Diapositiva 1

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Unioncamere Toscana
CNA TOSCANA
Confartigianato Impr. Toscana
Regione Toscana
CISL Toscana
UIL Un.Reg. Toscana
CGIL Toscana
I trend tecnologici nel settore della nautica da
diporto Metodologia di monitoraggio
Presentazione Convention Hall Pad E Ore 10.00
SEATEC - 5 Rassegna internazionale di tecnologie
e subfornitura per la cantieristica navale e da
diporto MARINA DI CARRARA SABATO 3 FEBBRAIO 2007
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I trend tecnologici nel settore della nautica da
diporto SEATEC, 3 febbraio 2007 Andrea
Bonaccorsi Facoltà di Ingegneria, Università di
Pisa
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Indice Le caratteristiche della tecnologia della
nautica da diporto La metodologia dei trend
tecnologici Le principali tendenze Casi di studio
a tecnologie critiche
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• Caratteristiche di base della tecnologia
• nella nautica da diporto
• In questo settore la tipologia costruttiva di
  barca non pone problemi strutturali
  particolarmente delicati.
• Il volume non è un parametro di performance, la
  velocità può essere ottenuta con opportune
  motorizzazioni, il costo complessivo non è sempre
  un vincolo stringente.
• Le barche da diporto non sono progettate in
  funzione del numero di ore o giorni di acqua,
  perché è noto che stazionano in porto per gran
  parte dellanno.

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• Il peso non è un vincolo, quindi non è
  strettamente necessario essere sofisticati è
  sufficiente aumentare i coefficienti di sicurezza
  nelle attività di fascettatura delle strutture.
• La nautica da diporto raggiunge prestazioni
  estreme nella customizzazione e nella
  integrazione degli interni per clienti. Si tratta
  di prestazioni che sono perfettamente
  compatibili, tuttora, con un approccio
  artigianale.
• Invece che ricercare soluzioni costruttive o
  impiantistiche originali, i costruttori di
  nautica da diporto si affidano a soluzioni
  consolidate per poi spingere allestremo la
  ricerca di integrazione degli interni.

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• Conseguenze
• Livello di investimento in ricerca e sviluppo
  (RS) inferiore al livello ottimale per un paese
  leader mondiale
• Approccio artigianale alla progettazione e alla
  produzione
• Frammentazione delle visioni tecnologiche e
  delle previsioni delle minacce competitive
• Possibile debolezza rispetto ad approcci
  progettuali integrati da parte di paesi
  concorrenti
• Rapporto con le università tutto da sviluppare

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• La metodologia dei trend tecnologici
• Obiettivi
• dotare il sistema delle imprese e il sistema
  pubblico di una visione condivisa del futuro
  tecnologico e breve e medio termine per
  facilitare il dialogo e la collaborazione
• avere un metodo di lavoro per le decisioni
  pubbliche di supporto alla ricerca e alla
  innovazione
• Problemi da risolvere
• bilanciare costi e qualità
• ottenere informazione rilevante ma anche
  visione laterale delle tecnologie
• Approccio proposto
• combinare giudizi di esperti con informazione
  secondaria (database)
• usare strumenti avanzati di text mining e
  clustering
• approccio graduale prima sperimentazione

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Team di lavoro Team di lavoro Team di lavoro Team di lavoro Team di lavoro
 
Responsabile Scientifico Esperti senior Esperti Technology Intelligence Operatori Junior Operatori Junior
 
