Cicli produttivi e innovazione tutto di tutto

Cicli produttivi e innovazione

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

Lezione n. 19 dell’ 8/11 stano roberto

Nanotecnologie

L’importanza delle nanotecnologie.
Le nanotecnologie saranno quelle che marcheranno il nostro secolo, siamo ancora all’inizio ma in un futuro abbastanza prossimo si pensa che cambieranno il modo di intendere la produzione e l’evoluzione delle tecnologie stesse.
Le nanotecnologie come le biotecnologie sono considerate tecnologie abilitanti, in altre parole tecnologie in grado di pervadere tutti i campi che fanno da supporto ad altri settori industriali e addirittura portare alla scomparsa di interi settori industriali; nessun paese industrializzato può rimanere fuori dall’evoluzione delle nanotecnologie
Le nanotecnologie riguardano la creazione di meccanismi, sistemi, materiali, dispositivi, tramite il controllo della materia a scala nanometrica, compreso lo studio stesso della materia a scala nanometrica cioè del manometro: miliardesima parte del metro: 10-9 m.
Le nanotecnologie prevedono due aspetti fondamentali:

lo studio della materia a livello nanoscopico
l’utilizzo della materia a livello nanoscopico per creare nuovi materiali, nuovi sistemi.

Il manometro come unità di misura vale all’incirca quattro volte il diametro di un atomo, parliamo quindi di un aggregato di atomi quindi di molecole, impossibili da vedere neanche con un microscopio elettronico, infatti non si ha un approccio diretto a ciò che succede a livello nanoscopico ma si studiano gli effetti dei processi. Metodo indiretto di studio. Per esempio li più moderno microchip misura circa 250 nanometri di lato, oppure per avere un manometro dobbiamo allineare 10 atomi di idrogeno oppure 1 molecola di zucchero oppure 1 milione di nanometri stanno in una testa di spillo.
Non a caso nanotecnologie è una parola plurale in quanto non esiste una sola disciplina che studia le nanotecnologie, infatti se ne occupano l’elettronica, la fisica, la chimica, la microelettronica, la biologia, l’ingegneria, infatti ad ora non esiste un corso di laura in nanotecnologie proprio per le diverse competenze che interagiscono, i fisici… ciascuna disciplina si occupa di un settore “range” in base alla dimensione. I chimici che studiano soprattutto i singoli atomi, i biologi le molecole e i fisici o ingegneri che studiano si sistemi composti da un gran numero di molecole.
Con la sinergia di queste discipline si possono inventare nuovi materiali, modificare le proprietà dei materiali esistenti e creare nuovi materiali da affiancare alla tavola periodica degli elementi.
Le nanoscienze
Le nanoscienze sono il frutto dello studio delle nanotecnologie, un esempio in cui la tecnologia viene prima sella scienza. Essa ci permetterà di produrre nanostrutture talmente complesse da poter essere equiparate alla materia vivente. Il fine ultimo delle nanotecnologie è fare ciò che fa la natura, naturalmente questo ha scatenato anche polemiche di tipo etico-sociale per le grossissime potenzialità di questa disciplina.
Le nanotecnologie danno vita ad un insieme di processi chimici e fisici mediante i quali molecole e gli atomi danno luogo a un materiale la cui utilità dipenderà dalla misura in cui la sintesi consente di ottenerlo in forme, quantità e qualità adatte al suo impiego economico e funzionale. Al momento siamo ancora all’inizio dell’evoluzione tecnologica e si stanno costruendo gli strumenti tecnologici per passare dal nano al macro così da poter essere impiegati nella realtà.
Le nanotecnologie ci permettono di modificare un agglomerato di più atomi lavorando in un “range” che va da 1 a 100 nanometri. Il paradigma fondamentale delle nanotecnologie è l’approccio bottom up. I modi per modificare le proprietà della materia sono essenzialmente due, o top down o bottom up: il primo metodo di studio si basa sul raffinamento successivo dei vari stadi della materia, si passa dal più grande al più piccolo, come ad esempio si fa nel campo della microelettronica. Questo procedimento ha evidenziato un limite in quanto non si riesce a scendere fino al livello molecolare. Si è capito invece che procedendo al contrario, cioè bottom up si può arrivare a costruire qualcosa a livello macroscopico partendo dallo studio degli aggregati di atomi.
Oggi c’è quest’ unanime consenso sulle potenzialità delle nanotecnologie tutti i paesi a più elevato grado tecnologico investono miliardi di euro all’anno soprattutto Giappone, Stati Uniti ed Europa. Siamo agli inizi quindi di una nuova ondata tecnologica che è iniziata agli inizi degli anni 90 e che è una di quelle ondate che Condratev(?) chiamava le onde lunghe oppure momenti di distruzione creatrice proprio perché si sta completamente passando ad un sistema tecnologico completamente nuovo che può vanificare tutto quello che c’è stato fin ora.
Le nanotecnologie ci hanno dato gli strumenti più piccoli per giocare con la natura cioè gli atomi e le molecole, giacche ciascuna cosa è fatta con atomi e molecole per cui la possibilità di creare nuove cose appare illimitata.
A differenza di altre tecnologie generalmente si da una data unica e storica della nascita delle nanotecnologie che è il 29 dicembre 1959.
Nel 1986 fu pubblicato uno dei testi base sul quale sono basati tutti gli studi successivi, scritto da Moley che ha ricevuto il premio nobel per la scoperta del fullerene.
Questo è una struttura molecolare fatta di atomi di carbonio. Il carbonio è presente in natura o sottoforma di diamante o sottoforma di grafite, la loro differenza che a livello macroscopico è molto evidente dipende semplicemente da come a livello tridimensionale si organizzano gli atomi del carbonio, quindi a seconda di come si dispongono gli atomi nello spazio si possono avere a livello macroscopico delle cose completamente diverse. Facendo degli esperimenti col carbonio è venuta fuori una struttura completamente diversa, che non era ne grafite ne diamante ed è stata chiamata fullerene. Dopodiché negl’anni novanta c’è stato un ulteriore premio nobel e a Zurigo (in questo ha investito essenzialmente l’ IBM) sono stati messi a punto due strumenti base sia per lo studio sia per la manipolazione degli atomi quindi per creare qualcosa di veramente nanoscopico sono la FM e la FTM.
Un altro studioso della nonotecnologia se ne è venuto fuori con tutti i problemi che avrebbero potuto creare le nanotecnolgie, quindi prima ha patentato la possibilità di costruire dei congegni e poi ha iniziato a vedere che c’era la possibilità che questi congegni nanostrutturati potevano autoreplicarsi. Quindi questo studioso partendo dal presupposto che la natura è fatta da strutture nanoscopiche come il DNA, le proteine, i cloroplasti, gli organelli che servono a far funzionare le cellule sono degli atomi che sanno come mettersi insieme e che hanno poi delle funzioni predefinite, si autoreplicano, senza alcun intervento dell’uomo, quindi hanno la capacità di sapere come si devono mettere fra di loro per svolgere poi una certa funzione.
Quindi lui aveva immaginato che l’uomo, una volta appropriatosi degli strumenti giusti, poteva manipolare la materia per fare dei congegni con determinate funzioni a livello nanoscopico che avessero anche la capacità di autoreplicarsi; a questo punto ha iniziato a presupporre ipotesi fantascientifiche e a chiedersi cosa sarebbe successo se questi autoreplicanti avessero iniziato a ribellarsi contro il mondo o se fossero caduti nelle mani sbagliate. Tutto questo a creato polemica, nel senso se effettivamente potesse essere pericolosa, tutto questo è fantascienza e rimane tale anche se oggi siamo in grado di produrre delle molecole che si autoaggregano, ma una cosa è dire molecole che si autoaggregano e una cosa è dire replicanti che vanno contro l’uomo.
Poi in Giappone alti studiosi hanno osservato i primi nanotubi di carbonio anche qui facendo esperimenti col carbonio più o meno nelle stesse condizioni in cui è stato sperimentato il fullerene sono stati notati questi nanotubi di carbonio che rappresentano uno dei prodotti più importanti delle nanotecnologie perché per esempio molto si sta puntando sui nanotubi di carbonio come mezzo per stoccare l’idrogeno, vedremo che l’idrogeno è considerato il vettore energetico del futuro anzi che il petrolio.
Uno dei tanti problemi dell’idrogeno è che non si riesce a stoccarlo, ed ecco che con i nanotubi di carbonio l’idrogeno andrebbe benissimo. (stoccare vuol dire conservare, immagazzinare).
Dopodichè dal 2004 in poi la rivoluzione delle nanotecnologie è iniziata, quindi oggi ci troviamo all’inizio di questa rivoluzione nanotecnologica.
A seconda di come è arrotolato il nanotubo se in una certa direzione o in un altra può cambia completamente le proprie proprietà. Oggi non si sa ancora bene come applicare i nanotubi fatti in un modo o nell’altro, considerando che per esempio fatto in un modo è isolante e fatto in un altro è conduttore.
Il fullerene come dicevamo è stato importante perché ha dato l’impulso agli studi di tutto il resto e si è visto che effettivamente il fullerene come altre strutture a livello nanoscopico può cambiare le proprie proprietà a seconda dell’aggiunta di altri atomi oltre al carbonio, quindi a seconda di quello che noi facciamo con la struttura la si può far diventare conduttrice, resistente, più rigida, più flessibile, quindi possiamo giocare con la materia.
Addirittura si è visto che il fullerene può svolgere funzioni di superconduttore, se riusciamo a trovare i superconduttori abbiamo risolto il problema energetico, poiché hanno resistenza zero, non disperdono energia quindi siamo in grado di produrre 100 e di utilizzare 100, questo verrebbe dire che abbiamo risolto gran parte dei problemi.
Inoltre è anche possibile inserire nel fullerene delle molecole diverse e quindi cambiare ulteriormente le proprietà sia del fullerene sia della molecola, come trasportare la molecola che abbiamo all’interno in altri sistemi.
Una delle applicazioni che stanno stuzzicando gli scienziati è quella di utilizzare i nanotubi di carbonio come arti integranti di circuiti, quindi nel campo dell’elettronica, a livello nanoscopico; bisogna dire che il campo dell’elettronica è uno di quelli maggiormente interessati allo sviluppo delle nanotecnologie, primo perché ha i soldi per farlo secondo perché è arrivata al punto che con le tecnologie normali non può più rimpicciolire i circuiti oggi esistenti, però è necessario rimpicciolire i circuiti oggi esistenti per metterci dentro più informazioni.
Uno dei problemi da risolvere era quello non di costruire i microcip ma di collegare le patri del microcip che a questo punto diventerebbe nanocip con dei sistemi a livello nanoscopico, quindi non si potrebbero più utilizzare i filamenti metallici, che sarebbero troppo grossi, per cui si è pensato di rientrare nell’ambito del carbonio che si è visto essere degli ottimi conduttori oppure visto che ci sono i nanotubi che possono essere o resistenti o conduttori potrebbero essere usati per esempio da interruttori cosa che fanno ovviamente i transistor, che ovviamente sono troppo grandi per entrare nei nanocip.
I nanotubi costituiscono un prodotto delle nanotecnologie indubbiamente di grandissimo interesse perché si è visto che questi hanno delle proprietà intrinseche particolari tali che possono essere applicati in tutti i settori, andando a sostituire i materiali tradizionali, risparmiando e offrendo un’efficienza maggiore in applicazioni determinate. Perché lo stesso nanotubo può essere più resistente dell’acciaio o più flessibili di materiali che soffrono di limiti di flessibilità; a seconda di come è fatto il nanotubo possiamo quindi utilizzarlo per qualsiasi applicazione infatti possiede delle proprietà fantastiche rispetto alla resistenza, alla torsione, all’elasticità e alla trasmissione del calore.

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

Lezione n° 21/22 10/11/2005
PARTE A & B

Il petrolio è una miscela di idrocarburi naturali, liquidi, solidi e gassosi e si presenta a temperatura ambiente come liquido denso,oleoso,infiammabile,di colore giallastro-nero.Fino a che il petrolio c’ era e non si sapeva cosa farne era una risorsa poco sfruttata al massimo veniva utilizzato per produrre calore e questo è andato avanti fino a quando è stato messo a punto il processo di raffinazione che ci consente di sfruttare il petrolio grezzo ed ottenere così dei prodotti effettivamente utilizzabili (combustibili carburanti e materie prime).Il processo di cui stiamo parlando prende il di distillazione frazionata (topping poiché i prodotti vengono portati verso l’alto) e nel 1990 sono stati messi a punto gli altri due processi alla base sia del processo di raffinazione sia della petrolchimica ovvero il cracking e reforming e da questo momento in poi il petrolio è diventato la risorsa alla base dell’economia mondiale.

Idrocarburi:
si dividono in due grosse famiglie gli alifatici (vuol dire comunque grassi) e gli aromatici (perché hanno un odore aromatico).Gli aromatici sono una famiglia di idrocarburi che sono caratterizzati da un anello aromatico composto da sei atomi di carbonio (composti ciclici) che prende il nome di benzene.Inoltre questi composti presentano proprietà differenti dagli altri poiché sono caratterizzati da questa struttura a forma di esagono con degli elettroni delocalizzati e per questa ragione i legami non sono fissi ma si spostano all’interno.Gli altri composti si dividono essenzialmente a catena aperta ed a catena ciclica (non hanno nulla a che vedere con gli aromatici).I composti a catena lineare o aperta si dividono a loro volta, a seconda del tipo di legame che si instaura tra carbonio-carbonio.Per capire facilmente come si dispongono gli atomi possiamo prendere in esempio una collana di perle dove queste rappresentano gli atomi di carbonio. A seconda di come si dispongono e si legano gli atomi di carbonio possiamo avere diversi composti (alcani,alcheni,alchini etc.).Per questa ragione gli idrocarburi si possono suddividere in saturi ed insaturi.Saturo significa che tutti i possibili legami che il carbonio può contrarre sono occupati da idrogeno.Il carbonio per ottenere la stabilità può effettuare al massimo quattro legami con composti differenti (ad esempio il metano,il più piccolo idrocarburo è composto da un solo atomo di carbonio e quattro di idrogeno).Come prima accennato a seconda del legame che si crea tra due atomi di carbonio otteniamo composti differenti quali alcani (legame singolo),alcheni (legame doppio) ed alchini (legame triplo) e di conseguenza cambiando la struttura mutano anche le proprietà (capacità di reagire, punto di ebollizione etc.).
Il valore intrinseco del petrolio greggio è legato alla sua composizione vale a dire al variare della quantità di alcani, alcheni, alchini presenti nella sua struttura,alla lunghezza delle catene,alla disposizione nello spazio degli stessi ed in base ad altri fattori. A temperatura ambiente al variare della lunghezza della catena idrocarburica, gli idrocarburi saranno allo stato liquido, solido e gassoso (anche lo stato influenza il costo del petrolio infatti se prevalgono idrocarburi più leggeri sarà più costoso mentre se prevalgono quelli più pesanti viceversa poiché richiedono più trattamenti).

La ricerca del petrolio:
Si parte con studi geologici, geofisici e geochimica per determinare la conformazione delle rocce e quindi individuare aree possibili. I metodi di prospezione geologica comprendono i metodi sismici (tramite esplosioni creare dei sismi), metodi elettrici, metodi magnetici, metodi geotermici.
Nel momento in cui si trova un giacimento petrolifero inizia la perforazione primaria cui segue poi la fase dell’estrazione.Fondamentale per estrarre il petrolio è la spinta dei gas che esistono nel giacimento (estrazione primaria).Prima o poi questi gas terminano e si passa così al secondo stadio di estrazione (estrazione secondaria) dove si iniettano dei gas all’ interno del pozzo per aumentare la pressione e far così fuoriuscire altro petrolio e questo di conseguenza implica dei costi maggiori.Se continua ad esserci del petrolio all’interno del pozzo assorbito dalle pareti e ci si trova davanti ad una situazione che porterebbe portare a vantaggi economici si passa all’estrazione terziaria dove si utilizzano tensioattivi che “lavano” le rocce. Solitamente si arriva all’ estrazione secondaria facendo rimanere il pozzo aperto con possibilità di estrazione futura.Oggi si è pensato di utilizzare l’anidride carbonica, prodotta dalla combustione di combustibili fossili, come gas da iniettare all’interno dei pozzi di petrolio (vedi estrazione secondaria) traendo così un vantaggio economico ma anche un vantaggio sociale poiché come ben sappiamo l’anidride carbonica è una delle maggiori cause del conosciutissimo effetto serra (protocollo di Kioto).Il processo di estrazione richiede un flusso costante di energia affinché ad esempio la trivella venga messa in azione.Il petrolio presente in un pozzo di solito è accompagnato dalla presenza di elementi volatili e di acqua salina (presenza di sali) che deve essere in qualche modo eliminata. Esistono diversi tipi di petrolio che sono classificati a seconda dell’origine o a seconda della composizione degli idrocarburi che lo costituiscono e può essere a base paraffinica, a base naftenica, o base mista (presentano differenti costi). Altri fattori che influenzano il prezzo d’acquisto del petrolio greggio sono la sua densità, legata alla concentrazione e alla qualità degli idrocarburi esistenti, e la presenza di zolfo. Dopo il processo di estrazione vi è l’eliminazione dei gas (idrocarburi volatili) attraverso la combustione degli stessi, la sedimentazione di materiale estraneo quali sabbia, fango, sali, ed eventualmente l’eliminazione dell’acqua salina. Il prodotto ottenuto dopo queste operazioni post-estrattive si trasporta attraverso oleodotti, oppure navi cisterne in raffinerie dove viene trasformato o in prodotti petroliferi utilizzabili direttamente (carburanti, combustibili, etc), oppure in prodotti intermedi o sottoprodotti che successivamente vengono elaborati in stabilimenti petrolchimici (materie plastiche).
Le lavorazioni che avvengono in una raffineria prevedono processi di frazionamento del greggio attraverso la distillazione frazionata o topping (separazione degli elementi che compongono il greggio), processi di trasformazione o conversione di frazioni petrolifere provenienti dalla distillazione primaria (cracking, reforming, polimerizzazione, alchilazione, etc) ed infine processi di purificazione dei prodotti (eliminazione zolfo). Dal petrolio si possono ottenere carburanti, combustibili, lubrificanti, oppure materie prime per industria chimica. A seconda dei prodotti finali si scelgono i vari trattamenti da effettuare, si modificano i parametri di processo, si seleziona la materia più adatta. Oltre allo zolfo e all’acqua salina, il petrolio potrebbe contenere metalli pesanti che potrebbero creare problemi alle caldaie o ai processi successivi, quindi si effettua un processo di depurazione.

Parentesi su classifiche di produzione e consumo di petrolio:
il petrolio è concentrato nelle mani di poche potenze per lo più paesi instabili, come l’Iraq. Questo rende instabile anche tutta l’economia di tutti quei Paesi consumatori, come ad esempio l’Italia, che nel momento in cui le risorse petrolifere termineranno si bloccheranno poiché 1) hanno creato un’ economia basata per lo più sul petrolio 2) non posseggono sufficienti fonti energetiche alternative come il carbone, sabbie di bitume etc. Fine parentesi
Il prodotto che maggiormente da più guadagno alla raffineria è la produzione di benzine e distillati liquidi leggeri,sui quali si effettuano processi di aggiustamento delle molecole per aumentare la qualità del prodotto finito (questo molte volte è in opposizione al settore della petrolchimica poiché si limita ad utilizzare questi processi non per produrre ad esempio benzine di qualità ma materiali finiti di tipo sintetico).I processi di conversione e di trasformazione hanno il duplice scopo di aumentare la resa in distillati liquidi leggeri, e di migliorare la qualità dei prodotti.

