboratorio è dotata sia di un sistema di fruizione immersivo (visore HMD) sia di un sistema semi-immersivo (retroproiezione 3D stereoscopica con sistema di tracking).

Tecnologie per la Realtà Aumentata

Il Laboratorio dispone di una dotazione tecnologica e computazionale al fine di valutare soluzioni di Realtà Aumentata (AR) per la gestione e simulazione di processi operativi complessi. In ottica della Industria 4.0, le tecnologie AR rivestono una rilevanza sempre crescente, sia per gli aspetti di simulazione che per quelli di manutenzione avanzata. L’unione di tecnologie AR e quelle dell’Intelligenza Artificiale potranno dare vita ad applicazioni avanzate di image recognition che nel Laboratorio verranno applicate a diversi ambiti produttivi.

A livello di strumenti computazionali, in Laboratorio c’è la possibilità di accesso a librerie di riferimento e servizi di sviluppo che potrebbero anche essere accessibili in cloud su Azure / AWS: ambiente scalabile sia in termini di HW, banda, risorse e servizi da gestire on demand a consumo di tipo modu- lare. Sono inoltre disponibili sistemi di edge computing per il deployment di algoritmi di image recognition.

Molti sono i device disponibili in commercio a supporto delle attività in ambito AR; alcuni di essi sono disponibili in Laboratorio insieme con degli applica- tivi già sviluppati per vari ambiti di applicazione.

Tecnologie per lo Human-Centered Manufacturing

Al fine di definire e sperimentare nuovi paradigmi di collaborazione uomo-ro- bot (secondo la ISO/TS 15066 2016: “Robots and robotic devices: collabo- rative robots”) che siano grado di garantire livelli di sicurezza più elevati, nel Laboratorio sono disponibili dispositivi in grado di dare ai robot capacità percettive e cognitive avanzate.

In particolare verranno svolte attività volte a monitorare e migliorare l’er- gonomia fisica, cognitiva e ambientale dell’operatore e della postazione di lavoro, quali:

  • Implementazione di processi condivisi per consentire al robot di interpre- tare il contesto (context awareness) e gestire localmente le informazioni
  • Utilizzo di tecnologie di human detection, behavior prediction e/o gesturerecognition che rendano possibile la rilevazione, sistematizzazione ed elaborazione delle informazioni per abilitare “azioni” sia a livello di dispo- sitivo sia a livello di sistema
  • Utilizzo di algoritmi di intelligenza artificiale che rendano i robot capaci di processare dati, predire il comportamento dell’operatore e reagire in tempo reale.
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TECNOLOGIE PER CYBER PHYSICAL SYSTEMS, TRACCIABILITÀ E MANUTENZIONE PREDITTIVA
Hardware

La CPFactory è costituita da un insieme di macchine che riproducono in ambiente controllato, ovvero appunto uno spazio laboratoriale, un reale impianto di produzione polifunzionale completo, nel rispetto dei canoni definiti da i-Labs Industry, sintetizzati nella definizione ormai condivisa di Smart Factory (o equivalentemente di Cyber Physical Factory). Tale impianto possiede caratteristiche di modularità, flessibilità operativa e funzionale, espandibilità, ed è completamente aperto con l’obiettivo di poterlo inte- grare a livello funzionale con altre componenti del Laboratorio. Il concetto di modularità è riferito alla possibilità di poter utilizzare funzionalmente i singoli moduli costituenti l’impianto sia in configurazione stand alone, sia in rete con gli altri, con interfacce meccaniche, elettriche e protocolli standard.

Inoltre il Laboratorio sarà dotato di un centro di lavorazione connesso con cui si potranno portare avanti sperimentazioni per fare asservimento di pezzi tramite robot su basi mobili o fare manutenzione predittiva della macchina, andando a misurare diverse grandezze.

Il concetto di espandibilità è riferito al fatto che si possa estendere la funzio- nalità dell’impianto sia mediante l’aggiunta di ulteriori moduli del fornitore; ma anche equivalentemente mediante l’aggiunta di moduli “custom” acquisiti dal mercato, o progettati ad hoc dalla nostra struttura laboratoriale. Questo grazie all’impiego di interfacce standard industriali e ICT utilizzate nel sistema.

Il concetto di flessibilità operativa è previsto come insita nei diversi moduli ed è in linea con quanto definito dalla piattaforma Industry come macchina “Plug & Produce”.