Esperti delle imprese  
 
Esperti universitari  
 
Riunioni Visite aziendali  
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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SCAFO (HULL) Struttura (Structure) Test
(Tests) Materiali (Materials) Aspetti generali
di design (General design aspects) MACCHINARI
(MACHINERY) Sistema idraulico (Pyping
system) Sistema propulsivo (Propulsion) Motore
principale e generatori (Main engine
generators) Attrezzatura di coperta (Deck
equipment) AUTOMAZIONE (AUTOMATION) Controllo
(Control) Navigazione (Navigation
system) Monitoraggio (Monitoring) Comunicazioni
(Communication) INTERNI (INTERIORS) Arredamen
to design (Furnishing design) Materiali
(Materials) Wellness (Benessere) Illuminazione
(Lighting) Pulizia (Cleaning) Sanitari
(Sanitary fittings) SISTEMA VELICO (SAIL
SYSTEM) Albero (Mast) Crocette
(Spreadings) Sartiame (Rigging) Boma
(Boom) Vele (Sails) Avvolgitori
(Winches) ALTRO (ADDICTIONAL
FUNCTION) Intrattenimento (Entertainment) Sicure
zza (Safety) Sistema di qualità (Quality system)
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• Le fonti di dati
• (a) Compendex
• database bibliografico per il settore
  ingegneristico e tecnologico.
• Contiene abstract e references tratti da oltre
  5000 riviste, conferenze, rapporti tecnici e
  pubblicazioni professionali in ambito
  internazionale a partire dal 1970.
• Approssimativamente circa 500.000 nuovi record
  sono aggiunti ogni anno al database da oltre 175
  discipline relative allingegneria. Gli
  aggiornamenti sono settimanali.

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• (b) Sci Finder Scholar
• riferimenti di oltre da 9.500 pubblicazioni
  attualmente pubblicate
• informazioni brevettuali pubblicate da più di 50
  autorità in materia
• maggiori scoperte scientifiche dal 1900 ad oggi
• ultime innovazioni scientifiche, non appena sono
  pubblicate, (aggiornate quotidianamente)
• brevetti recenti (aggiornati ogni due giorni)

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Pubblicazioni Compendex con keyword
fireproofing OR fire resistance OR fireproof
n 2089
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(No Transcript)
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fire protection OR fire resistance OR
firing of materials OR fires OR structural
panels OR walls structural partitions OR
refractory materials OR heat resistance OR
flame retardants OR fireproofing OR
composite materials n 495
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(No Transcript)
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• Modelli matematici e simulazione del
  comportamento
• La navigazione ed il controllo della barca
  dipendono da un grande numero di parametri,
  descrivibili come grandezze fisiche dinamiche. In
  particolare, sulla barca agiscono forze in acqua
  (venti, maree, correnti) la cui natura è
  ampiamente conosciuta.
• La previsione del comportamento attraverso la
  costruzione di modelli matematici e la loro
  soluzione numerica con software di simulazione è
  di grande aiuto nella progettazione di sistemi di
  controllo, quali gli stabilizzatori e il sistema
  di posizionamento dinamico.
• Ciononostante lindustria della nautica da
  diporto italiana, che ha posizioni di leadership
  mondiale, dipende largamente da tecnologie
  importate per queste funzioni.
• Secondo alcuni esperti solo i sistemi di pilota
  automatico sono prodotti in Italia, mentre la
  ricerca universitaria non sembra attiva su larga
  scala con contributi originali.

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• Modelli matematici e simulazione del
  comportamento
• Si possono ipotizzare iniziative avanzate, ad
  esempio
• la creazione di borse di dottorato industriali,
  finanziate da imprese di cantieristica e
  destinate a ingegneri brillanti interessati ad
  applicare tecniche nuove allindustria nautica
• il lancio di schemi di incentivazione per le
  imprese che assumono dottori di ricerca, sotto
  forma di sgravi fiscali, già presenti nella
  normativa nazionale, con copertura su strumenti
  regionali.
• Un tema a parte è costituito dalla ipotesi di
  costruzione di una galleria del vento come
  infrastruttura sperimentale al servizio della
  nautica.