La colonna di topping:
E’ una colonna in cui avviene un processo fisico che prende il nome di distillazione frazionata.Si parte dal basso della colonna dove è situato il petrolio greggio con eventualmente del vapore e riscaldiamo con temperature pari a 380-400 gradi in maniera tale che i componenti del miscuglio passino allo stato liquido. Dopodiché si passa nella colonna e man mano che il prodotto diventa liquido, e passa poi allo stato di vapore, la miscela inizia a salire.Il vapore ad un certo punto,salendo nella colonna, arriva in una zona dove la temperatura è più fredda rispetto a quella iniziale ed iniziano a cadere gli elementi più pesanti.In questo modo si crea una nuova miscela d’idrocarburi più pesanti che si deposita sul fondo. Nel frattempo il resto del miscuglio iniziale continua a salire e nella risalita, a temperature sempre inferiori, i diversi elementi, costituenti il miscuglio (eterogeneo) iniziale, cadono ritornando allo stato liquido ed originando così nuove ulteriori miscele.Quindi al variare della temperatura nella risalita corrispondono differenti frazioni precisamente 5 per ogni miscela iniziale.Le frazioni non hanno una ben definita composizione chimica ma sono a loro volta dei miscugli d’idrocarburi che possono cambiare per composizione, qualità e per altre caratteristiche.Partendo da queste frazioni si effettuano tutti i processi di raffinazione secondaria.Della parte che rimane sul fondo, vale a dire quella più pesante, fanno parte la paraffina, le cere, l’asfalto etc. e ancora si trova l’olio combustibile, quell’ elemento che si trova alla base della produzione dell’energia elettrica.Nella parte più alta troviamo i gas di petrolio quali gli idrocarburi da 1 a 4 atomi di carbonio.

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

Prodotti Petroliferi:
si classificano in base al peso molecolare ossia in base al punto di ebollizione e si hanno prodotti petroliferi quali gas in condensabili (metano), gas liquefacibili (gpl), distillati leggeri per uso petrolchimico (VIRGIN NAFTA), benzine per motori, benzine solventi ed idrocarburi aromatici singoli, combustibili per aviogetti, cherosene, gasolio per motori diesel, olii lubrificanti, paraffina, olio combustibile, bitume e coke di petrolio. Fino a qualche anno fa bitume e coke di petrolio erano considerati rifiuti ma oggi a causa della crisi dovuta alla scarsità di risorse si cerca di utilizzare tali prodotti (esempio pet-coke, sabbie bituminose).

Continuazione:
Dopo la distillazione possiamo prendere il residuo e lavorarlo per trasformarlo in prodotto utilizzabile e vendibile. Una delle operazioni che è possibile effettuare è quella che si dice distillazione sottovuoto. Come ben sappiamo il residuo è composto dalle molecole più pesanti, quindi la cosa più facile per renderlo utilizzabile sarebbe quella di spezzarlo in molecole più semplici attraverso il processo che prende il nome di cracking, ma non è così. Infatti, può essere effettuata una seconda distillazione che a differenza della prima avviene sottovuoto. Mettendo il residuo sottovuoto riusciamo a far diminuire la temperatura di ebollizione delle sostanze presenti nello stesso (se lo dovessimo fare a temperatura normale i costi sarebbero elevatissimi). Questo processo è regolato dalla formula PV=nRT (legge dei gas perfetti). Facendo rimanere costante il volume facciamo diminuire la pressione e di conseguenza diminuisce la temperatura. Questo processo di abbassamento di temperatura ci rende più facile il processo di frammentazione delle molecole più complesse in molecole più semplici ottenendo così nuove frazioni. Effettuando una certa separazione si arriva all’olio combustibile.Per quanto riguarda invece le frazioni più leggiere per ottenere prodotti di qualità effettuiamo il processo detto di reforming mentre dal cracking si ottiene il cosiddetto gas di cracking fondamentale per la petrolchimica. Il gas di cracking può essere a sua volta suddiviso in idrogeno, metano, alcheni quelli che hanno numero di carboni due, tre e quattro (etilene, propilene e butilene). In seguito si possono unire i gas rendendoli allo stato liquido oppure fare reazioni, alchilazioni, isomerizzazioni etc. Un’altra cosa che si fa è la desolforizzazione, ovvero si elimina lo zolfo. Quello che però più ci interessa per la petrolchimica è lo steam-cracking ovvero quella operazione di rottura eseguita in presenza di vapore d’acqua ad alta temperatura della virgin-nafta. Da questa rottura otteniamo le olefine (alcheni) ma anche idrogeno. Possiamo dividere i processi di raffinazione in primari (topping), ed in secondari (cracking catalitico, idro-cracking, reforming catalitico, alchilazione, polimerizzazione ed isomerizzazione). PRECISAZIONE: Il reforming ed il cracking possono essere effettuati attraverso via termica o attraverso catalizzatori.

REFORMING:
il processo che serve a cambiare la struttura delle molecole per esempio serve a cambiare gli idrocarburi “n” in “iso” oppure ad aumentare la concentrazione di prodotti aromatici, fondamentali anch’essi per la petrolchimica.

Le materie prime che servono per la petrolchimica sono le olefine leggere, che derivano dal cracking della virgin-nafta, ed una famiglia di aromatici (benzene, toluene e xilene) che deriva dal processo di reforming. Abbiamo visto dunque che sia il reforming che il cracking servono anche per produrre benzine di qualità o per cambiare da “n” in “iso”, quindi a seconda di come spingiamo la reazione possiamo produrre o benzina di qualità, o materia prima per la petrolchimica.

INDUSTRIA PETROLCHIMICA:
solo il 4% del petrolio oggi è utilizzato per produrre materie plastiche ovvero polimeri sintetici. La petrolchimica parte dalla virgin-nafta. La petrolchimica fa parte della industria chimica che si divide in chimica di base primaria, ed in chimica secondaria o chimica fine o delle specialità. L’industria chimica di base comprende le produzioni di grandi volumi di prodotti differenziati e non differenziati come i prodotti organici ed inorganici, le materie plastiche, gli elastomeri, le fibre sintetiche ed i concimi chimici. L’industria secondaria è volta alla produzione di beni intermedi indifferenziati, ma a bassi volumi, o di beni differenziati e ad alto valore aggiunto. (pitture, inchiostri, detersivi, saponi etc).I prodotti petrolchimici (prodotti intermedi) sono alla fine prodotti di base per altri settori chimici. Ad esempio prodotto petrolchimico è l’etilene, questo poi sarà lavorato e trasformato da un altro settore chimico in pet, che a sua volta sarà trasformato in bottiglie da altri. La petrolchimica, che fa da tramite tra il mondo delle materie plastiche e quello della raffineria, si occupa di poche materie prime quali: metano, le olefine leggere (etilene, propilene) gli aromatici.

DIFFERENZA TRA RAFFINERIA E PETROLCHIMICA:
Esistono differenze a livello di struttura,di obiettivi,di costi.innanzitutto quando parliamo di petrolchimica parliamo di prodotti che sono composti singoli e puri.Nella raffineria invece si producono frazioni. Nella petrolchimica il reforming ed il cracking sono processi che servono a produrre prodotti intermedi, mentre nella raffineria a produrre prodotti finiti.nella petrolchimica abbiamo degli impianti poco flessibili e specializzati e di dimensioni e capacità ridotte mentre gli impianti delle raffinerie sono molto più grandi. I prodotti della petrolchimica sono ad alto valore aggiunto e gli investimenti per gli impianti sono 10/15 volte maggiori rispetto a quelli di una raffineria. I processi della petrolchimica sono generalmente coperti da brevetto sia per il procedimento che per i catalizzatori adoperati.

I fattori significativi da valutare per iniziare un processo petrolchimico

sono: reperimento della materia prima, esistenza di raffinerie, manodopera specializzata, mezzi finanziari, ricerca scientifica adeguata che porti al miglioramento della qualità del prodotto, presenza di un industria trasformatrice, dipendenza dall’andamento dei prezzi del greggio, concorrenza internazionale, necessità di costruire grossi impianti per economie di scala.

Continuazione industria petrolchimica:
L’industria petrolchimica si divide in due branche principali: quella alifatica (si origina da idrocarburi lineari) e quella aromatica (si occupa di benzene, toluene e cilene) a seconda delle materie prime di base. I prodotti di base sono gli idrocarburi olefinici, diolefinici, aromatici, metano ed idrogeno. I processi per ottenere le materie di base sono 1) lo steam-cracking della virgin-nafta che produce etilene, propilene, idrogeno, metano e butadiene 2) lo steam-cracking del gas naturale che produce idrogeno, acetilene, monossido di carbonio ed etilene 3) il reforming catalitico di opportune frazioni di petrolio produce benzene, toluene, cilene ed anche etilene. I prodotti finiti comprendono elastomeri, plastomeri, cosmetici, fertilizzanti, solventi, collanti, alcoli etc. l’industria petrolchimica usa circa il 7% del greggio totale.
All’inizio del processo petrolchimico abbiamo le materie prime (petrolio e gas naturale) che ci portano agli intermedi petrolchimici della prima generazione (olefine ed aromatici in particolare). Queste materie prime subiscono un processo che prende il nome di polimerizzazione (unione di più monomeri) ottenendo così i polimeri.Nello schema pag 405 dei fascicoli 15 e 16 però, oltre agli intermedi petrolchimici di prima generazione, ci sono anche quelli di seconda generazione.Questi intermedi di seconda generazione ci fanno comprendere che non tutti i polimeri finali derivano dalla olefina oppure dagli aromatici che abbiamo prodotto dalla petrolchimica.Ad esempio una delle olefine più importanti è l’etilene.Noi possiamo produrre il poli-etilene ottenendo così un polimero ma ancora, l’etilene potrebbe essere modificato o messo a reagire con altri elementi per ottenere poi ulteriori intermedi (di seconda generazione) i quali a loro volta saranno polimerizzati.Alla fine possiamo dire che le materie plastiche che utilizziamo per tutti i settori sono essenzialmente cinque che prendono il nome di “famiglia delle cinque grandi plastiche” e sono: il poli-etilene ad alta densità, il poli-etilene a bassa densità, cloruro di poli-vinile, poli-propilene, poli-stirene.Le ultime tre plastiche, sono state ottenute modificando il modo in cui le catene si dispongono tra loro ed agendo così sui processi di polimerizzazione.

ETILENE:è il più importante prodotto dell’ industria della petrolchimica ed è un gas avente la formula C2H4.E’il precursore per ottenere le materie plastiche.Noi possiamo avere i polimeri nel momento in cui, abbiamo dei monomeri che hanno il doppio legame che scindendosi, può dar vita a delle catene (polimeri) (l’etilene presenta il doppio legame tra i due atomi di carbonio).
Nel momento in cui abbiamo ottenuto i polimeri e li dobbiamo trasformare in prodotti finiti, dobbiamo aggiungere delle altre sostanze dette additivi che ci daranno le proprietà finali del prodotto finale (es. coloranti).Questo prodotto finale sarà poi lavorato per produrre tavoli, bottiglie, bicchieri etc.

Alcuni trend innovativi: 1) maggiore flessibilità dei prodotti petrolchimici (attualmente si utilizzano dei processi abbastanza selettivi perché devono produrre materiali di qualità es. virgin-nafta) e di conseguenza meno rigidità 2)aumentare l’integrazione tra petrolchimica e raffineria 3)accrescere la selettività dei processi ovvero partendo da a ottengo b senza sottoprodotti, senza scarti e facendo uscire il prodotto b con quelle determinate caratteristiche che interessano al mercato. Per flessibilità possiamo anche intendere un uso minore della virgin-nafta e l’ utilizzo di frazioni provenienti dalla colonna di frazionamento o topping di più basso valore come materia prima per arrivare al prodotto finito.

Continuazione:

Passando dai monomeri ai polimeri, passiamo dalla petrolchimica al settore delle materie plastiche.
In natura esistono polimeri? SI esistono, infatti,facciamo una distinzione tra i polimeri naturali e quelli sintetici. Esempi di polimeri in natura sono: l’amido, la cellulosa, il glicogeno, e gli zuccheri etc. Una delle prime materie plastiche che l’uomo è riuscito a sintetizzare era una modifica della cellulosa ovvero la celluloide.Possiamo sintetizzare in 7 fasi il ciclo di vita di un prodotto di plastica:
1)estrazione materie prime (petrolio grezzo o gas naturale) 2) raffinazione del petrolio o trasformazione del gas in etano, propano,etc 3) trasformazioni in altre sostanze chimiche organiche(per esempio etilene, propilene) 4) polimerizzazione(per esempio in polietilene, polipropilene) 5) stampaggio (in imballaggi, mobili,tessuti) 6)utilizzo da parte dei consumatori 7) smaltimento o riciclo.

Le materie plastiche non sono altro che polimeri sintetici che sono poiché hanno un elevato peso molecolare. Le materie plastiche sono a temperatura ambiente solide possono essere facilmente trasformabili con un aumento della temperatura (modificano la loro forma, questa è una pratica industriale). Se noi osserviamo un pezzo di plastica al microscopio ci accorgiamo che è composto da migliaia di catene (polimeri) che si intrecciano tra di loro. A seconda di come sono fatti i polimeri e di come si intrecciano(utilizzo dei catalizzatori,agendo su pressione e temperatura l’uomo può creare composti differenti) noi abbiamo a livello macroscopico delle materie con proprietà completamente diverse.

Monomeri e polimeri: i monomeri sono più reattivi (esempio doppio legame) e sono allo stato liquido o gassoso(etilene-gassoso) ed hanno un basso valore aggiunto rispetto ai polimeri.

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

Il processo di polimerizzazione:può avvenire secondo diversi meccanismi , di cui i principali sono la poliaddizione e la policondensazione. L’utilizzo dell’uno o dell’altro processo viene scelto a seconda del monomero di partenza e a seconda del polimero che vogliamo produrre.
La poliaddizione consiste in una reazione a catena molto rapida che avviene senza la formazione di sottoprodotti, il che rende la conduzione della reazione di sintesi semplice ed economica.
La policondensazione invece è più simile ad una reazione chimica di tipo classico con formazione di sottoprodotti ( es. piccole molecole d’acqua) e richiede tempi e costi molto più elevati rispetto al primo.
Si usa la poliaddizione per produrre le polioleifine (esempio polietilene). Per fare attivare una reazione ci sono più meccanismi uno di questi è l’utilizzo di catalizzatori. I più importanti sono:quello di Gigler-Natta (premio nobel italiano,padre delle materie plastiche) e i più moderni sono i metalloceni ( brevetto). (grado di polimerizzazione) Dal numero dei monomeri attaccati nella molecola dipendono le proprietà del polimero come la resistenza alla trazione,la durezza etc.
I polimeri si distinguono per:origine ovvero sintetici( derivano dal petrolio), naturali, artificiali (utilizzo di materia prima:il polimero naturale e poi l’uomo con dei processi modifica la struttura). Dal punto di vista tecnologico c’è una grande distinzione tra plastomeri (materie plastiche), elastomeri( materie elastiche) e fibre.La differenza tra questi dipende dal modo in cui si comportano quando sono esposte a trazione.Se noi sottoponiamo una materia plastica a trazione compiamo un processo irreversibile.Al contrario se esponiamo a trazione una materia elastica e la deformiamo questa ritornerà in seguito alla forma iniziale (deformazione reversibile).Nel caso delle fibre non provochiamo nessun effetto.
Un'altra classificazione è in base al comportamento rispetto al calore:in termoplastiche e termoindurenti.
Le termoplastiche sono quelle plastiche che mantengono la loro plasticità a caldo, induriscono per raffreddamento ed entro certi limiti possono essere riportati allo stato di plasticità iniziale.
Le termoindurenti, invece, diventano dure per azione del calore, cioè assumono una consistenza rigida permanente. Una volta formate non riprendono più la plasticità originale, anche se per successivo riscaldamento possono rammollirsi o alterarsi.
Un altro fattore di classificazione è la composizione e li possiamo suddividere in:omopolimeri (formati da uguali unità monometriche), copolimeri ( formati da 2 o più unità monometriche differenti), compositi ( formati da 2 componenti distinti di cui una di natura fibrosa).
Un altro fattore di distinzione è l’ utilizzo e li possiamo suddividere in: Commodities (rappresentano i prodotti di base) e gli Specilities (presentano particolari proprietà es. tecnopolimeri).
Ancora i polimeri possono essere lineari (non ci sono catene laterali), ramificati (esistono catene laterali, ma ci sono solo dei legami deboli tra le macromolecole) ed infine i reticolati (presenza di legami covalenti fra le diverse catene polimeriche).
In ultima analisi altri fattori che diversificano i polimeri sono le proprietà fisiche che sono: peso molecolare, grado di polimerizzazione, grado di cristallizzazione, temperatura di transizione vetrosa, densità etc.

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE
11/10 lez. N°5 cicli produttivi
L’IMPORTANZA DEL LIVELLO TECNOLOGICO

Continuiamo parlando di efficienza, efficacia e produttività in relazione alla tecnologia e al progresso tecnologico. Abbiamo detto che c’è una forte correlazione tra ciò che c’è tra efficienza efficacia e produttività di un qualsiasi processo produttivo. Abbiamo già detto cosa è la tecnologia ed è ovvio pensare che a seconda del livello della tecnologia cambierà l’efficienza, l’efficacia e anche la produttività perché cambierà il modo di correlare e di mettere insieme i fattori di produzione. In genere quando parliamo di produttività di tecnologia quindi di livello tecnologico e soprattutto per studiare quello che riguarda l’efficienza ci colleghiamo generalmente su alcuni fattori di produzione sono quelli più indicativi più significativi dal punto di vista economico, generalmente sono: il lavoro, il capitale e il materiale utilizzato. Ogni tecnologia ha un proprio “CICLO DI VITA DELLE TECNOLOGIE” vediamo che generalmente ciascuna tecnologia ha un particolare ciclo di vita con un andamento tipico che prevede essenzialmente 3 fasi:

dove la tecnologia è stata appena LANCIATA quindi non è ancora conosciuta
dove la tecnologia inizia ad essere perfezionata, conosciuta, a diffondersi quindi ad essere utilizzata, la fase dello SVILUPPO;
in fine il momento dell’OBSOLESCENZA della tecnologia stessa per la quale risulta conveniente cambiare la tecnologia con un'altra

tutto questo perché generalmente si raffigura la vita della tecnologia con una curva di questo tipo ad “S”

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

Una curva ad S dove possiamo mettere in ordinata le performance, quello che siamo in grado di ottenere dalla nostra tecnologia. E sulle ascisse l’impegno dove man mano che nel tempo aumentano i costi di produzione e c’è una corrispondenza con l’aumento della produttività, per cui nel momento iniziale in cui viene lanciata la tecnologia vediamo che man mano che la tecnologia si diffonde aumenta piano piano la performance della tecnologia stessa, questo perché? Perché all’inizio quando c’è una tecnologia nuova e non la conosciamo è necessario impiegare risorse sia finanziarie che umane per conoscere meglio la tecnologia, per perfezionarla e per fare in modo che poi una volta arrivata al massimo possa effettivamente avere un andamento più conveniente da un punto di vista anche economico, anche perché iniziamo ad impiegare poco per avere di più. Poi, ovviamente, ogni tecnologia ha un limite suo naturale, quindi arrivato ad un certo punto non possiamo più migliorare la tecnologia, perché ovviamente siamo arrivati a quel punto massimo di utilizzo della tecnologia stessa.
Quindi arriviamo a quel limite secondo cui possiamo definire infinita la vita della tecnologia stessa e conveniente l’introduzione di un’altra tecnologia, ricordiamoci anche che non sempre arriviamo alla fine naturale di una tecnologia per inseguire un’altra, ma ci sono altre serie di fattori che possono essere di natura economica, sociale a seconda di quello che è il momento a seconda di quelle che sono le condizioni del mercato, quindi la tecnologia ha un proprio andamento però non sempre arriviamo alla fine di un limite superiore per poi passare all’introduzione di un’altra tecnologia. A volte la tecnologia ha una vita predeterminata, nel senso che già prima di arrivare al limite noi sappiamo già che arrivati a un certo punto sarà più conveniente impiegare una nuova tecnologia più tosto che lo stesso prodotto, utilizzando materie prime diverse o utilizzando fattori di produzione diversi quindi sostanzialmente noi stabiliamo che è arrivato il momento di sostituire la tecnologia andando a vedere il rapporto tra i :