L’impianto può operativamente svolgere un ciclo di produzione di arte- fatti reali formati da più componenti, forniti in più punti dell’impianto stesso mediante assemblaggio con operatore umano o robotico. Ne discende la possibilità di poter avere molteplici varianti di prodotto finito.

Software

L’impianto è gestito, a livello di configurazione delle macchine, gestione della produzione, gestione degli ordini e dello storico da un sistema M.E.S. (Manufacturing Execution System), aperto e modificabile ed aggiornabile dall’utente.

È presente un pacchetto software per la visualizzazione in simulazione 3D di layout industriali comunque complessi, che funge anche da ambiente di progettazione e sviluppo di nuove applicazioni in Realtà Virtuale. Il pacchetto software può anche realizzare il Digital Twin, ovvero può riprodurre in Realtà Virtuale tutto quanto avviene sull’impianto reale.

È dotato di un plugin che è in grado di gestire i supporti usuali per la Realtà Virtuale (mediante Hololens o altro similare).

È dotato di un pacchetto software di tipo didattico che permette di intro- durre in modo graduale gli utenti meno esperti alla gestione dell’impianto, mediante l’utilizzo in simulazione di sistemi più semplici e meno strutturati funzionalmente.

È inoltre presente una app software in modalità cloud, in grado di attuare metodiche di Realtà Aumentata finalizzate alla manutenzione e alla ispezione in remoto dell’impianto, di fondamentale importanza per le finalità del centro.

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IIOT & DATA ANALYTICS

L’applicazione dell’Edge Computing nell’IIoT è estremamente promettente, in quanto consente una distribuzione e decentralizzazione delle logiche, oltre che dei dispositivi – a livello di campo e a livelli superiori nella piramide d’au- tomazione – coinvolti nel processo produttivo, in grado di supportare inte- razioni in tempo reale e tecniche di data analytics completamente scalabili.

Particolare interesse riveste il tema dello sviluppo di tecniche di protezione delle reti che devono essere validate su dati reali e specifici dei dispositivi IIoT usati nell’Industria 4.0, consentendo di identificare le minacce più rile- vanti per tali sistemi. Il Laboratorio è dotato di soluzioni d’avanguardia per la protezione delle infrastrutture digitali e offre la possibilità di sviluppare e validare innovative tecniche di rilevamento. Tra queste: l’identificazione in tempo reale di malware e terminali compromessi tramite tecniche di intelli- genza artificiale volte a profilare e contrastare la diffusione di botnet, l’iden- tificazione in tempo reale di anomalie specifiche del contesto Industria 4.0 tramite l’analisi del traffico di rete.

Per quanto riguarda la creazione e gestione di una blockchain regionale, avvalendosi della capacità di calcolo e di storage fornita dalle dotazioni hardware del Laboratorio, sarà implementato il primo nodo di una blockchain regionale. A tale nodo potranno poi associarsi altri nodi, ad esempio mante- nuti dalle università e dalle aziende consorziate, col supporto del perso- nale del Laboratorio. Ciò permetterà di allestire e fornire una piattaforma blockchain regionale, capace di offrire la certezza che i dati rimangano sul territorio regionale, e capace di offrire una riduzione dei costi di utilizzo rispetto alle blockchain pubbliche. Tale infrastruttura potrà essere usata da parte di PMI, enti e istituzioni regio- nali ed extra-regionali per progetti nell’ambito Industria 4.0 e non solo, secondo canoni di utilizzo stabiliti dal Laboratorio.

Per la parte di Data Analytics, nel Laboratorio sono disponibili modelli di elaborazione basati su algoritmi di Machine Learning e tecniche di deep learning che permetteranno di integrare approcci nuovi all’analisi del dato in modalità predittiva e di diagnostica applicabile in contesti di Industria 4.0 (dalla manutenzione predittiva dei macchinari, all’analisi dei consumi energetici, etc.).

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CYBERSECURITY

Il Laboratorio ha una dotazione hardware e software in grado di supportare sia attività di ricerca e sviluppo che la fornitura di servizi per la protezione delle reti, delle infrastrutture digitali e dei dati, con particolare riferimento ai servizi per il monitoraggio di eventi cyber e la prevenzione di intrusioni.

Le dotazioni hardware e software del Laboratorio implementano sistemi di Security Information and Event Management (SIEM) per il monitorag- gio delle infrastrutture digitali di enti ed aziende, il rilevamento di incidenti cyber e la risposta tempestiva.