La programmazione industriale comprende la programmazione dei dispositivi di controllo, governo e acquisizione nei processi industriali, ovvero la programmazione della logica di controllo in linea e fuori linea, delle macchine a controllo numerico e dei sistemi robotici. La programmazione della produzione industriale comprende, invece, la creazione e il monitoraggio di un programma di produzione che coordina le risorse, i processi produttivi e di approvvigionamento e la capacità produttiva di un'azienda. Con l’avvento dell’Industria 4.0, il confine tra questi due mondi diventa evanescente e la programmazione industriale diviene una disciplina che, attraverso l’integrazione verticale ed orizzontale dei processi industriali, diviene uno strumento indispensabile per operare all’interno dell’azienda. Il laboratorio di programmazione industriale di focalizza sulla gestione gerarchica delle attività di monitoraggio e controllo dei processi produttivi. A livello teorico vengono analizzate le tecniche e gli strumenti per la raccolta, elaborazione e trasferimento dei dati di produzione tra i differenti livelli gerarchici: dal campo (Industrial Internet of Things - IIoT), alla gestione della linea (Manufacturing Operation Management - MOM), alla gestione delle commesse (Enterprise Resources Planning - ERP). A livello sperimentale si applicheranno le nozioni teoriche alla programmazione e monitoraggio di un sistema produttivo, progettando le missioni di lavoro di robot collaborativi e mobili sulla base degli ordini di produzioni derivanti dalle commesse disponibili nel sistema ERP. L'insegnamento intende fornire le competenze di base per la programmazione delle lavorazioni a 5 assi, delle stampanti 3d e dei robot, comprendendo le varianti di collaborative robot e mobile robot. Vengono approfondite le conoscenze relative alla programmazione delle risorse di produzione mediante integrazione con la funzione di pianificazione dei sistemi ERP.

Lo studente acquisirà conoscenze specifiche sulla programmazione di macchine per le lavorazioni a 5 assi, le stampanti 3d open source, i robot industriali e la programmazione della produzione. Lo studente dovrà essere in grado di identificare le principali istruzioni del codice di programmazione delle macchine e di modificare il codice in funzione delle necessità. Lo studente dovrà essere in grado di utilizzare software CAM per la programmazione delle macchine e la generazione del codice per il controllo numerico e l’integrazione con software ERP per la programmazione della produzione. Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding): 1. acquisire le competenze di base per affrontare le problematiche di programmazione di controlli industriali per macchine utensili, stampanti 3d e robot; 2. acquisire una conoscenza e una comprensione dei principali strumenti di simulazione delle operazioni che possono essere svolte da macchine utensili, stampanti 3d e robot industriali; 3. acquisire le competenze di base per affrontare le problematiche di programmazione della produzione in ambito Industria 4.0, raccogliendo e analizzando i dati provenienti dalle macchine ed integrandoli nei livelli gerarchici superiori di Manufacturing Operation Management (MOM) e Enterprise Resources Planning (ERP). Conoscenza e capacità di comprensione applicate (applying knowledge and understanding): 1. comprendere la struttura del codice ISO per la programmazione delle macchine a controllo numerico e delle stampanti 3d di tipo “open”; 2. imparare generare e modificare all’occorrenza il codice ISO di programmazione dei controlli numerici e delle stampanti 3d di tipo “open”; 3. comprendere la struttura del linguaggio di programmazione dei robot industriali; 4. imparare a modificare all’occorrenza il codice di programmazione dei controlli numerici; 5. conoscere l’utilizzo di strumenti di simulazione di tipo CAM per la virtualizzazione delle operazioni compiute dai controlli numerici e la generazione del codice di controllo delle macchine; 6. utilizzare gli strumenti di programmazione e di simulazione dei robot all’interno di un processo produttivo; 7. monitorare e controllare le risorse produttive sulla base della pianificazione ERP. Autonomia di giudizio (making judgements): 1. essere in grado di valutare la correttezza del codice di programmazione di una macchina utensile, una stampante 3d o un robot industriale; 2. essere in grado di valutare la correttezza delle traiettorie e delle operazioni generate dalla programmazione di un controllo numerico; 3. essere in grado di valutare la rispondenza della pianificazione ERP con l’attività delle risorse produttive; 4. utilizzare la letteratura tecnica appropriata a supporto delle attività ingegneristiche. Abilità comunicative (communication skills): 1. capacità di interloquire in modo critico con gli operatori macchina; 2. capacità di redigere una documentazione tecnica relativa alla programmazione di controlli numerici; 3. capacità di presentare, comunicare, discutere gli argomenti trattati nel corso. Capacità di apprendere (learning skills): 1. capacità di consultare la documentazione tecnica relativa a differenti linguaggi di programmazione dei controlli numerici per comprendere come programmare ed eseguire operazioni simili; 2. Lo studente svilupperà le capacità di apprendimento attraverso lo studio individuale degli argomenti trattati durante il corso. Inoltre, l'analisi delle diverse problematiche che si possono presentare nella programmazione dei controlli numerici e della produzione potrà essere affrontata con discussioni di gruppo; 3. lo studente avrà l'opportunità di approfondire conoscenze relative a specifici linguaggi e software per la programmazione dei controlli numerici e della produzione consultando i testi specializzati e il materiale che il docente potrà fornire durante il corso.