COSTI UNITARI / AUMENTO DELLA PRODUZIONE

La vita di una tecnologia:
Quindi questo è il rapporto che ci fa pensare se è arrivato il momento o meno di cambiare tecnologia o di poterla migliorare. E arriveremo a un limite minimo che al disotto del quale aumentando la produttività essa aumenta a spese dei costi unitari medi di produzione. Quindi esiste tutto un range, tutto un tempo, nel quale aumentiamo i costi e aumenta la produttività però i costi medi di produzione comunque risultano essere convenienti e oltre ad un certo punto possiamo aumentare la produttività utilizzando la stessa tecnologia però i costi sono talmente elevati che alla fine non vale la pena di utilizzare la tecnologia stessa, quindi un grafico del genere ci serve per valutare la convenienza di introdurre delle innovazioni tecnologiche.
( spiegazione curve ad “S”)
Nel momento in cui arriva una nuova tecnologia e sempre grazie a questi grafici, la curva ad “S”, questo fatto del miglioramento tecnologico lo mettiamo in relazione a quelle che sono le curve ad “S” delle due tecnologie, la nostra è quella che pensiamo di utilizzare al posto della nostra, quindi la nuova tecnologia entrante che dovrebbe andare a sostituirsi a quella preesistente. Le possibilità secondo le quali possiamo decidere che è giunto il momento che la tecnologia nuova è meglio di quella vecchia, rientra, essenzialmente, in due casi: se nelle ascisse mettiamo l’impegno inteso sia da un punto di vista organizzativo che finanziario quindi quello che noi spendiamo su quella tecnologia e nelle ordinate la performance, supponiamo di avere la nostra curva ad “S” quella in nero, quella è la nostra tecnologia iniziale, allora cosa può succedere? Può succede che arriva una seconda tecnologia con la quale noi possiamo essenzialmente raggiungere le stesse performance però con impegno minore, quindi a quel punto pensiamo che sia conveniente sostituire la tecnologia in uso con quella nuova, semplicemente perché l’impegno che noi dobbiamo mettere per ottenere lo steso è inferiore, oppure, la seconda motivazione che può subentrare per farti decidere di cambiare la tecnologia in uso, è che arriva una nuova tecnologia che è vero che parte da un livello superiore ma ci consente di aumentare l’impegno, però, quello che noi abbiamo a livello di performance è sicuramente superiore, per esempio: riusciamo ad ottenere prodotti qualitativamente migliori o introdurci in dei mercati diversi, quindi comunque avere dei risultati che non potremmo avere con la nostra tecnologia, pur spingendola al massimo. Quindi questi sono i due casi dove si può vedere come sostituire i la vecchia tecnologia con quella nuova. Continuando a parlare della tecnologia, l’altra volta ne abbiamo parlato da un punto di vista teorico, generalmente per poi poter valutare realmente EFFICACIA, PRODUTTIVITA’, EFFICIENZA il momento in cui sostituire la tecnologia stessa si fanno delle valutazioni di carattere più semplice, dal momento in cui consideriamo la tecnologia come un modo di impiegare i fattori di produzione secondo specifiche modalità. Quindi: che cos’è la tecnologia? L’abbiamo definita l’altra volta in vari modi da un punto di vista più pratico, quindi, per poterla valutare meglio, diciamo che la tecnologia non è altro che il modo di combinare i fattori di produzione secondo specifiche modalità. La tecnologia A sarà diversa dalla B perché mette i fattori di produzione, insieme in modo diverso per ottenere il prodotto. Generalmente soprattutto con le analisi economiche, quello che viene preso in considerazione come i fattori di produzione importanti sono il CAPITALE (K) e il LAVORO (L), ripeto non sono gli unici ma sono quelli più utilizzati per fare delle analisi più specifiche.
Nell’ambito dei fattori di produzione diciamo che il coefficiente di produzione non sono altro che le quantità di fattori occorrenti per ottenere una unità di prodotto, quindi in generale i fattori di produzione vengono utilizzati, combinati, attraverso la tecnologia per ottenere un prodotto, il coefficiente di produzione per ottenere una unità di prodotto, quindi questo ancora più specifico per fare delle comparazioni fra diverse tecnologie. Ovviamente, un’altra cosa importante da considerare è che l’entità dei singoli fattori di produzione, si può teoricamente sempre modificare nell’ambito della nostra tecnologia, abbiamo detto che ha un suo ciclo di vita, quindi per una singola tecnologia mettendo in relazione K e L possiamo giocare, ad esempio, un pò sul capitale un pò sul lavoro migliorare la tecnologia stessa, quindi modificare relativamente i due parametri all’interno di una tecnologia stessa. Considerati i due fattori di produzione, classici, possiamo definire la tecnologia come una FUNZIONE DI PRODUZIONE, abbiamo detto che è la modalità di mettere insieme i fattori, quindi essenzialmente una funzione. Funzione di produzione, che mi dice semplicemente qual è la combinazione più efficiente tra prodotto e mezzi impiegati nella produzione, quindi mi dice essenzialmente quali sono le combinazioni tecniche più efficienti tra quello che abbiamo impiegato e quello che abbiamo ottenuto. Però già a questo punto possiamo dire che se consideriamo la tecnologia come una funzione di produzione in relazione solo alle variabili K (capitale), L( lavoro) possiamo al massimo fare delle considerazioni, su produttività ed efficienza, spesso limitandosi a valutare i fattori di produzione K e L, andando a vedere produttività ed efficienza, si rischia di fare delle valutazioni sbagliate, o non complete, perché oltre all’efficienza di un processo è importante vedere l’ EFFICACIA gli obiettivi specifici da raggiungere in un determinato momento, per poter valutare l’efficacia del processo di una tecnologia dobbiamo considerare la tecnologia non più solo come funzione di produzione ma anche come sistema di variabili. In questo discorso dobbiamo inserire il PROGRESSO TECNOLOGICO, quindi se la tecnologia è una funzione di produzione ed è il modo più efficiente di combinare i fattori di produzione per ottenere un certo prodotto, il progresso tecnologico in questa visione non è altro che un modo più efficiente di combinare quei fattori di produzione, quindi una nuova tecnologia sarà migliore della precedente perché ha la possibilità di combinare i fattori in maniera più efficiente rispetto a quella precedente, quindi il livello della tecnologia determina il consumo dei fattori della produzione; ovviamente una tecnologia è tanto più efficiente, quando mi consente di ottenere lo stesso output impiegando meno input, quindi man mano che aumenta il progresso tecnologico, aumenta la produttività dei fattori di produzione, grazie al progresso tecnologico, che poi deriva dal progresso scientifico, (CAMBIAMENTO TECNOLOGICO), noi siamo in grado di operare questo cambiamento della funzione di produzione e quindi possiamo dire che il cambiamento può essere o incorporato ne Capitale o nel Lavoro e quindi o scorporato totalmente, se per esempio la tecnologia è completamente innovativa, quindi niente a che vedere con quella che abbiamo utilizzato, oppure possiamo dire che risparmiatore di lavoro o risparmiatrice di capitale a seconda se il miglioramento ci porta a risparmiare più un fattore rispetto all’altro, o viceversa, per cui possiamo schematizzare quella che è la funzione di produzione, quindi la tecnologia come:
Q = f ( K,L,t)
F è il modo di combinare K, L, t;
Q = OUTPUT
K = CAPITALE
L = LAVORO
T = TECNOLOGIA/TEMPO
T viene considerata o il tempo o la tecnologia perché in un momento X qualsiasi il livello tecnologico è definito, nel momento successivo, grazie al progresso tecnologico livello tecnologico, sarà diverso quindi ci sarà una tecnologia differente, per cui se ci riferiamo ad un determinato momento storico, ad un certo momento avremo un certo livello tecnologico, quindi la tecnologia è rappresentata dalla funzione di produzione. ( EFFETTO DELLE INNOVAZIONI) la funzione di produzione, le nuove conoscenze, determinano nuove funz. Di produzione quindi ognuna delle quali è migliore delle precedenti, in quanto, permette di ottenere la stessa quantità di prodotto con minore impiego di fattore, quindi è la relazione funzionale Output, input. Nel momento in cui parliamo di livello tecnologico, per es. di un paese, allora avremo una funzione che non è altro che un’aggregazione, delle funzioni di produzione, utilizzate in quel momento in quel paese, quindi alla fine la tecnologia considerata non sarà altro che la media delle varie tecnologie, quindi il livello tecnologico, sarà una media dei livelli tecnologici, di tutte le funzioni di produzione considerati. Quindi ovviamente, avremo una funzione, aggregata del livello tecnologico di un paese, andando a considerare, K, L, t, come il tempo, il prodotto nazionale e il lavoro impiegato, nella media delle tecnologie. Quindi da cosa può dipendere il progresso tecnologico, ovviamente, abbiamo considerato gli unici fattori K, L, però il progresso tecnologico, può dipendere dal cambiamento di vari fattori, come le materie prime nuove, l’utilizzo di sistemi gestionali, che intervengono nel mio processo produttivo, quindi nella mia tecnologia per ottenere maggiore produttività ed efficienza, e che devono comunque essere presi in considerazione, nel momento in cui facciamo la valutazione…. Se noi andiamo a schematizzare tutto questo discorso, e questo ci serve soprattutto per andare a comprendere l’aumento dell’efficienza o della produttività , possiamo mettere su un grafico le varie tecnologie, così come vediamo:

Nelle ascisse il Capitale e nelle Ordinate il Lavoro, che sono i due fattori di produzione che stiamo considerando, e disegniamo il grafico delle varie tecnologie che si susseguono nel tempo mantenendo costante il prodotto che si può ottenere con qualsiasi tecnologia o se è un aggregato con la media delle tecnologie, supponiamo di partire da t =0 dove abbiamo che per ottenere la quantità Q fissa, la nostra tecnologia si muove in questo modo, a seconda se utilizziamo K o L. in un momento successivo, ovvero in un miglioramento della tecnologia, con un progresso tecnologico, otterremo una nuova funzione di produzione, una nuova tecnologia, che mi da la stessa quantità di prodotto, Q di quella di prima che però ha un andamento diverso, vedete che man mano che c’è il progresso tecnologico, e quindi c’è il miglioramento della tecnologia la curva si muove sempre più verso l’origine degli assi, cosa vuol dire? Che per ottenere sempre lo stesso output noi impieghiamo meno K e meno L. alla fine cos’è il progresso? Un modo di risparmiare fattori di produzione per avere lo stesso output, un’altra cosa da considerare che man mano che le curve (isoquante: la stessa quantità di prodotto), man mano che ci avviciniamo verso l’origine degli assi migliora la tecnologia, non è detto che le curve debbano essere simmetriche rispetto agli assi, ma si possono spostare verso l’origine, accostandosi o verso l’asse delle x o delle y, ciò vuol dire che la tecnologia sarà più risparmiatrice di capitale o di lavoro. Questo discorso ci fa capire cos’è la tecnologia e come interpretare il progresso tecnologico, ma fino adesso abbiamo parlato solo di efficienza, ma lo studio di una tecnologia tramite una funzione di produzione mi dà una valutazione di quella che è l’efficienza, ma questo tipo di studi ha una forte limitazione, che è quello di non fornire misure funzionali della tecnologia o della proprietà dei prodotti ottenuti, o delle implicazioni interne ed esterne di quei processi o di quella tecnologia. Fino adesso abbiamo considerato quello che abbiamo quello che mettiamo, sempre in termini di abbiamo dato tanto per ottenere tanto, ma la qualità di quello che abbiamo ottenuto e di quello che abbiamo messo, non ce l’ha detto fino ad adesso nessuno. Per cui è importante andare a valutare la tecnologia anche come sistema di più variabili, quindi sistema di vari altri parametri, quindi non solo K, L, questo ci consentirà di guardare quello che è l’efficacia e andiamo a vedere quelle che sono le misure funzionali della tecnologia; misure funzionali che significa? Che sono misure qualitative, quindi se mi danno l’idea di altri aspetti, che per noi sono importatati in quel momento, per il tipo di mercato o per quello che è la nostra produzione, o per il momento in cui ci troviamo, e sono stati fatti vari tentativi per cercare, di dare un indicatore che potesse, comprendere sia l’efficienza produttiva sia la qualità l’efficacia di una tecnologia o di un processo produttivo, all’interno del quale usiamo la tecnologia. Si scelgono alcuni parametri da mettere in maniera sequenziale, per poi arrivare ad un indice unico, che ci consente di dire la qualità di un processo, da poter mettere a confronto con un’altra, questo sempre in merito al discorso dell’innovazione e del perché o del quando è opportuno innovare, quindi creare un qualcosa di nuovo, e sostituire quello che abbiamo. Per esempio sono stati scelti dei parametri considerati importanti in qualsiasi processo produttivo, come:

che insieme mi danno:
la Qualità del processo
l’affidabilità del processo:il mio processo non si ferma troppo spesso,

non ci sono molti guasti è efficiente.

la capacità del processo: inteso come uniformità di quello che noi

otteniamo,

poi l’efficienza del prodotto la possiamo ottenere combinando altri 2 parametri come:

la potenzialità reale: mi dice realmente quello che sono in grado di conseguire, abbiamo quello che è la teoria, cioè con questo processo noi in teoria possiamo ottenere tanto poi in realtà, a livello di tempo utilizzato dai macchinari.
la flessibilità: è un parametro molto importante soprattutto in questi ultimi anni, e che determina poi delle scelte importanti su come organizzare i processi produttivi ed è un parametro che essenzialmente mi dice quanto tempo ci vuole per modificare il mio processo affinché ottenere un mix, per es. di prodotti diversi da quelli che produco, quindi essere flessibili rispetto a quelle che sono le richieste del mercato.

( MANCA IL GRAFICO)
Aggregando questi due sub-indici, riusciamo ad ottenere un indice globale di qualità di processo, quindi alla fine riusciamo ad avere una misura reale di quella che può essere la qualità di un processo, quindi integrando si può avere l’indice della qualità intrinseca del processo stesso, come lo facciamo tramite dei grafici particolari detti monogrammi; vengono utilizzati anche in discipline scientifiche, vi spiego giusto come funziona, si riportano su questi assi i due sub-indici, o meglio i due parametri che voglio aggregare per poi avere un unico indicatore, per ciascuno di questi parametri si danno dei valori, calcolati in un certo modo e supponiamo di avere 3 tecnologie A;B;C; supponiamo che la tecnologia A abbia un certo valore di affidabilità e un altro di uniformità, su queste 2 rette, tracciamo una retta che congiunge i 2 punti, e otteniamo la mia A, e così per B e per C. dopo di che su questa linea che rappresenta l’aggregazione dei 2, andiamo a leggere i valori ottenuti, da A, B, e C. la stessa cosa la si fa con gli altri 2 parametri da aggregare, quindi questo lo chiamiamo QUALITA’ DEL PROCESSO dato dall’aggregazione di affidabilità e capacità del processo, e l’ EFFICIENZA DEL PROCESSO dato dall’aggregazione di potenzialità e flessibilità. Quindi riportiamo i valori ottenuti nella colonna centrale, congiungiamo i 2 punti e otteniamo nella linea l’indice che volevamo ottenere. Quindi potremmo dire, nel nostro caso, C è il processo migliore.
(efficienza dei prodotti) Generalmente oltre ai fattori di produzione che ci permettono di ottenere l’efficienza classica, data dalla combinazione tra K e L, ora possiamo dire che risultano importanti altri fattori di efficienza, quindi, altri parametri da considerare, in qualsiasi processo produttivo, che sono per esempio l’utilizzo dell’energia, come utilizzare i materiali, che tipo di scarti abbiamo, l’efficienza energetica, l’attualità del prodotto, l’efficienza operativa statica e dinamica vuol dire quanto possiamo ottenere con il processo così com’è o quanto ci vuole per cambiare dinamica oppure i volumi dei prodotti e in fine l’efficienza dei fattori produttivi. Quindi, rispetto all’inizio dove abbiamo detto che la tecnologia è una funzione di produzione K,L, man mano che andiamo avanti è bene considerare la tecnologia un sistema di variabili, di fattori da considerare e qui sono 12 gli aspetti che risultano essere molto importanti, in ciascun processo produttivo, per valutare se vale la pena o meno di cambiare la tecnologia.
Quei 12 aspetti che abbiamo visto prima sono da ritenere molto importanti e possono essere considerati sia da un punto di vista tecnico che economico, per esempio l’efficienza energetica, dei materiali la possiamo veder sia da un punto di vista tecnico, sia da un punto di vista fisico, cioè gli input di energia che noi diamo e otteniamo, sia da un punto di vista economico cioè quanto ci costa perdere energia. Così come abbiamo fatto per i parametri di qualità del processo, se noi andiamo a prendere tutti questi fattori e li aggreghiamo, possiamo poi raggiungere quell’indicatori che sono più rappresentativi, perché unici e ci consentono di mettere a paragone i diversi processi produttivi. Quindi riusciamo ad ottenere quella che viene detta l’ EFFICIENZA DEI FATTORI PRODUTTIVI che poi comprende il tutto. Alla fine, non c’è un processo univoco per considerarne la qualità, perché dipende dai fattori che ci interessano, dai parametri che consideriamo; questo è solo un modo di aggregare per poi arrivare a quello che è l’indice.
Ora vediamo come possiamo classificare i vari tipi di tecnologia, esistono diversi parametri mediante i quali possiamo classificare la tecnologia, per esempio, generalmente le tecnologie vengono divise in 4 gruppi principali:

tecnologia tradizionale: sono quelle più semplici che non hanno bisogno, ad es. di personale specializzato, di grossi capitali da investire ed hanno anche un lento rinnovamento, ossia, è difficile che vengano sostituite, che siano soggette a un processo innovativo continuo, tanto che hanno un periodo di rinnovamento superiore a 10 anni;

tecnologie avanzate: esse si rinnovano velocemente e sono per es. quelle utilizzate nel settore elettronico, delle telecomunicazioni dove da un momento all’altro, la tecnologia diventa obsoleta e il prodotto necessita di essere cambiato ed hanno una velocità di rinnovamento molto elevata da 1 a 5 anni;

esse prendono un po’ di uno e dell’altra, quindi a seconda se prevalga il carattere innovativo o meno le chiamiamo tecnologie miste o intermedie, anche qui le possiamo classificare a seconda della velocità di rinnovamento, quindi tecnologie miste 5-10 anni, quelle intermedie più di 10 anni

tecnologie miste:

tecnologie intermedie

il tempo di rinnovamento non è l’unico parametro con cui classifichiamo le tecnologie, ma la distinzione del livello tecnologico dipende, ovviamente, dal tipo di tecnologia, dalla velocità di rinnovo, dalla capacità di diffusione, costo per ricerca, sviluppo e licenza, dal valore aggiunto del prodotto poiché a seconda della tecnologia che sia tradizionale, intermedia o avanzata noi avremo un valore aggiunto del prodotto che sarà sicuramente maggiore per quella avanzata; il valore aggiunto è sicuramente un parametro molto importante, per esempio un potenziamento delle materie prime del valore aggiunto del prodotto lo si ottiene per esempio nelle industrie elettrochimiche, nella chimica in tutti quei settori in cui è fondamentale l’attività di ricerca ed il miglioramento continuo per ottenere prodotti più innovativi, che rispondano a caratteristiche particolari di mercato, a domande specifiche di alcune parti di consumatori o che comunque hanno necessità di essere rinnovate velocemente. Un basso valore aggiunto lo troviamo nelle industri alimentari classiche, come quelle di trasformazione primaria. Qui è un esempio di come possiamo classificare i prodotti in funzione del contenuto tecnologico, che hanno i prodotti stessi. Quindi i prodotti che provengono da determinate tecnologie possono essere suddivisi in, alto, medio e basso contenuto tecnologico.