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• Progettazione manutentiva
• Concetti come design to maintenability o
  design to accessibility sono in gran parte
  sconosciuti. La pianificazione delle manutenzioni
  è modesta, le problematiche di accesso fisico ai
  siti da ispezionare e sostituire sono sovente
  complicate, i costi elevatissimi.
• Si tratta di trasferire allindustria nautica una
  serie di metodiche, mutuate delle industrie
  aeronautica, chimica e nucleare, per incorporare
  la manutenzione come criterio progettuale fin
  dallinizio della attività progettuale e
  realizzativa.
• Questo approccio implica la redazione di un
  manuale di manutenzione caratterizzato da una
  descrizione dettagliata che, in modo completo ed
  esaustivo, riporta tutte le operazioni ordinarie
  e straordinarie necessarie per garantire il
  corretto e affidabile funzionamento
  dell'imbarcazione.

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• Leghe di alluminio
• La costruzione di yacht interamente in alluminio
  è considerata una frontiera della progettazione
  nautica.
• Allestero USA) è già largamente diffusa la lega
  di alluminio. Ciò rappresenta una importante
  minaccia competitiva. Il vantaggio dellalluminio
  si sostanzia in una riduzione media di peso del
  40 a parità di proprietà di resistenza
  meccanica.
• Rispetto alluso dellalluminio, lindustria
  nautica non ha ancora sfruttato appieno la
  possibilità di riconcettualizzare per intero la
  progettazione.
• I costruttori di barche nel passare
  dall'utilizzo dell'acciaio a quello
  dell'alluminio, hanno semplicemente cambiato i
  materiali ma hanno mantenuto le medesime
  tecnologie. Le stesse strutture, tipologie e
  soluzioni costruttive dellacciaio sono state
  utilizzate per lalluminio, senza cambiare la
  filosofia di progetto.

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• Leghe di alluminio
• Infatti lalluminio ha proprietà di lavorabilità
  nettamente superiori rispetto allacciaio, per
  cui offre grandi vantaggi allorquando la
  progettazione strutturale è svolta fin
  dallinizio e in modo integrato nella prospettiva
  di utilizzo di questo materiale.
• Allo stesso tempo l'alluminio presenta alcune
  criticità
• - la saldatura in alluminio è più critica
  rispetto a quella dell'acciaio a causa dell'alta
  reattività con l'ossigeno e delle caratteristiche
  degli ossidi che si formano
• - si presentano vari problemi strutturali di
  resistenza a fatica
• - esistono problemi di incompatibilità
  elettrica tra materiali che, se non correttamente
  scelti, potrebbero dare luogo a coppie galvaniche
  in grado di innescare rapidi fenomeni di
  corrosione.

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• Materiali compositi
• Una opportunità scarsamente sfruttata dalle
  imprese consiste nella realizzazione in composito
  non delle parti strutturali dello scafo, ma di
  componenti complessi da collocare ai piani
  superiori delle barche (pensiline, passerelle di
  discesa a terra, ponti di attracco, boccaporti
  apribili, martinetti, componenti mobili e per la
  automazione di operazioni di movimento, alberi
  della vela).
• Ciò consentirebbe il risparmio di numerosi
  chilogrammi di peso, nella parte alta
  dell'imbarcazione, migliorando il problema
  dellabbassamento del baricentro della barca.

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• Integrazione dei sistemi di controllo di bordo
  (co-design, data fusion)
• I sistemi di controllo delle barche sono
  numerosi e specializzati. Tradizionalmente essi
  vengono sviluppati da imprese diverse, ciascuna
  delle quali inserisce a bordo le proprie
  soluzioni realizzando lintegrazione nelle fasi
  finali di prova e installazione.
• In gran parte dei casi non si procede ad una
  progettazione integrata e sistemica, e non
  esistono disegni di insieme.
• Ciò si traduce nella sovrapposizione di quadri
  elettrici e nella creazione di fasci di cavi, la
  cui allocazione fisica nelle strutture viene
  realizzata in modo scarsamente pianificato.
• Inoltre lassenza di una responsabilità unica per
  la integrazione dei sistemi rallenta o impedisce
  linserimento di soluzioni più avanzate, il cui
  significato tecnologico ed economico non è
  giustificato per singoli sistemi o sottosistemi,
  quali soluzioni in fibra ottica o soluzioni
  wireless.