Si considerano acquisite le competenze dei corsi precedenti del piano di studi con particolare riferimento ai seguenti insegnamenti: - Fondamenti di disegno tecnico industriale e CAD; - Elementi di Tecnologie e Sistemi di Lavorazione; - Fondamenti di Sistemi Informativi Aziendali e IoT; - Fondamenti di gestione della produzione; -Laboratorio di Automazione industriale.

La prima parte del programma (30 ore) prevede i seguenti argomenti: 1. Controllo numerico di stampanti 3d di tipo “open” - Introduzione alle tecniche di fabbricazione additiva - Il processo di estrusione da filamento termoplastico; - La configurazione di una stampante 3D e i principali parametri di processo; - Il codice ISO di programmazione di una stampante 3D di tipo "open". 2. Controllo numerico di macchine utensili - Richiami relativi al linguaggio ISO di programmazione delle macchine utensili; - Programmazione CAM delle lavorazioni a 5 assi. La seconda parte del programma (30 ore) prevede i seguenti argomenti: 3. Programmazione dei robot / cobot / mobot - Richiami sulla robotica (cinematica, dinamica, sicurezza) ; - Linguaggi di programmazione dei robot; - Strumenti di simulazione dei robot; - Monitoraggio delle variabili robotiche. 4. Gestione integrata delle risorse robotiche - Monitoraggio e controllo delle variabili di campo; - Gestione delle variabili di produzione (Manufacturing Operation Management); - Pianificazione delle risorse produttive (Enterprise Resources Planning).

Sono previste lezioni in aula per 30 ore ed esercitazioni pratiche di laboratorio in gruppi per le restanti 30 ore. I laboratori, che occupano la gran parte del tempo, sono organizzati presso la sede Torino e prevedono l'utilizzo di macchine a controllo numerico a 3 e 5 assi, stampanti 3d e robot industriali / collaborativi / mobili. I laboratori consentiranno agli studenti di imparare come generare o modificare il codice di programmazione di una macchina utensile a 5 assi, di una stampante 3D di tipo open e di un robot / cobot / mobot industriale. Inoltre gli studenti potranno sperimentare l’interfacciamento delle variabili utilizzate nei diversi livelli gerarchici della piramide dell’automazione ISA-95.

Le slide in formato .pdf utilizzate a lezione sono messe a disposizione agli studenti iscritti all’insegnamento sul Portale della Didattica. Il docente potrà fornire materiale didattico aggiuntivo. Testi consigliati per approfondimenti: F. Grimaldi, Manuale delle Macchine Utensili a CNC, Hoepli, 2007. H. B. Kief, H. A. Roschiwal, K. Schwarz, The CNC Handbook: Digital Manufacturing and Automation from CNC to Industry 4.0, Industrial Press Inc, 2021. S. Jeschke, Industrial Internet of Things Cybermanufacturing Systems, Springer, 2017. M. Ben-Ari, F. Mondada, Elements of Robotics, Springer Nature, 2017.

Slides;

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Elaborato scritto individuale;

Exam: Written test; Individual essay;

... L'esame finale è volto ad accertare l'acquisizione delle conoscenze sulla programmazione dei controlli numerici e della produzione industriale. L'esame finale si compone di due parti: - una prova scritta sugli argomenti trattati a lezione; - una discussione con valutazione della relazione tecnica relativa alle esercitazioni di laboratorio. La prova scritta si compone di 5 o 6 domande aperte e 4 o 5 domande a risposta multipla o semplici esercizi di programmazione della produzione. La prova scritta ha una durata di circa 2 ore. La valutazione della prova scritta si ottiene come somma dei punteggi ottenuti per ogni esercizio e quesito. Durante la prova scritta, lo studente non potrà utilizzare alcun testo o appunto, se non espressamente indicato dal docente. Sarà necessario utilizzare una calcolatrice scientifica per la risoluzione degli esercizi. La relazione tecnica sulla programmazione dei controlli numerici svolta durante le esercitazioni di laboratorio deve essere consegnata almeno una settimana prima dell'inizio della sessione d'esame. La relazione tecnica è finalizzata alla valutazione delle competenze degli studenti attraverso il lavoro di gruppo nella programmazione di macchine utensili, stampanti 3d e nelle attività di programmazione della produzione industriale. La prova scritta concorre alla definizione del voto finale per un massimo di 24 punti su 30. Il voto è integrato dalla valutazione della relazione tecnica per un massimo di 6 ulteriori punti. In caso di voto massimo (30 su 30), la lode è attribuita a discrezione del docente.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.