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE
LEZ. 6 12/10/2005

TIPI DI TECNOLOGIE
Classificazione delle tecnologie: avanzate, tradizionali, intermedie, miste a seconda di una serie di parametri.
(Tecnologie intermedie)
PARAMETRI PER CLASSIFICARE LE TECNOLOGIE:
1) L’INVESTIMENTO, quello che viene investito e speso in attività di R&S per portare poi a termine le conoscenze su ciò che è stato oggetto di ricerca. Quindi tanto più è investito in attività di R&S tanto più la tecnologia sarà innovativa.
A seconda di quello che è l’investimento in R&S vediamo come possiamo classificare le tecnologie:
quelle avanzate hanno una percentuale di costi in attività di R&S > 4%. Per cui (dalla tabella della slide) vedete che a livello di classificazione di settori industriali risultano per lo più sempre gli stessi quelli ad alta tecnologia, quindi sia che andiamo a vedere il valore aggiunto dei prodotti sia che andiamo a vedere le attività di R&S bene o male risultano quelli dell’elettronica, dell’informatica, farmaceutica e alcuni settori della chimica-fine che hanno bisogno per poter portare prodotti innovativi in attività di R&S elevate.
Fino ad ora abbiamo detto qual è la classificazione delle tecnologie, quindi a seconda di questi parametri.
( PVS e tecnologie non appropriate) Ma dobbiamo dire anche una cosa che così come in genere avviene quando si fanno delle classificazioni non è mai così netta la separazione tra le varie tecnologie. Dobbiamo anche considerare che oggi con la globalizzazione le tecnologie, i processi il Know how, viengono anche trasferiti da un continente all’altro e quindi a seconda di quelle che possono essere le condizioni del paese in cui la tecnologia arriva o si sviluppa una stessa tecnologia può avere valenze diverse.
Quindi diciamo grazie alla globalizzazione e quindi grazie al trasferimento di tecnologie le stesse imprese che per esempio investono in attività di R&S in un paese industrializzato per portare avanti, per produrre tecnologia altamente innovative per quel paese possono risultare competitive e rivitalizzare dei settori che semmai nel paese di origine –industrializzato risultano essere tecnologie abbastanza semplici che però trasferite in paese meno sviluppati, in via di sviluppo o lì dove la tecnologia risulta essere innovativa possono avere gli stessi benefici, la stessa competitività rispetto a quella che hanno nel paese di origine.
Quindi in questo discorso risulta evidente che a seconda di dove si colloca l’impresa, e quindi dove agisce lo stesso settore può essere considerato altamente innovativo o non innovativo.
Esempio: per quanto riguarda le materie prime energetiche oggi c’è un cambiamento globale in atto, sempre in relazione a quelle che sono le scarsità di risorse, alle nuove necessità di tutela ambientale ecc.. per cui si va sempre più nei paesi industrializzati a sostituire quanto più possibile materie prime energetiche, tecnologie per la produzione di energia, con materie prime alternative o tecnologie talmente avanzate per ridurre per esempio l’inquinamento. Cosa che si spera di fare anche nei paesi in via di sviluppo ma non sempre è facile , perché un qualsiasi paese in via di sviluppo che oggi arriva sul mercato o ad affacciarsi a certi settori o ad alcune tecnologie non ha tutte le risorse, intese sia a livello monetario, sia a livello di capacità di strumenti per poter utilizzare le tecnologie più sviluppate, quindi altamente innovative. E quindi anche in questo campo da un lato si cerca di diffondere quella che può essere la cultura dell’innovazione nei paesi che si avviano oggi, dall’altra c’è da tener conto di quelle che sono le strutture, le esigenze del paese. Per cui anche per quanto riguarda, per esempio, la produzione di energia ovviamente i paesi meno sviluppati cercano di utilizzare le tecnologie meno costose, più facili per quello che riguarda i loro bisogni.
(tecnologie appropriate) Con il trasferimento di tecnologie da un paese ad un altro c’è stato per un momento un grosso errore di valutazione. Perché proprio in base a quello che abbiamo detto, nel momento in cui i paesi più industrializzati hanno cercato di diffondere, di esportare tecnologie nei paesi più poveri, meno sviluppati hanno sempre pensato/considerato che la cosa migliore da fare fosse quella di trasferire tecnologie intermadie, quindi semplici, che non richiedessero grande conoscenza, che non avessero bisogno di grossi investimenti, considerando che la scelta delle tecnologie intermedie, quindi più semplice fosse la scelta migliore. E si pensava che quindi portando queste tecnologie in questi paesi si potesse dare quella che era l’autonomia economica degli stessi paesi. Ma questo non è accaduto!
Generalmente diciamo che il trasferimento di tecnologie intermedie in assoluto, quindi le più semplici in assoluto, in paesi in via di sviluppo però non appropriate alla realtà locale hanno determinato dei grossi squilibri per esempio sul mercato, perché nel trasferire tecnologie che cosa abbiamo fatto? Abbiamo ovviamente spostato quelli che erano i bisogni, quella che era la domanda verso materie prime, beni, strumenti che non erano propri del paese in cui la tecnologia è arrivava. Quindi abbiamo trasportato non solo la tecnologia ma anche tutto quello che riguarda l’utilizzo della tecnologia verso bisogni, materie prime, risorse tipiche dei paesi industrializzati, quindi non di quelli in via di sviluppo.
Quindi alla fine invece di fare la cosa migliore, senza valutare la situazione, a volte abbiamo decisamente fatto peggio, quindi aumentando la DIPENDENZA di quei paesi in via di sviluppo rispetto ai paesi industrializzati, semplicemente trasferendo tecnologie non appropriate.
Alla fine degli anni 70’ è venuto fuori il discorso delle TECNOLOGIE APPROPRIATE (ossia ci si è resi conto degli errori fatti ed è venuto fuori tale concetto). Quando parliamo di tali tecnologie non parliamo di tecnologie appropriate in senso assoluto, perché non esiste la tecnologia appropriata in assoluto. Ma le tecnologie appropriate devono essere appropriate a ciascuna situazione locale, a ciascun paese e soltanto valutando qual è la tecnologia appropriata per quel paese possiamo veramente favorire lo sviluppo. Quindi non importa che sia una tecnologia avanzata o intermedia o tradizionale, ma deve essere appropriata alla situazione. Quindi negli anni 70’ è venuto fuori questo concetto di tecnologia appropriata. E quindi la tecnologia appropriata “ è la combinazione dei fattori produttivi( e la tecnologia non è altro che una combinazione di fattori produttivi ) che consente un uso intensivo delle risorse locali relativamente più abbondanti, econominizzando invece quelle risorse che in un dato sistema economico risultano relativamente più basse”. Quindi si è capito qual è stato l’errore e si è arrivato a sviluppare tutte le tecnologie appropriate, quindi quelle che valorizzano le risorse locali,x es. le materie prime.
Quindi la caratteristica delle tecnologie appropriate non è la semplicità ma di valorizzare le situazioni locali.
(l’ambiente come fattore strategico)

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

L’AMBIENTE COME FATTORE STRATEGICO
Altro argomento (cenni) su come si sono evolute le tecnologie è il fatto ambiente che è stato di spinta/sviluppo x alcune particolari tecnologie, per tutto un settore che cmq dà ricchezza e che ormai viene considerato settore a tutti gli effetti, quindi industriale, che è quello delle tecnologie ambientali e di quelle che si occupano di ridurre l’inquinamento.
L’ambiente non è più considerato come fattore esogeno ma è endogeno allo sviluppo di ogni singolo paese.
( sviluppo sostenibile) Quindi da dove nasce il discorso delle tecnologie ambientali? Ovviamente dall’inizio il problema principale per le attività produttive, per le aziende era quello di seguire le leggi, che negli ultimi anni si sono susseguite sempre più frequentemente, sempre più stringenti che riguardavano la protezione dell’ambiente rispetto alla produzione. Questo però inizialmente ha portato uno svantaggio per chi produceva, perché voleva dire sostenere costi superiori per cercare di produrre senza però inquinare. Perché l’unica intenzione delle leggi era quella di dire:”tu poi fare quello che vuoi ma non devi superare certi limiti”. Capite bene che se io ho un certo processo orientato in un certo modo e da un momento all’altro mi dicono che non posso superare certi limiti, devo fare degli sforzi enormi, perché se il mio processo è impostato in modo tale che io quei limiti li supero, per evitare di superare certi limiti (che possono essere emissioni atmosferiche, scarichi, produzioni di rifiuti) ovviamente sono spese aggiuntive enormi per chi ha organizzato la produzione in un certo modo. Allora quando si è capito questo son venuti fuori tutta una serie di studi/ricerche per cercare di adattare a monte i processi produttivi, il modo di concepire la produzione in modo che si arrivasse già a non superare determinati limiti. Quindi si è passati da una concezione del “devo fare qualcosa alla fine per evitare” a qualcosa del tipo “sin dall’inizio devo cercare di inventare/organizzare/progettare qualcosa di nuovo per non inquinare”. E c’è una corsa per mettere insieme lo sviluppo economico con lo SVILUPPO SOSTENIBILE.
SVILUPPO SOSTENIBILE: “sviluppo economico associato alla tutela della qualità dell’ambiente in cui viviamo, e che deve essere conservata sia per chi vive adesso sia per le generazioni future (quindi generazioni presenti e future)”.
( ecocompatibilità dei prodotti) (commento schema slide) Quindi, x es, è venuto fuori un discorso che riguarda la politica integrata dei prodotti e dei processi. Quindi sin dalle fasi a monte si va a definire una progettazione integrata (materiali,materie prime/risorse da utilizzare, il modo di agire (q.di il processo) ed il prodotto, come dobbiamo effettivamente produrre in modo tale che quel prodotto possa essere riciclato/riutilizzato. Quindi partendo da delle valutazioni attente di quelle che sono le risorse, quella che è la capacità del sistema di sopportare x es un consumo energetico si va alla progettazione integrata. Questa nuova tendenza porta poi a sviluppare nuove tecnologie, q.di è un settore ampiamente dinamico, innovativo in cui ogni giorno si cerca di mettere a punto nuovi processi/tecnologie, q.di si spende tanto in attività di R&S per arrivare a nuove tecnologie che possono concentrarsi sui processi o sui prodotti.
( Tecnologie ambientali nell’U.E.) E il discorso delle tecnologie ambientali è decisamente recente ed è considerato come il trade-union, ossia l’elemento/strumento che ci può servire per coniugare la Strategia di Lisbona, quindi lo sviluppo economico con quella che è la salvaguardia dell’ambiente, ossia lo sviluppo sostenibile. Quindi le tecnologie ambientali servono da tramite. Fino al momento prima dello sviluppo del settore delle tecnologie ambientali i due andavamo in maniera assolutamente divergente, ovvero o si pensava allo sviluppo economico o si pensava alla salvaguardia dell’ambiente. Però mettendo in moto tutto un meccanismo per cui si riesce ad ottenere, quindi a guadagnare anche salvaguardando l’ambiente ovviamente le due si possono integrare. Ad un certo punto l’U.E. ha capito come fosse necessario un piano di azione che si concentri tutto sulle tecnologie ambientali, e questo è avvenuto nel gennaio del 2004 (28.01.04)quando è stato istituito un piano di azione all’interno del quale si sono fissati tutta una seria di obiettivi e si da un’enorme valore alle tecnologie ambientali.
(Tecnologie ambientali: def) Definizione di TENOLOGIE AMBIENTALI. Si è cercato di dare diverse definizioni. Quella che utilizza la Comunità è questa: “ le t. ambientali comprendono essenzialmente una serie molto eterogenea di tecnologie non poi propriamente tecnologie, ma possono essere modi di agire, di gestione, come impostare la produzione, ecc..”. si dividono in 3 categorie che riguardano:
1) gestione dell’inquinamento, e q.di tecnologie che si occupano del “una volta che abbiamo prodotto cerchiamo di evitare l’inquinamento”;
2) prodotti e tecnologie integrati puliti , q.di si va a monte, si studia il processo a che non inquini, studiamo un prodotto prima che arrivi a fine vita e a che non diventi rifiuto;
3) gestione delle risorse.
(Tecnologie ambientali: Agenda 21) La definizione più completa che viene data alle tecnologie ambientali, che è quella ricordata nell’AGENDA 21 ( documento programmatico che è venuto fuori con il Summit di Rio, che è stato il momento fondamentale in cui si è iniziato a pensare all’ambiente, in cui ci sono una serie di attività che devono essere messe in atto per raggiungere gli obiettivi di sviluppo sostenibile, si parte dal globale per poi arrivare alle attività locali), quella utilizzata dalla Comunità (è cmq una definizione molto ampia/generica): “comprende tecnologie compatibili con l’ambiente, che proteggono l’ambiente, sono meno inquinanti, utilizzano tutte le risorse in maniera sostenibile, riciclano quantità maggiori di rifiuti, trattano i rifiuti residui in maniera più accettabili rispetto alle tecnologie che intendono sostituire, e il p.to fondamentale è che fanno qualcosa di meglio rispetto alle tecnologie esistenti”. Quindi definizione altamente ampia, perché dice essenzialmente tutto quello che si può fare prima, durante e dopo di meglio rispetto a quello che esiste.
(Tecnologie “END-OF-PIPE) E per quanto riguarda l’inquinamento tra le prime tecnologie che sono state sviluppate in seguito all’emanazione di leggi restrittive sono state le tecnologie che si occupavano a monte, definite tecnologie END-OF-PIPE , vuol dire letteralmente “alla fine del tubo”, generalmente il tubo di scappamento, oppure il camino da cui vengono fuori i fumi, quindi tutti gli inquinanti, e quindi sono tecnologie che si occupano di limitare il danno dopo che è stato più o meno fatto. Questo è stato il primo approccio poi si è andato a mano a mano indietro verso tutta la catena produttiva. Le tecnologie compatibili con l’ambiente non sono solo tecnologie ma comprendono il Know-how, le procedure, i servizi, le apparecchiature, e anche il modo di gestire la produzione.
Le “tecnologie END-OF-PIPE” fanno parte della grande famiglia tecnologie ambientali, sono state le prime ad essere inventate, ad essere utilizzate dalle aziende; son venute fuori negli anni 70’; hanno avuto il fine di contenere, ridurre, depurare le emissioni inquinanti.
Seguendo sempre il trend di unire lo sviluppo economico, quindi la “Strategia di Lisbona”, con lo sviluppo sostenibile, oltre alle tecnologie ambientali, un settore che si è mosso anche in anticipo rispetto agli altri è il settore chimico, perché tale settore è sempre stato quello più additato come settore più inquinante, quello che utilizza una serie di sostanze chimiche che possono essere tossiche per l’ambiente e per la salute degli stessi lavoratori.
(Green Chemistry) Da un po’ di tempo è venuto fuori un nuovo settore c.d. “GREEN CHEMISTRY” (chimica verde) cioè cosa vogliono fare? I produttori del settore chimico si sono uniti, hanno iniziato una serie di attività di ricerca per cercare di sostituire x es. le materie prime sintetiche (quelle che generalmente si ottengono dal petrolio) con materie prime più eco-compatibili, naturali o lo stesso studio dei processi per evitare l’emissioni di inquinanti non solo per l’ambiente ma anche per la salute dei lavoratori.
Per cui progettazione e produzione di prodotti chimici che però avessero una valenza differente.
(Ricerca e sviluppo nel settore chimico) Per quanto riguarda l’attività di R&S nel settore chimico oggi, x es., oltre alla chimica verde, molte delle attività di ricerca sono finalizzate verso l’utilizzo di CATALIZZATORI (definizione è nella prima lezione, cmq n.b. sono fondamentali per poter svolgere tutti i processi) sempre più efficienti.
E la chimica ha un grosso compito in questo secolo che è quello di studiare tali catalizzatori, che siano sempre più specifici, sempre più efficienti affinché tutti i processi produttivi risultino migliorati sia dal punto di vista economico, sia dal p.to di vista dell’efficienza e di qualità di prodotto.
Come pure un altro settore su cui si sta concentrando molto la ricerca chimica è quello degli studi sopramolecolari, è una nuova disciplina che si sta evolvendo che invece di studiare gli atomi (quello che ha sempre fatto la chimica) studia le aggregazione di atomi, per arriva alle nanotecnologie (che è un settore ad oggi all’avanguardia).
(Chimica ambientale) Per finire sul settore chimico: insieme alla green chemistry tutte le aziende del settore chimico sia internazionali che italiane hanno deciso di aderire ad un programma che si chiama “RESPONSIBLE CARE” e che si occupa di migliorare processi produttivi e chimici soprattutto tenendo conto della salute, sicurezza dei lavoratori.
Quindi GREEEN CHEMISTRY è votata all’ambiente e quindi indirettamente alla salute dell’uomo;
RESPONSIBLE CARE è un programma internazionale, quindi a cui aderiscono tutte le aziende chimiche e che si occupa di mettere a punto processi sempre più puliti per migliorare la salute e la sicurezza dei lavoratori, della popolazione circostante.

