L’obiettivo dell’insegnamento è quello di contribuire alla formazione dell’ingegnere moderno, capace di approfondire le tradizionali discipline tecniche e integrarle in una visione di Sistema chiamato a svolgere importanti funzioni nella società. I Sistemi Aerospaziali moderni sono caratterizzati da un grado di complessità elevato, principalmente imputabile alle molteplici interrelazioni fra gli elementi costituenti il sistema e alla sua collocazione nel quadro dei sistemi ingegneristici globali oltreché alla complessità tecnica dei singoli elementi. Il corso si propone nello specifico di fornire agli allievi i concetti e gli strumenti necessari per l’analisi e la gestione del rischio e del costo associati ai sistemi aerospaziali, incluso il ruolo del sistema di supporto logistico integrato e della problematica della certificazione del prodotto/processo, necessari alla loro operatività. Il corso si propone dunque di sviluppare nell’allievo una mentalità multidisciplinare e critica, e le capacità di formulazione e risoluzione dei problemi connessi alla progettazione e alle operazioni dei sistemi aerospaziali. Le competenze acquisite sono funzionali a supportare e favorire l’inserimento dell’allievo in un contesto professionale di alto profilo, sia nell’industria e nei centri di ricerca sia in contesti operativi, in ambito aerospaziale e nei settori affini.

Il corso ha l’obiettivo di sviluppare nell’allievo una mentalità multidisciplinare e critica, attraverso un percorso di apprendimento mediante il quale l’allievo matura le conoscenze di base (tecniche e trasversali) sui rischi e i costi e sul supporto logistico integrato dei sistemi aerospaziali, e sviluppa le capacità di formulazione e risoluzione dei problemi connessi alla loro realizzazione e operatività in un contesto globale. Ci si attende che l’allievo acquisisca le conoscenze relative a: • metodi di analisi dei rischi e dei costi; • approcci per la gestione e il controllo dei rischi; • soluzioni per il supporto logistico dei sistemi aerospaziali; • metodi di certificazione di prodotto e processi. Le competenze acquisite costituiscono la base per lo studio di applicazioni di interesse pratico, attraverso le quali l’allievo sviluppa le capacità di: • impostazione del problema ingegneristico; • ricerca, sviluppo e analisi delle soluzioni; • valutazione e scelta della soluzione ottimale nel quadro del contesto globale. Al termine del corso, è importante che l’allievo abbia costruito un solido bagaglio culturale che comprende: • conoscenza delle metodologie per l’analisi del rischio nelle diverse fasi del ciclo di vita del prodotto aerospaziale; • conoscenza delle metodologie per l’analisi del costo nelle diverse fasi del ciclo di vita del prodotto aerospaziale; • conoscenza degli elementi del supporto logistico e integrazione degli stessi nel contesto della missione da svolgere; • capacità di valutazione dell’impatto dei fattori di rischio e di costo sui sistemi aerospaziali; • la conoscenza di regolamenti e standard per la certificazione della sicurezza di sistemi aerospaziali; • conoscenza dei metodi di valutazione e scelta di soluzioni progettuali diverse; • applicazione delle conoscenze a casi di interesse pratico di progettazione di sistemi e sottosistemi aeronautici e spaziali; • estensione delle conoscenze a casi innovativi e soluzioni avanzate, nell’ottica di sviluppo futuro del settore aerospaziale. Le abilità sviluppate nel corso sono funzionali all’inserimento dell’allievo nel contesto professionale, in particolare per supportare alcune delle attività dell’ingegnere sistemista aerospaziale: • valutazione del rischio associato alle diverse fasi di sviluppo del sistema aerospaziale, e del rischio associate alla fase operativa; • valutazione del costo del programma di sviluppo e dei costi operativi associati al prodotto aerospaziale e al suo supporto logistico durante tutta la vita operativa; • valutazione delle attività necessarie per la certificazione della sicurezza; • impostazione e sviluppo di studi di trade-off di soluzioni progettuali per i diversi aspetti che concorrono alla operatività del sistema aerospaziale; • definizione delle logiche decisionali nel contesto applicativo di riferimento. Ai fini dell'autonomia di giudizio e delle abilità comunicative, si stimolerà l'allievo chiamandolo a: • svolgere semplici applicazioni progettuali sui temi in oggetto; • stimare rapidamente gli ordini di grandezza dei valori numerici che ragionevolmente l'ingegnere si deve attendere nei principali casi di riferimento; • curare la proprietà di linguaggio e conoscere la terminologia tecnica internazionale, in particolare quella inglese.

È necessario che gli allievi che accederanno a questo corso abbiano una buona conoscenza dei sistemi aerospaziali e delle discipline di base dell’ingegneria. Per quanto riguarda gli aspetti matematici si richiede di aver acquisito i concetti dell’analisi e della statistica.