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Integrazione dei sistemi di controllo di bordo
(co-design, data fusion) Le conseguenze di
questa attitudine sono particolarmente
negative (a) per la funzionalità dei
sistemi - interferenza dei segnali -
duplicazione dei segnali - ridondanza dei
segnali (b) per le operazioni di controllo da
parte degli operatori (capitano, equipaggio) -
carenze nella ottimizzazione ergonomica della
presentazione dei segnali alloperatore - falsi
allarmi - scarsa attenzione a problematiche di
sicurezza ( c) per le implicazioni
strutturali - sovraccarico di peso nei cavi
elettrici - ingombro - eccessivo
riscaldamento - difficoltà a definire standard
di sicurezza di sistema (es. situazioni di
emergenza) - difficoltà nella accessibilità per
la manutenzione
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• Integrazione dei sistemi di controllo di bordo
  (co-design, data fusion)
• Se si considerano nuovi sviluppi tecnologici, le
  direzioni promettenti sembrano essere quella
  della fusione dei dati (data fusion).
• In riferimento al data fusion, le tecnologie
  informatiche (algoritmi, linguaggi e software)
  sono disponibili e hanno trovato applicazioni
  significative in ambito militare e di grandi navi
  per il controllo integrato dei sistemi.
• Tuttavia ladattamento di queste tecnologie alle
  barche da diporto richiede sviluppi
  significativi, a causa dei vincoli specifici
  (equipaggio di piccole dimensioni, ingombro
  minimo).

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• Monitoraggio integrato
• Si tratta di procedere allo sviluppo di sistemi
  sensorizzati in grado di monitorare in continuo
  l'andamento di tutte le informazioni relative
  allo stato e al comportamento della barca. Al
  contrario di quanto appena descritto,
  attualmente, l'impiantistica di bordo è
  caratterizzata da uno sviluppo scoordinato senza
  che sia mai stata messa in atto una radicale
  opera di riprogettazione integrata.
• Il caso più importante riguarda il monitoraggio
  integrato a fini di sicurezza, cioè la
  possibilità che il sistema di bordo possa essere
  diagnosticato e controllato prima che eventi
  dannosi si possano verificare attraverso il
  controllo in real time dei componenti e la
  prevenzione dei guasti.

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• Monitoraggio integrato
• Uno degli obiettivi dei costruttori di barche è
  quello di poter disporre di un sistema che,
  analizzando una serie di dati provenienti da una
  barca sensorizzata, sia in grado di riconoscere
  il parametro allarmante e visualizzarlo in
  plancia di comando attraverso un display che
  seleziona solo le informazioni importanti,
  secondo criteri ergonomici avanzati.
• Allo scopo di ottenere sia il controllo di stato
  che la previsione dei guasti, si tratta di
  produrre un ripensamento integrale del sistema di
  bordo, tra cui soprattutto
• sensoristica per motori e fumo
• videosorveglianza
• bussola elettronica
• controllo della velocità (nave, venti)
• ecoscandaglio
• GPS
• autopilota.

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• Tecnologie wireless
• Le tecnologie wireless possono trovare
  applicazione sia nelle comunicazioni interne al
  sistema barca, sia tra la barca e lambiente
  esterno, in particolare con la rete satellitare.
• Le soluzioni wireless devono risolvere problemi
  non facili relativi a
• protocolli di comunicazione
• interferenza tra segnali
• compatibilità elettromagnetica
• schermatura.
• Tali tecnologie sono ampiamente disponibili anche
  se, ad oggi, non esistono sistemi integrati in
  grado di eliminare o ridurre sostanzialmente le
  connessioni via cavo e sostituirle con
  connessioni wireless. Le problematiche di
  interferenza e compatibilità, vista la
  compresenza di segnali diversi in uno spazio
  ristretto e corto, sono significative.