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

(Le tecnologie attuali) Passiamo ora ad alcuni cenni su alcuni dei settori che più rappresentano l’attività di ricerca nel ventunesimo secolo, per capire quali sono le attività di ricerca sia a livello di laboratori privati, sia a livello di imprese, dove stanno andando e su che cosa si punta, quindi fare una panoramica delle attività innovative che ci circondano.
Le TECNOLOGIE ATTUALI sono le tecnologie tradizionali che però hanno inglobato le nuove tecnologie. Sono quindi tecnologie tradizionali con inglobate le nuove tecnologie. Le nuove tecnologie sono l’elettronica, l’automatica, l’informatica, le telecomunicazioni e l’ingegneria genetica. Queste nuove tecnologie sono diverse da quelle che le hanno precedute perché sono state in grado di entrare in qualsiasi settore e di interagire con tutte le altre tecnologie e quindi sono alla base dello sviluppo di ciascun altro settore. Hanno il compito di assicurare un’efficiente risposta al mercato (l’efficienza è la soluzione del futuro), considerare aspetti quale la salute dell’uomo, la sicurezza e la qualità dell’ambiente.
(le nuove tecnologie) Quindi le nuove tecnologie si sono sviluppate per migliorare gli aspetti sia di mercato, sia di salute dell’uomo, sia di salute dell’ambiente. Le nuove tecnologie fanno parte delle tecnologie altamente innovative, in cui c’è una spesa in ricerca e sviluppo elevata, hanno una velocità di rinnovamento molto elevata, sono science based, ossia basate sui risultati ottenuti dalla ricerca e quindi dalla scienza e conoscenze scientifiche applicate. La novità delle nuove tecnologie è quella di penetrare orizzontalmente in tutte le altre attività economiche, quindi agricoltura, industria, servizi utilizzano l’informatica, l’elettronica.
(l’elettronica) L’ELETTRONICA è la realizzazione sia di dispositivi tipo transistor, sia lo studio del comportamento degli elettroni, quindi si occupa sia di studiare e costruire le strutture su cui si muovono gli elettroni, sia di capire il come far muovere gli elettroni, quindi il flusso di elettroni in quanto l’elettronica utilizza gli elettroni (correnti essenzialmente “deboli”) per elaborare e trasferire informazioni. Elettronica perché si basa sull’uso degli elettroni.
(L’importanza dell’elettronica) L’elettronica, dato che è diventata l’unico sistema per connettere, per comunicare, per trasferire e trasformare informazioni, è una delle chiavi del futuro e da essa dipendono ad esempio le telecomunicazioni e i servizi informativi, quello che viene generalmente indicato con ICT (Information and Communication Technology), che è uno dei settori a più alto sviluppo.
(l’elettronica – semiconduttori) Dato che l’elettronica è alla base di tutti gli altri settori, affinché esista un’industria elettronica occorreva materia fondamentale con cui sono fatti ad esempio i circuiti, ossia i SEMICONDUTTORI, che sono dei materiali particolari.
(i semiconduttori) I semiconduttori tipo il silicio, l’arseniuro (?) di gallo hanno delle proprietà intermedie tra i conduttori e i materiali più resistenti, ossia gli isolanti, sia da un punto di vista elettrico, sia da un punto di vista termico e hanno la capacità di reagire in maniera diversa ad esempio all’aumento della temperatura. Avendo tali particolari caratteristiche in certi momenti e in certe condizioni sono in grado di emanare elettroni e quindi trasferire elettroni. I semiconduttori quali il silicio sono alla base ad esempio delle celle fotovoltaiche perché hanno la capacità di fare l’effetto fotovoltaico.
(Microelettronica) Insieme all’elettronica un fortissimo impulso ad esempio allo sviluppo delle macchine, dell’automazione e quindi a quella che è l’organizzazione dei processi produttivi si è avuto con la MICROELETTRONICA, legata al silicio, per la produzione dei CIRCUITI INTEGRATI che se vengono fabbricati su un’unica piastrina vengono chiamati chip.
(circuito integrato) I microchip sono quelli che hanno dimensioni microscopiche e all’interno dei quali sono ricavati tutti gli strumenti che ci servono per fare effettivamente i circuiti. I circuiti integrati hanno consentito lo sviluppo della microelettronica.
(lo sviluppo delle microelettronica) Man mano che le ricerche sono andate avanti e quindi sono stati sviluppati i circuiti integrati e la microelettronica, sono diminuite sempre più le dimensioni per arrivare ai microchip e ai nanochip. Quindi quello che si cerca di fare nel campo dell’elettronica è di ridurre sempre di più gli spazi e nello spazio sempre più ridotto si cerca di mettere quante più informazioni possibili e di accelerare la trasmissione e trasformazione di informazioni. C’è la tendenza alla miniaturizzazione: sempre più piccolo, sempre più efficiente e a costi sempre inferiori. ( I computer di 30 anni fa erano enormi e costavano tantissimo, oggi sono molto più piccoli e costano relativamente poco).
(i cambiamenti nei semiconduttori e nei circuiti integrati - tabella) Nell’evoluzione dell’elettronica e dei circuiti integrati un momento fondamentale è stata la scoperta del transistor e da allora è cambiato il modo di trasmettere informazioni e di usare l’elettronica e si è passati dalle grosse valvole ai transistor, quindi ai circuiti, ai circuiti integrati, alla messa a punto di microprocessori per arrivare a oggi ad avere dei chip a basso costo e che possano integrare anche altre tipologie quali le nanotecnologie e le biotecnologie. Si cerca di fare dei circuiti che utilizzino in parte anche delle molecole organiche,degli organismi viventi uniti insieme per trasmettere informazioni.
L’elettronica ha dei limiti; per superarli sta venendo fuori un nuovo settore: FOTONICA.
(Fotonica) L’elettronica si occupa degli elettroni per trasferire informazioni, la fotonica utilizza i fotoni, ossia dei quanti di luce, quindi non più elettricità corrente ma luce per trasferire le informazioni. Utilizzerà le fibre ottiche per far muovere i fotoni. Il pregio rispetto all’elettronica è che dal momento che gli elettroni sono dotati di carica elettrica negativa non possono viaggiare molto vicini, per cui ci sono delle grosse limitazioni nel costruire circuiti, quindi il modo in cui le informazioni devono viaggiare. I fotoni invece, non essendo dotati di carica, possono anche viaggiare paralleli, possono andare e tornare, quindi è molto più semplice, e si può amplificare ulteriormente il sistema e le informazioni possono viaggiare molto più velocemente e viaggiare vicino senza scontrarsi. Con la fotonica si potrebbero costruire dei computer che funzionano come il cervello umano, quindi una serie di interconnessioni che però non hanno le limitazioni di andare in una certa direzione e non all’inverso ma le comunicazioni possono viaggiare a 360° e contemporaneamente; ciò è importante per l’efficienza della trasmissione.
(le tecnologie intelligenti) Un altro settore importante oggi è quello delle TECNOLOGIE INTELLIGENTI, ossia le tecnologie che sfruttano l’intelligenza artificiale. Sono da supporto ad esempio per la costruzione di robot industriali, di macchine che hanno la capacità di interagire con l’ambiente.
(intelligenza artificiale) Nel caso in cui riusciamo a integrare l’ITELLIGENZA ARTIFICIALE e le tecnologie intelligenti con l’elettronica possiamo avere delle macchine e dei processi che si autosostengono e sono in grado di risolvere dei problemi senza l’aiuto dell’uomo. Quindi grazie all’utilizzo di microprocessori, minicomputer e soprattutto sensori che utilizzano le tecnologie intelligenti siamo in grado di evolvere i sistemi e i loro processi. L’intelligenza artificiale indica l’insieme di studi e tecniche che tendono a realizzare una macchina in grado di risolvere i problemi; vuol dire quindi che interagisce con l’ambiente esterno, capisce la situazione diversa da quella a cui è abituata e trova una soluzione oppure cambia il comportamento a seconda di quelle che sono le condizioni esterne. Questo è generalmente definito intelligenza perché nella maggior parte dei casi le macchine sono abituate a fare sempre la stessa cosa senza preoccuparsi se qualcosa cambia all’esterno. L’intelligenza artificiale applicata alle macchine mi permette di non distruggere le macchine e continuare la produzione anche se cambiano le condizioni esterne. Intelligenza artificiale significa essenzialmente convergenza di concetti tipicamente umani quali la percezione, il confronto, l’analisi, la decisione e l’adattamento. E’ strutturata secondo una serie di attività che bisogna portare avanti per arrivare alla soluzione del problema, quindi bisogna rendersi conto che esiste un qualcosa di diverso, analizzare quel qualcosa, elaborarlo, trasformarlo in dati e informazioni e capire come agire a seconda di quello che è stato lo stimolo esterno. Sono operazioni tipiche del cervello umano ma che fino a ora le macchine hanno pian piano iniziato a utilizzare e che solo in quest’ultimo periodo, attraverso l’uso dei sensori, si è riusciti a incorporare nelle macchine stesse e quindi nei processi produttivi. Queste capacità tipicamente umane di elaborare le informazioni, unite a capacità tipiche delle macchine di ripetere sempre la stessa operazione, permettono di avere l’alta efficienza dei processi produttivi moderni e la qualità dei prodotti.
(tecnologie intelligenti) Alcuni ESEMPI di tecnologie intelligenti applicate ai vari settori: sistemi esperti di intelligenza artificiale, robot in grado di vedere, distinguere, scegliere.
MATERIALI CON MEMORIE è un nuovo settore di sviluppo. Sono materiali che se deformati, ad esempio col calore, sono in grado, cambiando la temperatura, di ritornare alla forma iniziale. Sono materiali metallici che possono essere sfruttati ad esempio negli autoveicoli o dove ci possono essere dei cambiamenti di temperatura.
Esempi sono i sensori, fondamentali affinché ci sia un’interazione con l’ambiente, oppure sistemi chimici che entrano in azione quando è necessario, ad esempio per lubrificare, per evitare la corrosione e ridurre l’attrito (es macchine che sanno il momento giusto in cui deve essere lubrificata la parte) oppure sistemi biologici mediante l’utilizzo di biotecnologie in grado di agire in modo differente a seconda delle condizioni oppure strutture complesse e membrane in grado di mantenere all’equilibrio situazioni che non dovrebbero essere all’equilibrio, quindi sono in grado di selezionare per esempio i composti da una parte o dall’altra o di permettere il flusso di materia da una parte o dall’altra a seconda delle condizioni esterne.
( i nuovi materiali) Un altro settore oltre alle tecnologie intelligenti applicate ai processi sono I NUOVI MATERIALI. E’ un settore molto importante per le attività di ricerca e gli investimenti dei Paesi per finanziare i progetti di ricerca. Per migliorare l’efficienza dei processi, per arrivare a produrre prodotti di qualità diversa, eco-compatibili e con una serie di caratteristiche che oggi si richiedono c’è anche la necessità di migliorare i materiali, ossia le materie prima con cui costruiamo le macchine e gli stessi prodotti.
(esempio) Ad esempio nel settore dei pneumatici: quelli tradizionali hanno dei limiti, ad esempio l’invecchiamento, non possono rimanere alla luce del sole, si usurano. Con l’evoluzione dei bisogni e dei desideri della società, col miglioramento delle automobili, è necessario costruire pneumatici che sia adattino sempre più alle alte prestazioni delle automobili. Per fare ciò è necessario che anche i materiali si evolvano. Quando mettiamo a punto macchine altamente efficienti è necessario che lo stesso pneumatico abbia tante caratteristiche messe insieme. Generalmente i materiali tradizionali sono in grado di soddisfare o una o l’altra; con le nuove tecnologie si ha la necessità che i materiali facciano tante cose nello stesso momento. Ad esempio i materiali plastici devono essere sia ultraresistenti sia facilmente riciclabili, quindi dallo stesso materiale pretendiamo tante prestazioni che possono essere in antitesi e solo mediante la ricerca riusciamo a mettere a punto questi materiali.
(Materiali “ad hoc”) Si parla di “MATERIALI AD HOC”, cioè costruiti in maniera specifica per soddisfare le caratteristiche per un settore particolare, per una specifica applicazione. Prima invece si produceva il materiale e poi si vedeva che cosa si poteva fare con lo stesso; oggi è il contrario: prima so che cosa voglio fare e poi studio il materiale che faccia esattamente quello che voglio. Prodotti ad alte prestazioni necessitano quindi di materiali innovativi.
(materiali ceramici) Uno degli esempi di materiali altamente innovativi sono i nuovi MATERIALI CERAMICI, soprattutto quelli cosiddetti SUPERCONDUTTORI a temperatura ambiente. Sono alla base di una rivoluzione nel campo dell’energia: l’energia, la corrente elettrica viene trasportata attraverso i tralicci, quindi attraverso dei materiali conduttori (rame, alluminio) i quali però è vero che sono conduttori nel senso che trasferiscono l’elettricità dal punto in cui viene prodotta all’utente finale, ma è anche vero che tutti i materiali utilizzati fino a oggi hanno una certa resistenza interna, quindi perdo una parte dell’energia nel trasporto. Questo si ricollega all’utilizzo e alla scarsità delle risorse. Utilizzare poca energia perché il resto viene disperso semplicemente perché il conduttore ha una resistenza elevata è uno spreco che oggi non possiamo più permetterci.
(I superconduttori) Esistono dei materiali ceramici che in condizioni di bassa temperatura hanno un comportamento da superconduttori. Ciò avviene a bassissima temperatura (circa meno 200°C). Si cerca un materiale che abbia lo stesso comportamento ma a temperatura ambiente. I materiali conosciuti finora si distinguevano in isolanti e conduttori: gli isolanti non permettevano il passaggio della corrente, i conduttori permettevano il passaggio ma gli elettroni, muovendosi in modo disordinato collidono, perdono energia. I materiali superconduttori hanno un flusso ordinato di elettroni dall’inizio alla fine e non c’è dispersione.
(Competitività delle macchine) Un altro aspetto importante è quello delle macchine, della COMPETITIVITA’ DELLE MACCHINE, quindi le stesse macchine, non solo i materiali, devono essere ad alte prestazioni, perché vogliamo processi veloci e la qualità dei prodotti finali. Si cerca di ottenere ciò abbassando ovviamente i costi. Anche per le macchine è necessario studiare strutture e materiali che compongono le macchine.
(Ceramiche termiche avanzate) Sono utilizzate ad esempio le CERAMICHE TECNICHE AVANZATE per costruire le macchine, in quanto sono materiali antiusura e consentono una durata maggiore e di non interrompere il ciclo e fare operazioni di manutenzione frequente. Avremo componenti meccanici strutturali alleggeriti.
(I ceramici speciali con grafico “Alcune delle possibili applicazioni delle ceramiche speciali”) Quindi macchine veloci, che costino poco, efficienti e che abbiano un peso minore, elevata resistenza all’abrasione e all’usura. I MATERIALI CERAMICI SPECIALI possono essere applicati in tutti i settori industriali proprio perché permettono alte prestazioni delle macchine e dei prodotti.
(Trattamento superficiale di superfici) Un altro settore è quello dei materiali per rivestimento. Una macchina fatta con un materiale tradizionale può essere rivestita con un materiale antiusura, corrosione e altamente resistenti, quindi miglioriamo la qualità delle macchine stesse e le prestazioni. Si parla infatti di TRATTAMENTO SUPERFICIALE. Uno dei campi applicativi delle nanotecnologie è quello di costruire un film su materiali tradizionali che mi faccia avere delle prestazioni finali diverse da quelle iniziali. Con i trattamenti superficiali possiamo migliorare anche i processi produttivi in modo che se ci sono fenomeni di usura, ad esempio in una caldaia di grosse dimensioni, invece di fermare la produzione, con dei costi esorbitanti, durante il processo possiamo sostituire quella piccola parte o modificare il materiale con i rivestimenti per eliminare il problema ad esempio dell’usura.
(Tecnologie “net-shape”) Un altro settore è quello delle TECNOLOGIE “NET-SHAPE”, soprattutto per i materiali metallici. Fino a qualche tempo fa si costruivano i materiali con delle forme e si portavano dove dovevano assumere le forme definitive, con spreco di energia e di soldi e non sempre era possibile ottenere le forme volute partendo dal materiale di partenza. Con le tecnologie net-shape si prende il materiale e non si fa la forma standard ma direttamente costruisce il materiale con la forma che vogliamo. Sono tecnologie avanzate che utilizzano calcolatori, il laser e permettono di costruire il prodotto partendo dal materiale.
(Innovazione nell’agroalimentare) Ci sono anche le INNOVAZIONI NELL’AGRO-INDUSTRIA e non solo nei processi produttivi e nelle macchine. Ci sono tecnologie che usano i satelliti o l’elettronica, in grado di gestire i raccolti o i tempi in cui è necessario effettuare un certo trattamento. Quindi non è più l’uomo che deve decidere ma è tutto organizzato con sistemi altamente avanzati.

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE LEZIONE 7 - 13/10/2005 PARTE A

Vedremo il concetto di innovazione, la differenza tra tecnologia e innovazione, perché si intraprende il processo di innovare, quali sono i tipi di innovazione, gli studi che sono stati fatti sul perché e da cosa dipende l’innovazione, poi andremo a vedere come si diffondono le innovazioni e le relazioni tra la diffusione dell’innovazione e per esempio la dimensione delle imprese, la tipologia delle innovazioni stesse, i pro e i contro del processo sia di innovare sia del diffondere l’innovazione stessa.
Riprendiamo il discorso della dinamica tecnologica fatto un po’ di tempo fa. E’ tutto il processo che va dalla scienza alla tecnologia, alla tecnica; in uno dei primi lucidi in cui abbiamo parlato della dinamica tecnologica abbiamo detto che siccome esisteva un processo che portava dalla scienza alla tecnologia e poi alla tecnica, allo stesso modo potevamo assimilare come concetto il processo che porta dalla scienza, dalla conoscenza all’invenzione, o meglio dalla scoperta all’invenzione e dall’invenzione all’innovazione. Anche questa appunto può essere considerata “dinamica tecnologica”. Quindi partendo da un concetto, da un’idea, da un insieme di conoscenze a livello teorico si arriva poi all’innovazione che invece è un qualcosa di pratico, che ha degli effetti vedremo sull’economia o comunque sull’impresa.

LUCIDO 1: IL PROCESSO INNOVATIVO
Generalmente si parte dalla ricerca di base. La ricerca di base ha come presupposto quello di aumentare essenzialmente le conoscenze, conoscenze scientifiche e tecnologiche. Dalla ricerca di base si passa alla ricerca applicata. La ricerca applicata è indubbiamente un’attività finalizzata all’aumentare delle conoscenze però con finalità diverse da quelle della ricerca di base. Dalla ricerca applicata possono scaturire invenzioni. Poi c’è tutto un percorso non semplice, che può durare anche tanto tempo, che dalle invenzioni, tramite poi la fase dello sviluppo, ci può portare allo sviluppo dell’innovazione. L’innovazione diciamo fa ancora parte del dominio della singola impresa, cioè di chi ha sviluppato effettivamente l’invenzione e quindi l’ha fatta diventare innovazione. Nel momento in cui le innovazioni passano al di fuori dell’impresa, quindi si diffondono durante la fase di diffusione, si ha un effetto più immediato, cioè l’effetto sull’economia, sul mercato, sulla società. Lo sviluppo non è altro che un aumento ulteriore della conoscenza, un accreditamento maggiore al sapere per arrivare concretamente all’introduzione di quella idea. Se volessimo schematizzare questo concetto potremmo vedere la dinamica tecnologica suddivisa in fasi.

LUCIDO 2: LA DINAMICA TECNOLOGICA (SCHEMA)
Ciascuna fase ha come base un tipo particolare di conoscenze e produce come prodotti ulteriori conoscenze, che poi possono essere impiegate come input della fase successiva. Partiamo per esempio dalla ricerca di base. La ricerca di base a cosa porta? Porta a delle scoperte. Ricordate! La scoperta non è altro che un aumento essenzialmente del sapere però finalizzato. Semplicemente, rispetto a qualcosa che esiste noi aumentiamo le nostre conoscenze; per cui, ci aggiungiamo quello che può essere un bagaglio iniziale che deve….. quindi analizzando quello che abbiamo ottenuto, le conoscenze ulteriori che abbiamo ottenuto, possiamo decidere di focalizzare la nostra attività di ricerca su qualcosa di più pratico o più utile. Quindi passiamo alla ricerca applicata. La ricerca applicata ci consente, vi ho detto, eventualmente di arrivare delle invenzioni, quindi di trovare qualcosa che non esisteva prima. Fino a questo momento, non abbiamo fatto altro che vedere, conoscere, capire qualcosa che esisteva già. Nel momento in cui passiamo dalla conoscenza alla messa a punto di invenzioni noi stiamo producendo qualcosa di nuovo, che può essere anche a livello di idea. Non è detto che stiamo realizzando effettivamente qualcosa che non esisteva prima, nel momento in cui abbiamo iniziato la nostra ricerca. Le invenzioni, vedremo, poi possono essere protette da brevetti. Quindi, si aggiungono le nuove invenzioni alle invenzioni esistenti e si vede effettivamente se vale la pena trasformare le invenzioni in qualcosa di pratico, di utile per poi passare eventualmente alla fase dello sviluppo. La fase dello sviluppo non fa altro che aumentare le informazioni necessarie per trasformare la teoria in pratica: si arriva alla conoscenza tecnologica. Vi ricordate? La tecnologia ci dice esattamente come dobbiamo svolgere un processo, come far produrre qualcosa, perciò sappiamo esattamente quello che dobbiamo fare. Raggiunta questa conoscenza possiamo, tramite una serie di altre considerazioni che coinvolgono varie persone all’interno dell’impresa, arrivare all’innovazione. L’innovazione è il prodotto che poi ci porterà sostanzialmente i guadagni. Fino ad ora era essenzialmente una spesa, soldi investiti nell’attività di ricerca e sviluppo (R&S), nel momento in cui produciamo un’innovazione abbiamo la speranza di poter avere un guadagno. Dopodichè le innovazioni con un ulteriore investimento, in quelli che sono per esempio gli affinamenti(abbinamenti)(?), o cercando di capire meglio sia le caratteristiche dell’innovazione stessa sia le esigenze del mercato, possono essere diffuse, possono uscire dai confini della singola attività che ha prodotto l’innovazione per diffondersi sul mercato, essere adattata da altre imprese o altri settori. A seconda dell’effetto che le innovazioni poi possono generare sull’economia, sulla società o sulla popolazione, in generale, la diffusione delle innovazioni ha degli effetti economici.