Introduzione al concetto di Sistema Aerospaziale come integrazione di più sistemi ed elementi. L’Ingegneria Sistemistica come approccio e metodo di progetto e gestione. L’analisi del rischio include: la gestione del rischio a livello di programma di sviluppo, la valutazione dei fattori di rischio a livello sistema e missione, l’integrazione delle analisi di affidabilità e sicurezza nella progettazione del sistema e della missione. Si fornisce la base teorica per la trattazione delle problematiche dell’affidabilità e della sicurezza, con richiami di statistica e la definizione delle suddette caratteristiche. Si presentano i metodi in uso nel settore aerospaziale per l’integrazione dei requisiti di affidabilità e sicurezza nel progetto aerospaziale (concetti di ridondanza, tolleranza ai guasti, riduzione dei rischi, distribuzione delle funzioni, etc.) e le tecniche per la valutazione dell’affidabilità e della sicurezza, fra cui HFA, FMECA, HSIA, e FTA. Si tratta, inoltre, il tema della dimostrazione e della gestione di affidabilità e sicurezza in accordo con le normative vigenti (AC 25.1309, SAE ARP 4754, SAE ARP 4761) con specifico riferimento allo sviluppo del sistema avionico e del relativo software (RTCA DO 178C e DO 254). Infine, vengono dati cenni sulla gestione della sicurezza nel processo di sviluppo di sistemi aerospaziali (Safety Management System) e sulla Qualità (AS9100, SixSigma). L’analisi dei costi include: la definizione delle diverse voci di costo che costituiscono l’onere dell’intero ciclo di vita del prodotto aerospaziale, dai suoi costi di sviluppo e produzione fino a quelli operativi e di dismissione, per i diversi segmenti di prodotto. Vengono presentate le metodologie di stima del costo più idonee nelle diverse fasi di sviluppo del prodotto aerospaziale (per analogia, parametrica e bottom-up), e i metodi di stima parametrica utilizzate per la valutazione del costo del ciclo vita durante le fasi iniziali del progetto. Vengono fornite le tecniche per lo sviluppo delle equazioni di stima del costo (CERs) in accordo con le linee guida degli enti internazionali di riferimento (GAO, DoD e NASA Cost Estimating Handbook). Le analisi di rischio e costo sono messe in relazione ai concetti di disponibilità, manutenibilità, e supporto logistico integrato al sistema. In particolare, il supporto logistico integrato prevede la progettazione e pianificazione di attività e mezzi di supporto in grado di garantire la disponibilità e la corretta operatività del sistema.

Il corso si sviluppa attraverso una serie di lezioni ed esercitazioni. Le lezioni sono volte a fornire agli allievi le conoscenze relative ai metodi e agli strumenti di analisi e gestione dei fattori di rischio, costo, e logistica. Le esercitazioni hanno l’obiettivo di supportare la comprensione degli argomenti trattati a lezione, estendendo e applicando le conoscenze acquisite a casi di interesse, definiti nell’ambito dei sistemi sia aeronautici sia spaziali. Di norma per le esercitazioni in aula, gli allievi devono prevedere, nell'ambito dei crediti assegnati, un lavoro personale a casa per completamenti.

Poiché questo modulo di insegnamento è una particolare sintesi di molti aspetti della sistemistica aerospaziale, è stato sviluppato del materiale didattico apposito che non coincide con un unico testo disponibile sul mercato. Le fonti vengono richiamate laddove applicabile, e vengono consigliati testi per eventuali approfondimenti. La maggior parte del materiale è fornito in lingua inglese. Lezioni: le copie delle diapositive utilizzate a lezione, vengono messe a disposizione agli studenti iscritti all'insegnamento sul portale della didattica. Esercitazioni: i testi dei temi proposti e quanto utile per la soluzione degli stessi vengono messi a disposizione degli studenti sul portale della didattica. Le dispense del corso, a cura dei docenti, sono caricate in forma draft sul portale della didattica prima dell’inizio della lezione di riferimento. Se necessario, i docenti si riservano di aggiornare e sostituire il file caricato, segnalando opportunamente la sostituzione del file sul portale. Le dispense sono fornite in lingua inglese. Riferimenti bibliografici: • NASA Systems Engineering Handbook, NASA SP/2007-6105 Rev 1 • Project planning and implementation, ECSS-M-ST-10C_Rev.1 • O’Connor P.D.T., Practical Reliability Engineering, Wiley & Sons • Chiesa S., Affidabilità, Sicurezza e manutenzione nel progetto dei sistemi, Clut • Wertz J.R., Larson, W.J., Reducing Space Mission Cost, Space Technology Library, Microcosm Press • Kritzinger D., Aircraft System Safety Assessments for Initial Airworthiness Certification, Woodhead Publishing, 2016.

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;

Il livello di preparazione del candidato sarà valutato sulla base del raggiungimento degli obiettivi, coerentemente con i risultati di apprendimento attesi, in termini di conoscenza acquisita sul contesto applicativo e sui sistemi oggetto del corso, e di capacità critica e autonoma di elaborazione e applicazione delle conoscenze. L’esame consiste in una prova orale della durata indicativa di 20 minuti in cui l’allievo sarà chiamato a rispondere ad alcune domande sul programma svolto a lezione ed esercitazione.

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria;

Il livello di preparazione del candidato sarà valutato sulla base del raggiungimento degli obiettivi, coerentemente con i risultati di apprendimento attesi, in termini di conoscenza acquisita sul contesto applicativo e sui sistemi oggetto del corso, e di capacità critica e autonoma di elaborazione e applicazione delle conoscenze. L’esame consiste in una prova orale della durata indicativa di 20 minuti in cui l’allievo sarà chiamato a rispondere ad alcune domande sul programma svolto a lezione ed esercitazione.