LUCIDO 3: RICERCA E SVILUPPO (La ricerca di base è finalizzata all’ampliamento…)
Così come sono state spese tante parole per cercare di capire che differenza ci sia tra scienza, scienza pura(?), scienza applicata, tecnologia e la differenza tra tecnologia e tecnica, allo stesso modo tanti studiosi si sono messi a cercare di comprendere bene il significato o la distinzione tra ricerca di base, ricerca applicata, sviluppo e se poi veramente il processo innovativo, che mi porta dall’idea all’innovazione, deve passare per forza entro fasi ben definite che si chiamano appunto ricerca di base, ricerca applicata e sviluppo. Legge: la ricerca di base è finalizzata all’ampliamento della conoscenza scientifica e … La ricerca applicata, invece, è qualcosa che ha insito l’obiettivo di raggiungere un profitto, di riuscire a raggiungere degli obiettivi pratici, tecnici, quindi genera nuove conoscenze tecnologiche. Legge: lo sviluppo la fase più a valle della ricerca e… Vi ho detto che questa è la fase sicuramente più difficile e che non sempre segue la …della ricerca. Le 3 fasi (ricerca di base, ricerca applicata e sviluppo) costituiscono poi nell’insieme quella che viene chiamata in generale attività di ricerca e sviluppo, che vedremo nella maggior parte dei casi si fa ormai in azienda, ma fino a qualche tempo fa anche in concomitanza con istituti di ricerca o al di fuori della realtà aziendale. Per cui, le attività di R&S si possono fare anche nelle imprese, nelle università, nei centri di ricerca sempre in collegamento con la mia impresa.

LUCIDO 4: RICERCA àSVILUPPO
Un’altra definizione dice che la ricerca di base ha come obiettivo il conseguimento di una conoscenza più completa ovvero della comprensione dell’oggetto della ricerca, indipendentemente dall’oggetto della ricerca. Ovviamente la ricerca di base non è solo speculazione filosofica. Nel momento in cui metto su un esperimento o un’attività di ricerca, seppur di base, devo sapere più o meno cosa sto ricercando, cosa sto cercando di conoscere. La ricerca di base generalmente serve come bagaglio di cultura che in determinati momenti, a seconda delle condizioni, si può poi trasformare in qualcosa di pratico tramite la ricerca applicata. Quindi noi partiamo già da delle conoscenze che poi a volte possono essere finalizzate. La ricerca applicata ha come obiettivo l’aumento di conoscenza in merito ai mezzi per arrivare a raggiungere quello scopo. E’ assolutamente finalizzata. Lo sviluppo invece è l’utilizzo sistematico della conoscenza e della comprensione generata ovviamente dalle fasi precedenti. Importante è l’utilizzo sistematico. Le attività di R&S sono certamente attività sistematiche, diciamo regolamentate da leggi specifiche, all’interno per esempio di un’impresa.
Come vi ho detto, molti si sono confrontati su che significasse ricerca di base e applicata tuttavia in molti casi, esempi che sono stati studiati nella storia non si riesce effettivamente a vedere questa differenza netta tra ricerca di base, applicata e sviluppo. Molte volte per esempio si parte dallo sviluppo, nel senso che senza passare attraverso tutte le fasi ci si trova con delle invenzioni che scaturiscono, ad esempio, da problemi pratici, da una natura diversa, e poi si può risalire alle conoscenze scientifiche. La stessa cosa l’abbiamo vista per scienza, tecnologia e tecnica. Allo stesso modo si può produrre innovazione (a volte) senza avere alla base tutta un’attività di supporto. Questo lo si faceva meglio in passato quando non era tutto così schematizzato e formalizzato. Oggi generalmente l’innovazione deriva da tutta un’attività preposta a compiere ciò. Queste sono le 2 definizioni tra le più nuove e che vedono la ricerca di base nel senso di obiettivi commerciali specifici e quindi come ricerca tesa ad acquisire nuove conoscenze.

LUCIDO 5: DEFINIZIONE “RICERCA DI BASE”
Una distinzione che viene fatta è di pure basic e oriented basic, ossia ricerca di base semplicemente diretta dal singolo ricercatore oppure sì ricerca di base però orientata per esempio dall’alta direzione o da chi ha in mente di raggiungere determinati scopi successivamente e dà ai ricercatori, a coloro che lavorano in laboratorio, le direzioni per perseguire, effettuare, per fare ricerca.

LUCIDO 6: DEFINIZIONI DI RICERCA APPLICATA E “SVILUPPO”
Queste sono le altre distinzioni. Sono le definizioni ufficiali che utilizza anche la Comunità Europea. Ricerca applicata: Legge ricerca applicata ovvero ricerca relativa a prodotti o processi…Lo sviluppo è essenzialmente la traduzione di queste conoscenze scientifico-tecniche in prodotti o processi. La fase dello sviluppo. Ce presuppone la messa in pratica delle conoscenze, ovviamente si occupa sia dello sviluppo per esempio del prodotto sia di tutto quello che è di supporto per la realizzazione del prodotto. Come vi dicevo, oggi fondamentalmente l’attività che definiamo ricerca e sviluppo è qualcosa di specifico, ben definito e è all’interno delle aziende, ad esempio esiste un gruppo di persone che lavorano nell’attività di R&S, ed è quindi condotta su base sistematica (non si ha R&S se mi sveglio una mattina e mi metto a fare ricerca). Ha delle linee guida da seguire per raggiungere degli scopi, obiettivi più ampi, ad esempio dati dalla direzione. E’ un’attività organizzata e formalizzata

LUCIDO 7: RICERCA E SVILUPPO (Le fonti dell’innovazione: ricerca d base, …)

LUCIDO 8: RICERCA E SVILUPPO (design, prototyping, feedback)
Nel concetto di R&S rientra tutta una serie di attività, non solo l’aumento della conoscenza, ma che sono comunque fondamentali per passare dalla teoria, e quindi dal concetto, all’applicazione pratica. Tra queste abbiamo il design, il prototyping, ossia si passa dall’idea a fare dei disegni, si controllano i disegni, si fanno per esempio delle modifiche ai disegni e poi si passa al prototipo. Oggi c’è tutto uno studio sulla prototipazione rapida, che si fa ad esempio con l’uso del laser, per evitare di fare il prototipo e quindi spendere soldi, utilizzare materiale e spendere anche tempo. C’è tutto un settore che si occupa di fare prototipi immediatamente che poi possano rispondere veramente a quelle che sono le caratteristiche finali del prodotto; comprende anche la costruzione di impianti pilota se per caso stiamo facendo ricerca per innovare il processo produttivo. Fanno parte delle attività di R&S anche tutti i feedback di ritorno verso la ricerca e sviluppo. Che cosa significa il feedback? Tutto questo processo, quindi ricerca di base ricerca applicata e sviluppo, abbiamo detto che è sì in linea di massima un processo unidirezionale che va dalla ricerca di base fino allo sviluppo, però è anche vero che affinché poi si riescano a raggiungere i risultati, quindi a produrre innovazione, ci deve essere sempre poi un ritorno tra la fase finale e la fase iniziale. Infatti, man mano che noi passiamo dall’idea alla concretizzazione dell’idea e poi addirittura dobbiamo arrivare sul mercato, dobbiamo essere in grado di accogliere, di recepire tutti quei segnali che vengono dal mondo esterno, dal mercato, dalla domanda o anche dall’interno durante per esempio l’uso di prototipi, di impianti pilota che possono anche modificare in itinere quella che poteva essere l’idea iniziale. Si parla di feedback, ossia l’inverso.

LUCIDO 9: MECCANISMO DI FEEDBACK (SCHEMA)
In questo lucido vedete che per ogni passaggio, per ogni fase, dalla ricerca di base alla ricerca applicata, allo sviluppo e alla realizzazione o meglio alla commercializzazione dell’idea, se questo è il flusso normale vedete che in ogni parte del flusso ci può sempre essere un feedback, il quale va ad agire o sulla fase iniziale o anche a monte, inizialmente; cioè se noi arriviamo alla fine e capiamo ad esempio che la nostra innovazione non avrà successo sul mercato, possiamo stravolgere totalmente l’idea iniziale. Questo ci potrà ad esempio servire per iniziare una ricerca di base completamente nuova. Esiste sempre questo meccanismo di interrelazione tra il processo e le componenti interne ed esterne.
Sulla base di questo concetto, alcuni hanno proposto questo modello d’impresa; impresa come un adaptive open system.

LUCIDO 10: L’IMPRESA COME “ADAPTIVE OPEN SYSTEM” (Schema con Tecnosfera, Stato dell’arte, ambiente…)
Un sistema aperto in grado di adattarsi. Fondamentale nell’impresa è la capacità di assorbimento (assorbing capacity), la quale le permette, pur portando avanti il suo processo dall’idea fino alla realizzazione dell’innovazione, di essere sempre aperta nei confronti del mercato, delle richieste dei consumatori, nei confronti anche di nuove scoperte esterne che stravolgono completamente la nostra idea iniziale. Per poter far questo, fondamentale è la parte della nostra impresa che è appunto l’attività di R&S perché soltanto tramite un’attività formalizzata, sistematica, quindi continua, di ricerca e sviluppo siamo in grado di avere, innanzitutto, un bagaglio di conoscenze e siamo pronti a cambiare la nostra linea di evoluzione rispetto a quelle che sono, per esempio, le richieste dei consumatori. Il Marketing ci serve essenzialmente come tramite per raccogliere le richieste, per capire meglio i desideri dei consumatori e quindi andare ad agire, sempre con meccanismi di feedback a monte, lì dove si sta facendo attività di R&S. Ovviamente, fondamentale per finalizzare bene l’attività di R&S è anche un collegamento con il mondo della tecnologia, quindi la Tecnosfera. Bisogna capire qual è il livello tecnologico, quali sono le tecnologie esistenti al di fuori dell’impresa e rispetto alla nostra innovazione tecnologica come si pongono. Diciamo che il legame tra ricerca scientifica di base e ricerca industriale è diventato molto più stretto.

LUCIDO 11: RICERCA SCIENTIFICA
Se prima il processo non era così sistematico e razionalizzato, perché per esempio la ricerca di base si poteva fare semplicemente in laboratori di ricerca con validi aumenti di conoscenza, oggi ricerca di base, ricerca applicata per arrivare allo sviluppo sono diventate sempre più unite; inoltre, poiché per arrivare dalla ricerca di base allo sviluppo sono necessari molti fondi tutto questo sta diventando quasi prerogativa, appunto, di quei laboratori industriali che hanno intenzione di investire, spendere nelle attività di ricerca perché immaginano di avere un profitto alla fine.

LUCIDO 12: L’IMPORTANZA DELL’IMPRESA
Affinché ci sia un’attività di R&S sono necessarie innanzitutto risorse finanziarie e risorse organizzative adeguate. Per questo, in tutto questo processo di trasformazione della conoscenza in qualcosa di utile l’importanza dell’impresa è cresciuta man mano. Infatti, possiamo dire che l’impresa è diventata attore fondamentale del cambiamento tecnologico ed ovviamente anche economico perchè le innovazioni tecnologiche poi si ripercuotono su …. ed è diventata fondamentale proprio perché le imprese, grazie a queste attività di R&S, sono in grado di sviluppare processi di apprendimento, di pura conoscenza. Investono in attività innovative anche perché hanno capitali, possono fare questo genere di attività, e così producono nuove tecnologie. Alla fine diciamo che oggi gran parte di quello che è alla base del progresso, inteso in tutti i sensi anche della società, è in parte dovuto alle imprese (cosa che prima non avveniva). In passato, c’era la scienza che poi veniva trasferita eventualmente all’impresa industriale. Ora, invece, proprio perché diventa sempre più importante il legame tra idea e realizzazione pratica dell’idea, le imprese hanno questo nuovo ruolo molto importante: avere innanzitutto le conoscenze che permettano poi di sviluppare tecnologie, di diffondere tecnologie e quindi di produrre progresso tecnologico. Bisogna però dire un’altra cosa. Le imprese da sole non sono in grado di fare tutto ciò. Se è vero che nella maggior parte dei casi hanno fondi, hanno capitali da investire in attività di R&S e la capacità organizzativa per gestire un’attività di questo tipo, è anche vero che nella maggior parte dei casi hanno bisogno dell’appoggio di altri attori.

LUCIDO 13: IL RUOLO DELLE ISTITUZIONI E L’INNOVAZ. COME SISTEMA
Oggi quindi, rispetto a qualche anno fa, non solo il progresso tecnologico dipende molto dalle aziende, ma anche dai rapporti che si vengono a sviluppare tra il mondo delle imprese e gli altri attori implicati nelle attività di ricerca, come per esempio le università, i centri di ricerca. Ovviamente l’impresa non è sempre in grado di investire capitali tali da poter portare avanti un’attività di ricerca finalizzata a condurre all’innovazione, quindi sono anche importanti quegli strumenti finanziari che servono a finanziare le attività di ricerca (il 6° Programma quadro serve essenzialmente a questo). Ecco che l’innovazione diventa un fenomeno collettivo ed è il risultato di relazioni tra attori diversi, sia del mondo della ricerca sia del mondo imprenditoriale.

LUCIDO 14: LUOGHI ED ATTORI PER LO SVILUPPO TECNOLOGICO
Oggi dove si fa attività di R&S? C’è una serie di luoghi, di strutture all’interno delle quali esiste la possibilità di fare attività di R&S. Molto spesso le stesse strutture prendono nomi diversi a seconda della grandezza, del maggiore o minore contributo di una parte rispetto alle altre. Per esempio, a Bari c’è Tecnopolis(?), dove andremo per il centro laser, e nello stesso insediamento si trova una Tecnopoli. Cosa fanno le Tecnopoli? Essenzialmente sono delle strutture molto grandi che hanno lo scopo preciso di mettere insieme la ricerca del mondo al di fuori delle imprese con le imprese stesse, affinché i risultati della ricerca possano poi essere veramente sviluppati. Fanno da tramite. Hanno una partecipazione pubblica e privata, quindi sono strutture ibride, e si occupano di grossi progetti. Poi ci sono i Centri di collegamento industriale e trasferimento tecnologico. Anche queste sono strutture che consentono di mettere in comunicazione, di trasferire i risultati della ricerca con il mondo imprenditoriale, però hanno una matrice sostanzialmente universitaria, quindi si occupano di progetti più piccoli, non come le tecnopoli. Le Incubatrici di imprenditorialità sono strutture fisiche, nel senso di spazi, infrastrutture, che consentono alle nuove imprese che si basano sulla realizzazione dei risultati della ricerca, cioè su un qualcosa sicuramente innovativo e soprattutto tecnologico, di iniziare a fare qualcosa di pratico. Si chiamano incubatrici perché danno supporto affinché le prime imprese si possano sviluppare. Le nuove imprese si chiamano imprese start-up. Centro di impresa e innovazione: a differenza degli altri è essenzialmente un’impresa, perciò alla fine ottiene un profitto dall’attività che svolge; attività che è sempre quella di fare da supporto per esempio ad imprese che vogliono partecipare ad un processo innovativo e che non hanno le capacità organizzative o neppure le strutture per farlo. Fa da tramite e aiuta a sviluppare, però è di carattere imprenditoriale. I Parchi scientifici possono essere di 1° o 2° generazione a seconda del perché si fa ricerca. Sono sempre delle aree, delle strutture ad alta concentrazione di “scienziati” persone che lavorano nell’attività di ricerca e a seconda che facciano ricerca di base, non finalizzata, o ricerca finalizzata vengono classificati parchi scientifici di 1° o 2° generazione. I Poli tecnologici sono un concetto più allargato dei distretti tecnologici, ma in fin dei conti sono aree in cui si concentrano imprese che svolgono esclusivamente una certa attività, che ad esempio utilizzano più o meno la stessa tecnologia e che quindi si fanno da supporto l’una con l’altra per lo sviluppo dell’innovazione tecnologica. Vi ho detto che è facile sentir parlare di tante strutture diverse, quella vista è una classificazione, tuttavia anche se fondamentalmente le strutture sono le stesse possono cambiare i nomi.

LUCIDO 15: LUOGHI DELLA RICERCA (PARCHI DI RICERCA)
I parchi di ricerca corrispondono ai parchi di 1° generazione. Sono delle aree generalmente associate alle università o comunque lì dove non è importante applicare l’idea, ma aumentare la conoscenza, dove si svolgono prevalentemente attività di ricerca e quindi si ha un’avanguardia scientifica e tecnologica però non finalizzata all’imprenditoria.

LUCIDO 16: PARCHI SCIENTIFICI
I parchi scientifici sono invece corrispondenti ai parchi di 2° generazione. In essi il peso maggiore lo si dà al fare ricerca avanzata, applicata, per la creazione di imprese e quindi trasferire le conoscenze dal mondo scientifico al mondo imprenditoriale in modo che quella che era un’idea possa poi portare un profitto.

LUCIDO 17: PARCHI TECNOLOGICI
I parchi tecnologici sono essenzialmente come i distretti tecnologici e cioè le imprese impegnate nell’applicazione commerciale di determinate tecnologie assolutamente innovative.

LUCIDO 18: DISTRETTI TECNOLOGICI
Dicevamo ad esempio che i distretti tecnologici sono delle aree ben definite in cui si svolgono iniziative sinergiche mirate allo sviluppo di nuove imprese dotate di tecnologia. Nei distretti tecnologici è fondamentale il fenomeno del raggruppamento (quello che vi dicevo prima): più imprese si uniscono, uniscono le conoscenze, per esempio mettono insieme le necessità per lo sviluppo della tecnologia, e alla fine sviluppano insieme. Come esempio viene sempre presa la Silicon Valley. E’ un tipico esempio di distretto tecnologico: un raggruppamento in un’area specifica che permette poi l’avanzamento delle conoscenze.

LUCIDO 19: ATTIVITA’ DI RICERCA E IMPRESE
Le imprese normalmente hanno come scopo quello di ottenere un profitto. Abbiamo anche detto che le attività di R&S necessitano di grossi investimenti e che nella maggior parte dei casi le imprese si appoggiano anche ad altre strutture, ad altri attori. Una cosa importante da considerare è che il processo che porta all’innovazione, legato allo sviluppo, che va dalla ricerca di base allo sviluppo e quindi alla realizzabilità dell’idea, è un processo ad elevato rischio. Immaginate quanto costa, quanto bisogna investire nelle attività di R&S per pervenire a un’idea, per cercare di metterla in pratica e poi quella idea forse potrebbe non risultare soddisfacente. Indubbiamente è un’attività ad alto rischio e non tutti sono in grado di sopportarla. Cosa succede? A volte si nota che le imprese, più che mettersi in gioco e quindi rischiare in maniera così totale, concreta nel mettere su un processo innovativo e portare alla luce innovazioni completamente nuove, cercano in qualche modo di rimanere ancorate a quei processi o modi di agire che hanno utilizzato fino a quel momento. Cercano di investire in quelle attività di R&S che con molta probabilità avranno dei risultati positivi. Questo potrebbe essere un limite. Poi parleremo del legame tra la dimensione dell’impresa e l’attività innovativa.

LUCIDO 20: L’ATTIVITA’ INNOVATIVA PRODOTTA DALLE GRANDI IMPRESE
L’attività innovativa prodotta dalle grandi imprese consisterebbe di solito in attività di miglioramento di processi o di prodotto innovati e realizzati ad esempio fuori di esse… Questa diciamo è un’altra modalità di produrre innovazione, cioè appoggiarsi all’attività… A livello di tipologia di innovazione è incrementale. Il discorso è utilizzare essenzialmente le conoscenze o meglio i risultati dell’attività di R&S portata avanti da altri e poi semmai fare qualcosa di nuovo.
Arrivati a questo punto abbiamo capito che le attività di R&S che vengono svolte nell’impresa e non solo ci portano sostanzialmente all’aumento delle conoscenze ed eventualmente a produrre tecnologie, le quali poi dovranno diventare innovazione tecnologica e quindi essere realmente utilizzate. Una modalità per tener contenti un po’ tutti, per dividere, condividere il rischio è quella di trasferire tecnologia.

LUCIDO 21: IL TRASFERIMENTO TECNOLOGICO
I meccanismi di trasferimento tecnologico servono ad ottenere un guadagno sia per quelli che fanno attività di ricerca semplicemente perché vogliono farla sia per tutti coloro che hanno bisogno dei risultati della ricerca per metterli in pratica e avere un profitto. In questo periodo si parla soprattutto di trasferimento tecnologico. È alla base dello sviluppo attuale ed anche di tutti i meccanismi, gli strumenti che fanno parte di programmi di finanziamento, tipo il 6° Programma quadro, che prevede ci sia un passaggio di conoscenza. Vi ricordate? La conoscenza non è altro che la ricchezza che noi abbiamo oggi. Quindi nel trasferire conoscenza abbiamo la possibilità di trasferire in un certo qual modo ricchezza perché quella stessa conoscenza ci porterà alla realizzazione e ad ottenere qualcosa. Allora, il trasferimento tecnologico comprende una serie di attività collocate a valle della ricerca scientifica che hanno come obiettivo quello di trasferire i risultati della ricerca in azienda, affinché la stessa ricerca, forse costata molto, possa avere poi realmente un’utilità, un profitto. Questa operazione non è semplice perché deve coinvolgere una serie di attori con finalità differenti e si deve svolgere con modalità ben precise. Normalmente in questa attività di trasferimento tecnologico sono coinvolte anche le università. In quest’ultimo periodo l’università sta assumendo un ruolo non dico prioritario ma importante. Che significa trasferimento tecnologico? Se io conosco qualcosa, ho fatto ricerca, ho trovato qualcosa e la vado a raccontare non è trasferimento tecnologico. Innanzitutto si parla di tecnologia, qualcosa di applicato, che ha finalità pratiche. La tecnologia è l’idea di come realizzare qualcosa che mi deve dare profitti. In particolare tecnologia di scambio.

LUCIDO 22: IL TRASFERIMENTO TECNOLOGICO
Legge: La tecnologia oggetto di scambio riguarda quell’insieme… Significa che chi possiede tecnologia ha il monopolio sulla tecnologia stessa, quindi è qualcosa che io posso scambiare, vendere, comprare o con altre modalità di trasferimento perché è di proprietà di chi la mette sul “mercato”. Non è qualcosa che poi può essere di dominio pubblico perché la tecnologia è applicata a uno specifico processo o prodotto, con finalità ben specifiche, e io che l’ho messa a punto ne sono il detentore e posso decidere di trasferirla o scambiarla. Quindi deve avere questo carattere di esclusività. Il monopolio può essere di diritto o di fatto, nel senso che posso o utilizzare gli strumenti reali, tipo i brevetti, che quindi mi consentono di avere il monopolio reale dell’idea, di quella che è la tecnologia, oppure può essere di fatto quando io che ho messo su la tecnologia la mantengo segreta ed ho comunque il monopolio, non ho diritto come quando ho il brevetto, ma tenendola segreta mantengo il monopolio e decido io se darla, non darla o a chi darla.

LUCIDO 23: GLI STRUMENTI DI APPROPRIABILITA’(indicatore di vantaggi competitivi)
Quando si parla di tutta l’attività di R&S messa su per esempio in un’impresa e che eventualmente ci porta ad ottenere una tecnologia, parliamo normalmente di tecnologie o comunque di un’invenzione che poi può diventare innovazione. Tutto quello che noi abbiamo speso per arrivare a quel risultato dev’essere in qualche modo protetto proprio perché abbiamo investito tanto e perché quello che vogliamo è ottenere il monopolio su quello che abbiamo trovato. Per continuare ad avere il monopolio sull’invenzione esistono una serie di strumenti che possiamo utilizzare. Parliamo di strumenti di appropriabilità e tra questi c’è il brevetto, la segretezza, il vantaggio temporale connesso alla lunghezza dei tempi di apprendimento dei concorrenti, quest’ultimo è un monopolio indiretto. Nel senso che se io ho svolto un’attività di R&S, sono stato io ad inventare, a mettere in pratica cioè ad inventare la tecnologia, avrò ovviamente una serie di conoscenze alla base che mi consentiranno di avere un vantaggio su quella tecnologia anche se io dovessi portarla sul mercato, perché fino al momento in cui i concorrenti acquisiranno tutte le conoscenze che ho, io avrò un vantaggio per esempio temporale. Questo non è sempre vero, dipende dal tipo di tecnologia. Un’altra possibilità è che io, partendo dall’attività di R&S, possa continuare a svolgere attività di R&S per portarmi avanti, rispetto ai concorrenti, per precederli.

LUCIDO 24: LA PROTEZIONE DELLE INNOVAZIONI
Vediamo gli strumenti di appropriabilità e quindi le strategie che l’azienda utilizza per proteggere le proprie innovazioni e cercare di mantenere il monopolio.
C’è il Brevetto, sicuramente il modo più formale e più utilizzato per proteggere le proprie invenzioni. E’ un contratto tra lo Stato e il privato che crea una connessione di monopolio legale temporaneo. La segretezza è quello più semplice, ma dà pochi diritti perché nel momento in cui la segretezza dovesse venire annullata non potremmo avere nessuna pretesa di riconoscimento, si parla per esempio di inventing around quando per esempio qualcuno viene a conoscenza dell’oggetto dell’invenzione e immette sul mercato, anche prima, qualcosa di simile, per cui non può essere accusato di aver messo la stessa cosa sul mercato; è simile, quindi indubbiamente utilizza le conoscenze dell’altra impresa, però ottenendo dei risultati diversi.

LUCIDO 25: I BREVETTI
Come funzionano i brevetti? Risposta: è decennale e si va all’Ufficio brevetti nazionale, europeo a seconda dell’estensione e applicazione della tecnologia.
Prof.: Si paga innanzitutto all’inizio e poi si paga annualmente una certa quota.
Aula: Venendo meno al pagamento di una quota poi si perdono i diritti sul brevetto. Ogni volta che il brevetto viene utilizzato, l’inventore percepisce un guadagno.
Aggiungiamo qualcosa a quello che avete detto
I Brevetti, i Marchi e i Copyright sono 3 metodi, strumenti di protezione della proprietà intellettuale, quindi della conoscenza. I Brevetti proteggono un’innovazione, l’applicazione commerciale di un’invenzione. I Marchi proteggono essenzialmente l’origine di un prodotto, di quello su cui viene applicato il marchio. I Copyright proteggono i diritti d’autore, essenzialmente le pubblicazioni.
LEGGE Il Brevetto è un titoloni proprietà… A noi cosa interessa? Ci occupiamo di invenzioni industriali. Le invenzioni industriali sono un nuovo mezzo, un nuovo metodo di lavorazione, un nuovo processo o nuovo prodotto, il risultato di una ricerca che abbiamo effettuato. Affinché l’inventore possa chiedere all’Ufficio brevetti di ottenere il brevetto, l’invenzione deve rispondere a 3 caratteristiche fondamentali: la novità, l’originalità e l’applicabilità industriale. Quindi prima di poter andare a richiedere un brevetto devo essere sicuro che la mia idea possa avere un riscontro pratico, essere applicata, che sia qualcosa completamente nuova e che quindi non ce ne siano altre in giro più o meno uguali. Prima di arrivare a chieder il brevetto c’è tutto uno studio che bisogna fare. Il brevetto è di 10 anni o può arrivare a 20 anni. Come funziona? Esiste un brevetto nazionale, quindi esiste un ufficio nazionale presso cui posso andare. Se io chiedo un brevetto nazionale, la protezione dell’invenzione vale solo a livello nazionale. Se voglio, invece, richiedere la protezione anche in altri paesi, per esempio europei, devo richiederla innanzitutto all’Ufficio centrale brevetti europeo, però richiedendo espressamente la protezione per ciascun singolo paese presso il quale voglio essere protetto. E’ un meccanismo che stanno cercando di cambiare perché molto lungo, complicato e dispendioso. Infatti, nel momento in cui io vado a chiedere all’ufficio europeo per esempio la protezione per la Romania, devo tradurre in rumeno tutta la mia descrizione del progetto, ecc. ecc. con una serie di complicazioni e in più dovrò pagare la Romania per continuare ad avere la protezione lì. La stessa cosa la devo fare per avere la protezione in ciascun paese. Quello che si sta cercando di fare oggi è creare un brevetto comunitario unico, cioè io vado all’Aia e dico di voler proteggere la mia invenzione a livello europeo. Sono state scelte 3-4 lingue, ora non ricordo, si traduce in quelle 4 lingue ufficiali, dopodichè vengo protetto in tutta la Comunità europea. Finora si sono fatti solo una serie di piani e progetti

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

LEZIONE N. 8 (13/10/2005) PARTE B

LA PROTEZIONE DELLE INNOVAZIONI.
In merito al brevetto preciso che averlo aumenta il valore della tecnologia stessa. Però il valore della tecnologia nell’ipotesi di brevettarla non deve tener conto solo dell’esistenza dello stessa, ma anche la possibilità dell’utilizzo di tale nuova tecnologia.
Altre forme di PROTEZIONE sono:

Il vantaggio temporale, cioè se io velocemente arrivo al mercato e lo faccio perché ho le capacità e le conoscenze per farlo posso avere un vantaggio rispetto agli altri eventuali concorrenti.
Il vantaggio in termini di competenza, cioè se io ho fatto ricerca per mio conto e ho acquisito quel bagaglio di conoscenza sono più flessibile.
Innovazione continua. Anche questa è un’altra forma che la gente utilizza. Si innova senza rimanere indietro, ma ciò richiede tanti e tanti soldi.

METODI PER OTTENERE LE INVENZIONI DALLE IMPRESE CONCORRENTI O PER TRASFERIRE LE CONOSCENZE.
Per chi vuole invece imitare ci sono altre modalità da prendere in considerazione e sono:

Le licenze di tecnologia, cioè io che ho il brevetto ho l’esclusività di utilizzo della tecnologia. Tuttavia, a volte è giusto farla utilizzare anche ad altri (se il mio brevetto è un prodotto, diffondendolo guadagno di più). Per cui esistono le licenze che sono un modo per permettere ad un altro di far utilizzare la mia invenzione, ovviamente dietro pagamento.
La rilevazione del brevetto, quando nell’analizzare le domande di brevetto in cui è descritta la mia invenzione c’è la possibilità di distinguerla in modo tale da non subire denunce legali.
Pubblicazioni e incontri “tecnici”;
Conversazioni informali;
Assunzione di lavoratori, ovvero il movimento di persone.

TRASFERIMENTO TECNOLOGICO.
E’ un meccanismo molto importante per poi giungere al progresso, allo sviluppo economico.
Si attua mediante acquisizioni, concessioni, tecnologie.
Queste sono modalità che le imprese utilizzano per scambiare tecnologia e permettere lo sviluppo.
Ad opera del trasferimento tecnologico si possono ottenere una serie di risultati:

miglioramento di un prodotto preesistente;
introduzione di un nuovo prodotto;
miglioramento di un impianto produttivo;
creazione di una nuova impresa che sviluppi, produca e venda una nuova tecnologia con le competenze acquisite.

Quindi, alla fine, vedete che non serve inventare qualcosa e tenersela per sé ma a volte serve diffonderla.
FORME DI COLLABORAZIONE
A questo scopo, le aziende hanno messo su una serie di modalità con cui collaborano. Quindi più imprese possono collaborare fra di loro secondo schemi e modalità differenti per cercare di unire questi sforzi organizzativi e finanziari per poi sviluppare le tecnologie ed arrivare allo sviluppo dell’innovazione. Tra queste forme di collaborazione ci sono:
- gli accordi informali;
- le joint- venture (si hanno quando si viene a creare una vera e propria società nuova che si basa sull’utilizzo di una nuova tecnologia che 2 imprese diverse cercano di attuare);
- accordi di scambio tecnologico (licenza);
- alleanze strategiche (se, per esempio, io ho messo su un’ invenzione, per poter essere utilizzata e attuata dal mercato ho bisogno di molte infrastrutture e per questo mi metto in collaborazione con altri anche se ciò comporta la perdita del monopolio);
- outsourcing (tipo il contratto di produzione), questo lo stesso discorso di prima, mi manca un pezzo e mi accorgo che non vale la pena investire in un’attività di ricerca quindi mi rivolgo ad altri;
- consorzi ed organizzazioni di ricerca, si mettono insieme per sviluppare un’attività di ricerce e sviluppo.
I VANTAGGI DELLA COLLABORAZIONE.
Nel collaborare, nel non tenersi il monopolio, ci sono vantaggi e svantaggi.
I vantaggi della collaborazione sono semplici da comprendersi. Abbiamo detto che fare attività di ricerca e sviluppo costa e indubbiamente uno dei primi vantaggi è condividere le spese. Collaborare con un partner in un progetto di sviluppo dell’innovazione è una strategia in grado di offrire all’impresa non pochi vantaggi. Innanzitutto, consente di accedere alle capacità e alle risorse di cui no dispone, oppure di accedere o utilizzare attività complementari. I vantaggi della collaborazione sono sia economici sia temporali.
Nella maggior parte dei casi le forme di collaborazione proteggono chi ha inventato la tecnologia, avrò dei limiti, avrò dei punti in meno a chi l’ha messa su (licenze).
Per chi fa ricerca interna, il vantaggio nasce dal fatto che i miei collaboratori che svolgono attività di ricerca e sviluppo sono capaci di inglobare la conoscenza. Sono però elevati gli investimenti e i costi.
Le cose da valutare nelle varie forme di collaborazione sono la società di sviluppo, il controllo sulla tecnologia, la valorizzazione, l’accesso ad altre imprese.
MODALITA’ DI TRASFERIMENTO TECNOLOGICO.
Le tecnologie possono essere trasferite mediante prestazioni di servizi o acquisizioni di imprese (ci sono casi in cui una grossa impresa ingloba una piccola impresa che attua quel bene complementare per portare avanti l’innovazioni), jont-venture o brevetto, produzione di commissione o trasferimento di conoscenza tramite risorse umane.
Nel momento in cui un’azienda decide di trasferire una propria tecnologia deve valutare alcuni aspetti, quali:

le aree tecnologiche verso le quali viene trasferita una tecnologia (ove esiste un mercato);
le caratteristiche dell’acquirente.

Per chi acquista la tecnologia è, invece, importante:

valutare l’opportunità di acquistare una tecnologia piuttosto che puntare sulla propria capacità di R&S;
valutare la scelta della tecnologia più appropriata tra quelle disponibili in termini di rendimento a lunga scadenza e di adattabilità alla realtà aziendale.

SPIN-OFF.
Le persone sono ricchezza perché hanno un cervello, hanno informazioni. Trasferire persone vuol dire trasferire competenze e capacità per trasformare un’idea in qualcosa di realizzato (idea imprenditoriale). Lo spin-off non è altro che il trasferimento di quelli che sono i risultati della ricerca in azienda. Significa che persone particolari si distaccano centri di ricerca ove hanno lavorato per mettere su un impresa nuova, mettendo le loro conoscenze. I processi di spin-off porta alla nascita di imprese nuove. Da un punto di vista ACCADEMICO esso è un importante strumento di trasferimento tecnologico perché permette di diffondere sul mercato le conoscenze specifiche sviluppate. Abbiamo detto che queste persone che si spostano possono provenire anche dal mondo accademico, quindi se fino ad esso quello che si faceva all’università rimaneva conoscenza, adesso stanno cercando di far sfruttare quella conoscenza grazie all’utilizzo delle persone che decidono di mettere su un’impresa. Per valorizzare queste conoscenze acquisite nell’università gli studiosi potrebbero decidere di valorizzare i risultati della loro ricerca. In questo contesto se le persone di partenza partono dall’università quello che poi potrebbe nascere viene chiamato SPIN-OFF ACCADEMICO, che non è altro che un’azienda che ha come obiettivo l’uso di creare dei risultati di ricerca universitaria. Durante questo processo di spin-off che porti poi un’impresa a camminare con le sue gambe, l’impresa mette a disposizione nella maggior parte dei casi varie strutture (laboratori, uffici, aiuto nella gestione).
Questo serve anche per far acquistare ricchezza all’università, quindi è un qualcosa che ha una finalità per chi decide di mettere su un’impresa, diffondendo la conoscenza e dovrebbe poi avere un ritorno all’università, tanto da definire lo spin-off accademico come un sistema di autofinanziamento per l’università.
Per quanto riguarda la base giuridica dello spin-off, esiste un Decreto Legge del ’99 che ha ordinato tutta questa materia. E ha lo scopo di agevolare questo scambio di informazioni e questo trasferimento di conoscenza dal mondo accademico al mondo reale Quindi, il decreto lgs ordinando un pò tutto il contesto è uno strumento di base per avere poi i finanziamenti per queste imprese spin-off.
Quindi lo spin-off accademico si avvale delle strutture e dei laboratori resi disponibili da parte dell’università, le quali possono accogliere la fase di incubazione e dare l’avvio alla fase di start-up.
Chi può accedere agli spin-off accademici? Tutti, docenti, studenti, neo-laureati.
Come si arriva allo spin-off accademico? Ciascun ateneo predispone un proprio regolamento e si viene a creare uno staff apposito che dovrà poi gestire le domande e valutare se rispondono a quelle che sono le direttive date. Nel momento in cui si fa domanda occorre dare tutti i dettagli, un piano finanziario dettagliato in cui sono indicate tutte le fasi, come si intende svolgere il processo, che cosa si vuole produrre.
Le fasi dello spin-off sono 3:

PREIMPRESA:si costituisce 1 S.r.l. per il tempo di tre anni, si cerca di finalizzare l’attività di ricerca per arrivare all’obiettivo stabilito.
INCUBAZIONE: so già cosa e come devo produrre. Al massimo, posso migliorare il processo o prodotto.
START-UP: siamo arrivati al punto in cui abbiamo costituito una reale impresa e siamo arrivati sul mercato e siamo pronti per abbandonare l’università e lanciarci nel mondo esterno e diventando una vera e propria impresa.

il tutto si chiude in un ciclo di tre anni. E’ difficile però convertire quella che può essere una ricerca universitaria in una cosa reale, che abbia uno scopo. Questo perché coloro che mettono su tale tipo di impresa hanno molto studio ma poche conoscenze e capacità imprenditoriali.
Possiamo produrre tutto ma basarci molto sulle esigenze del mercato. Bisogna sviluppare prodotti e relazioni con gli enti locali, strutture finanziarie esterne. Qst perché gli spin-off si basano sull’innovazione, alla base dell’innovazione ci dev’essere un’attività di ricerca e sviluppo continua.
Il problema principale è quindi la carenza di risorse.
Le attività di ricerca e sviluppo vengono considerate anche come un indicatore tecnologico dello stato innovativo di un Paese. Sono stati proposti una serie di indicatori per capire quanto un paese è in grado di innovare. Tra qst indicatori è stato scelto quanta attività di ricerca e sviluppo viene fatta, perché si presuppone che se essa è alta, c’è un certo fermento e una specie di corrispondenza fra attività di ricerca e sviluppo e innovazione. Però vi sono anche altri indicatori:

quanti investimenti vengono fatti? È un’ indicatore di imput;
indicatori di output: dopo che è stato speso, dopo un’attività di ricerca cosa siamo riusciti ad ottenere e quanto qst può essere collegato con l’innovazione vera e propria.

Innanzitutto, si vanno a vedere le statistiche sui brevetti all’interno di un Paese. Qst è un indicatore abbastanza diffuso, infatti si presuppone che se ci sono tanti brevetti vuol dire che c’è tanta attività di ricerca e sviluppo, tanti soldi investiti, tante innovazioni. Non sempre però tutte le invenzioni vengono brevettate, non sempre avere un brevetto vuol dire che ho successo o innovazioni.
La bilancia tecnologica indica i flussi finanziari derivanti dalle transazioni internazionali dei diritti di proprietà intellettuale: anche qst è un indicatore utilizzato ma limitato perché mi dice solo gli scambi tra il paese e l’esterno, però ci sono tanti scambi interni non considerati.
Il commercio dei prodotti ad alta tecnologia: è un indicatore.
Complicazioni scientifiche prodotte:……da completare…………………………

……………..Noi possiamo innovare in due modi:

inventando un nuovo processo produttivo;
migliorando il processo produttivo che ho sempre utilizzato.

METODI DI ORGANIZZAZIONE ED EFFICIENZA
Abbiamo detto che quando parliamo di innovazione non ci riferiamo solo al prodotto, ma ad una serie di concetti più allargati (anche un metodo di gestione diverso può costituire un’ innovazione importante per avere poi maggiori profitti). Quindi, non è soltanto produrre un prodotto nuovo, ma vuol dire anche vedere come gestire le nostre risorse, interne ed esterne.
IL PROGRESSO TECNICO
Viene definito come un processo che acquisisce le conoscenze e tramite alle invenzioni ci porta alle innovazioni. E’ il risultato di invenzione e innovazione. Abbiamo detto che non sempre l’invenzione conduce all’innovazione, ho anche detto che in molti hanno cercato di studiare come si arriva all’innovazione, se si passa per forza attraverso il processo di RICERCA, INVENZIONE, INNOVAZIONE o si può arrivare all’innovazione indipendentemente. Comunque si è cercato di dare un senso al concetto di invenzione ed innovazione. Shumpeter, per primo, ha distinto tra invenzione ed innovazione.
INVENZIONE E INNOVAZIONE
In particolare, ha definito l’ INVENZIONE come:
- un qualcosa che aggiunge conoscenza e dà la possibilità di giungere all’innovazione;
- come l’introduzione di nuovi processi produttivi;
- come il concetto, idea o percezione di nuove tecnologie (processi, prodotto, modo di gestire,ecc.);
Ha definito,invece, l’ INNOVAZIONE come la realizzazione di una nuova tecnologia nelle mani di chi la usa (perché l’innovazione appartiene all’impresa e dà profitto alla stessa). L’invenzione tecnica per divenire innovazione deve portare un vantaggio economico, altrimenti rimane invenzione.
Tecnicamente:
L’invenzione è una nuova idea, un nuovo sviluppo scientifico o una novità tecnologica che non è stata ancora realizzata tecnicamente e materialmente. A volte essa è casuale e non ha le finalità che può avere l’innovazione. Essa è opera di scienziati o tecnici. Può succedere che uno inventi qualcosa in un piccolo laboratorio, senza poi pensare ad una possibilità di realizzare tale invenzione.
Essa comprende:

la progettazione;
la realizzazione fisica;
la commercializzazione.

Queste sono le tre fasi che conducono alla realizzazione dell’innovazione.
L’innovazione è la realizzazione di un’invenzione in un nuovo prodotto o processo produttivo finalizzato allo sfruttamento commerciale. E’ la valorizzazione economica di un’invenzione. E’ opera dell’imprenditore, il quale decidendo di realizzare l’invenzione spende.
Tra invenzione ed innovazione spesso intercorre un tempo lungo, questo è u problema col quale le aziende si devono confrontare. Dal momento in cui esiste l’invenzione e avviene la realizzazione possono impiegarci poi decine e decine di anni. Essa è:

l’attuazione di nuovi oggetti di riproduzione;
l’introduzione di nuovi metodi nella gestione e organizzazione del lavoro;
il rinnovo o ampliamento dei prodotti o servizi nei mercati ad essi associati.

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

CICLI PRODUTTI VI E INNOVAZIONE
Lezione n. 17 - A giovedì 3 Novembre

Oggi finiamo di parlare dell’AUTOMAZIONE, e essenzialmente vediamo un po’ la situazione attuale in cui devono gestirsi le aziende per poter sopravvivere.

SPECIALIZZAZIONE/STANDARDIZZAZIONE

All’inizio dell’industrializzazione il problema è stato quello di rivolgersi alla meccanizzazione spinta, di utilizzare sistemi automatici, in modo tale da gestire tutta la produzione in maniera tale da poter essere standardizzata, e quindi, focalizzata su pochi prodotti che potessero essere prodotti in grande quantità; tutto questo permetteva all’azienda di risparmiare i costi dell’impianto, standardizzare la produzione, produrre in grande serie e alla fine avere una certa leadership proprio grazie al fatto di poter avere una aumentata produttività e una politica di prezzo. Quindi quello che era importante fare era specializzarsi, standardizzarsi, ridurre i costi e aumentare la produttività. Questo era il sistema utilizzato fino a qualche anno fa.

SISTEMI PRODUTTIVI TRADIZIONALI

I sistemi produttivi tradizionali erano caratterizzati da:

Specializzazione delle macchine e della manodopera;
Sincronizzazione delle diversi fasi, proprio per ottimizzare il tutto;
Frazionamento delle operazioni, con il raggiungimento di quello che in gergo si chiama economia di scala.

FLESSIBILITA’ = FATTORE DI SUCCESSO

Attualmente però la situazione è modificata radicalmente. In fatti l’ambiente esterno in cui le aziende operano, in cui si trovano a dover gestire le proprie politiche è completamente mutato. Quella che è la situazione di oggi è quella di una instabilità dei mercati e per quanto riguarda la domanda, non si richiede più lo stesso prodotto in grandi quantità, ma molto importante, a parte la qualità che è molto importante oggi nella produzione, è la diversificazione. Quindi, vi rendete conto, che rispetto a un modello di produzione impostato su standardizzazione, specializzazione, produzione di massa, economia di scala, ritrovarsi in un mondo completamente cambiato, turbolento, in cui cambiano le esigenze, non è facile per chi ha impostato il ciclo produttivo in un certo modo e si deve trovare a cambiare completamente il modo di produrre. Per cui a differenza di come era prima il fattore di successo, quindi l’alta produttività e bassi costi, quello che risulta fondamentale oggi, è adattarsi rapidamente e a basso costo, per cui bisogna concepire tutto il sistema produttivo come un sistema flessibile. Diciamo che è facile dire bisogna essere flessibili, bisogna adattarsi, modificare continuamente e a basso costo, però passare dalla teoria alla pratica... ce ne vuole.

FLESSIBILITA’, PRODUTTIVITA’, BASSI COSTI

Per cui le aziende si sono dovute adattare a una serie di fattori completamente nuovi e, che vedremo, hanno modificato anche i fattori strategici della produzione. L’ambiente in cui oggi si trovano ad operare le imprese è caratterizzato da:

Turbolenza ambientale, che richiede strutture e modelli organizzativi adattabili in tempi brevi alla flessibilità; ricordiamoci che abbiamo bisogno non soltanto di tecnologie e quindi macchinari, sistemi di produzione, il modo quindi di trasformare materie prime in prodotti finiti, ma diventa fondamentale il modo di concepire il processo, e quindi anche tutti gli aspetti gestionali e l’organizzazione della produzione stessa;
Condizioni di mercato, che obbligano un miglioramento della produttività e un abbassamento dei costi; quindi alla fine bisogna innovare sulla via della flessibilità senza subire cali di produttività, che fino a qualche tempo fa sembrava dire una bestemmia perché o si faceva una cosa o l’altra.

IL PROCESSO PRODUTTIVO ATTUALE

E’ necessario aumentare la produttività mantenendo costante la flessibilità e agendo sui vari fattori di produzione, non solo su quelli classici (capitale e lavoro), ma agendo su tutta la struttura, l’organizzazione e il concepimento dei processi produttivi stessi.
Quindi, il processo produttivo attuale, si deve fondare su due principi fondamentali, che sono:

La razionalizzazione dei processi
La riduzione degli sprechi

Tutto questo per aumentare la produttività e essere allo stesso tempo flessibili. Quindi il processo produttivo attuale diventa un sistema intelligente e flessibile (ricordiamoci del discorso del sistema, quindi non più una serie di fasi, ma tutto concepito come un unico sistema, però organizzato e gestito in modo flessibile e intelligente, quindi con l’utilizzo di tutte le tecnologie informatiche che abbiamo visto, più avanzate, anche di intelligenza artificiale) nel quale l’incremento di produttività si realizza con la razionalizzazione dei processi e con la riduzione dei tempi morti e delle scorte; abbiamo già visto che le tecnologie informatiche ci consentono di ottenere, tra i vari risultati, anche quello della riduzione dei tempi morti e la riduzione delle scorte, quindi tutto quello che per i giapponesi è uno spreco e che quindi non aggiunge valore al prodotto.

DEMATERIALIZZAZIONE

I nuovi processi innovativi e di mutamento hanno manifestato i loro effetti, nel corso del tempo, di stabilizzazione qualitativa e decremento delle quantità inutilizzate, eliminando costi derivanti da pause, tempi morti e discontinuità produttive varie; quindi c’è una massimizzazione nell’uso delle risorse, ottimizzazione dei tempi e quindi un ottimizzare tutto il flusso e il ciclo produttivo.

PARAMETRI STRATEGICI DI PRODUZIONE

Vi ho detto che con l’evolversi della situazione e con il cambiamento delle condizioni esterne all’impresa, sono cambiati i parametri strategici della produzione, in relazione non solo alla dinamica tecnologica ma anche per quello che è l’accorciamento del ciclo di vita dei prodotti, quindi la differenziazione nelle richieste dei consumatori.

NUOVI PARAMETRI STRATEGICI DI PRODUZIONE

Secondo alcuni studiosi i parametri nuovi divenuti importanti sono focalizzati:

Sulla soddisfazione del cliente (lead time di produzione (tempo necessario affinché il prodotto arrivi al consumatore), qualità, livello di servizio al cliente, flessibilità);
Sulle prestazioni finanziarie (ROI-Return On Investiment-, rotazione delle scorte, sprechi, tempo di introduzione di nuovi prodotti);riguardano in maniera più specifica la gestione del ciclo produttivo, quindi tutto quello che riguarda la “caccia agli sprechi”.

Sono tutti parametri divenuti importanti soprattutto per quelle che sono le basi del total quality management o della qualità totale, del just in time ecc.

Tab.: CAMBIAMENTO PARADIGMA ECONOMICO (manca)

Per cui oggi si è passati da un modello, un paradigma economico definito fordista, quindi focalizzato sulla produzione di massa, standardizzazione, a un nuovo modello che utilizza al massimo gli ICT, in cui ci sono mix di prodotti elevati, resti di aziende, integrazione, più che strutture verticali, essenzialmente una integrazione orizzontale, competenze multiple ed essenzialmente la differenza tra pianificazione e vision; quindi pianificazione si parte da un progetto iniziale, si organizza la produzione così come il management all’inizio stabilisce, e alla fine si possono aggiustare i parametri, tipo anche agire sul marketing, in modo tale che possa poi risultare vincente tutto quello che noi abbiamo fatto; vision vuol dire invece una visione prospettica, quindi non si parte con degli standard che bisogna seguire ma è un miglioramento continuo.

LA FLESSIBILITA’

La flessibilità è un termine ampio che può assumere diversi significati; la possibilità di un sistema di produzione può essere scomposto in tre dimensioni:

Dimensione tecnologica: fornita dalla tecnologia che io utilizzo, la struttura del mio processo produttivo;
Dimensione economica: mi dice il costo dell’adattabilità;un sistema molto flessibile dovrà spendere poco per risultare adattabile alle condizioni ambientali;
Dimensione temporale: anche il tempo dell’adattabilità.

Ovviamente costo e tempo sono dei parametri strettamente connessi l’uno con l’altro e che poi mi danno realmente la possibilità di essere flessibile.
Per costo della flessibilità si intende:

Il costo della variazione pura e semplice;
Il costo da affrontare per rendere il sistema disponibile alle variazioni.

C’è un costo che dipende, per esempio, dal riattrezzaggio delle macchine, dal fatto di modificare la struttura dell’impianto, il modo di organizzare la produzione, che sono costi effettivi, reali, facili da valutare; ci sono altri costi che, invece, sono meno facilmente identificabili; quindi il costo più direttamente connesso alla flessibilità è il primo.

SPECIALIZZAZIONE MACCHINE

Quando parliamo di flessibilità dobbiamo far riferimento alle macchine che utilizziamo. Anche nella scelta delle macchine è importante la strategia che dobbiamo utilizzare, perché se utilizziamo macchine specializzate, queste saranno più adatte per produzioni standardizzate o comunque in grande serie; se invece utilizziamo macchine in grado di fare più cose, saranno più adattabili per produzioni flessibili, che cambiano tipologie di prodotti. Quindi anche con la scelta delle macchine possiamo modificare o adattare il mio processo, ciclo produttivo sia agli obiettivi interni, sia alle condizioni che mutano all’esterno.

FLESSIBILITA’ E MERCATO

In determinate situazioni di prodotti e di mercato, la tecnologia programmabile e quella flessibile risultano essere le scelte migliori, rispetto a una produzione standardizzata e a economie di scala, dato che permettono risposte continue, precise ed economiche alle variazioni di mercato. Abbiamo detto all’inizio che impostare il sistema produttivo con la produzione standardizzata e macchine specializzate e poi decidere all’ultimo di arrivare alla flessibilità, non è semplice. Per cui la struttura più semplice da poter utilizzare per arrivare alla flessibilità è quella che utilizza tecnologie flessibili e programmabili, quindi automazione non rigida, ma programmabile e flessibile.

CONFIGURAZIONE DI PROCESSO

La configurazione di processo in tutto questo è molto importante; abbiamo detto che è fondamentale la scelta delle macchine ma ancora di più come organizzare il processo, come disporre le macchine, come gestire i flussi di materie prime - semilavorati - prodotti finiti; questo perché scegliere una configurazione assume un’importanza per un tempo molto più lungo rispetto a quello che è il tempo necessario, per esempio, per cambiare i prodotti o meglio il tempo che i consumatori hanno nel cambiare le proprie richieste; quindi ovviamente scegliere una configurazione mi prevede che per un tempo abbastanza lungo io debba usare quella configurazione e quindi adoperare quel processo e ottenere quei prodotti; quindi anche il modo di organizzare le macchine, il sistema mi dà una certa spinta verso la più o meno flessibilità.

PRODUZIONE E AGGIORNAMENTO (manca)

Infatti, oltre alla configurazione di processo indubbiamente dobbiamo fare i conti con i sistemi informatici, con un flusso di dati, però una cosa è aggiornare dei dati, un’altra è aggiornare tutto quello che è a supporto del flusso informativo; ovviamente bisogna fare i calcoli anche con i tempi necessari non solo a cambiare il sistema di informazioni ma anche il flusso di materiali, e quindi quello che dicevamo prima essere fondamentale la configurazione di processo.

CONFIGURAZIONE DI PROCESSO

Possono essere organizzate in base a vari criteri; possiamo distinguerla in 4 tipologie fondamentali:

Indipendenti dal progetto del prodotto, e questo accade per esempio con macchinari semplici o che vengano utilizzati per qualsiasi altro scopo, comunque non macchine specializzate;
Programmabili, in cui esistono una serie di macchine in grado di fare più operazioni e di portare ad una gamma molto ampia di prodotti;
Flessibili, che permettono di avere una certa variabilità, standardizzata anche, però nell’ambito di famiglie più o meno di prodotti, che poi vedremo essere la conseguenza logica del sistema utilizzato nel CAD (ad esempio linea di produzione mista, che spesso evolve verso un FMS);
Rigide, in cui abbiamo un unico progetto, quindi non ci sono necessità di cambiare il mio prodotto ma sono configurazioni stabili, organizzati in modo tale che un impianto = un prodotto (esempio produzione di energia elettrica, petrolchimica), quindi non abbiamo bisogno di cambiare il mix di prodotti, per cui ci standardizziamo utilizzando delle macchine specifiche.

Disegno: OPZIONI TECNOLOGICHE RELATIVE ALLE CONDIZIONI DI FLESSIBILITA’ ED ELASTICITA’

A seconda di quella che è la configurazione del processo cambiano una serie di parametri che possono essere fondamentali nella scelta. Se noi su un asse mettiamo il numero di prodotti per ciascuna parte e sull’asse delle ascisse la varietà delle parti che possono essere prodotte, essenzialmente il mix, vediamo che a seconda del sistema che noi andiamo a scegliere ci sarà un range di numero di prodotti e mix di prodotti. I sistemi specifici avranno un numero elevatissimo di unità, però un unico tipo di prodotto, prodotto in grande quantità; per arrivare ai sistemi indipendenti, che sono in grado di produrre tante varietà, però un unico prodotto di una varietà, sono sistemi fatti ad hoc per produrre un prodotto x; tra i due estremi abbiamo i sistemi flessibili e i programmabili. Quello che vedete che cambia sono: investimento di capitali, per i sistemi specifici quindi quelli con produzioni standardizzate, alla fine abbiamo un investimento alto, al contrario all’inizio abbiamo un investimento basso; la flessibilità, per i sistemi standardizzati è bassa il contrario alta; la capacità alta, quindi a livello di quantità di prodotti che noi possiamo produrre, e quanto più andiamo verso i sistemi ad hoc, indipendenti è bassa; il costo per unità basso/alto. Se noi abbiamo un sistema standardizzato avremo raggiunto degli obiettivi, al contrario avremo raggiunto degli altri. E’ fondamentale considerare che quello che è importante non è dire è meglio una configurazione o è meglio un’altra, dipende da quali sono gli obiettivi che io voglio raggiungere.

LA SCELTA DEL LAYOUT

Strettamente connessa alla tipologia di processo, alla configurazione abbiamo il layout, ossia il modo in cui organizziamo le macchine all’interno della nostra struttura, quindi la successione delle fasi che devono essere seguite dal processo e come i vari pezzi verranno smistati all’interno del processo stesso. Possiamo distinguere le varie tipologie di layout in:

Layout per prodotto, il prodotto che dobbiamo produrre è unico, quindi ci saranno una serie di fasi sequenziali seguite dalla materia prima, semilavorato, prodotto;
Layout per processo, sganciano quelle che sono le operazioni svolte dalle macchine rispetto a quello che è il materiale che stanno lavorando le macchine; il tutto non è focalizzato sull’unico prodotto, perché ci sarà una maggiore quantità di prodotti ottenuti nello stesso momento da quelle stesse macchine.

TIPOLOGIE DI MACCHINE

Nella scelta dei layout importanti sono le macchine che possono essere o monoscopo, cioè macchine in grado di fare un'unica cosa, o multiscopo, sono macchine che hanno più utensili, possono avere più programmi e quindi di gestire i flussi di materiali che passano attraverso le macchine stesse in maniera automatica per garantire la flessibilità.

PROCESSO ORIENTATO AL PRODOTTO

In questo caso il processo è condizionato dalle caratteristiche del singolo prodotto, questo porta a costruire uno stabilimento in modo da ottenere la massima produttività dei macchinari per quel tipo di prodotto. In tali stabilimenti il processo produttivo è dedicato e facilmente automatizzabile, perché tutto è lineare, le fasi o il processo è sempre lo stesso, quindi è facile automatizzare e collegare tutto il sistema; il sistema è inoltre standardizzato, quindi grandi volumi e prodotti standardizzati.

PROCESSO ORIENTATO ALLA FUNZIONE

Vincola le operazioni compiute dalle macchine con i prodotti, per cui il tutto è organizzato intorno alla centralità, funzionalità delle macchine, quindi non è il prodotto che domina, ma la funzione delle singole macchine che domina l’organizzazione del processo. I macchinari sono raggruppati per compiti funzionali, quindi tutti i prodotti condividono gli stessi impianti e il flusso di materiali è molto complesso, molto complicato proprio perché se i macchinari sono gli stessi e devono fare anche cose diverse, immaginate tutta l’organizzazione che ci deve essere per gestire tutto il flusso di materiali diversi che devono andare a produrre cose diverse.

LAYOUT PER PROCESSO

Il massimo di questa organizzazione è quella dei processi intermittenti che si basano su linee spezzate, in cui il tutto è deputato alla gestione di questi flussi, per cui non è una sequenza ben definita di operazioni, ma ci sono le macchine e poi ci sono i materiali che vanno da una parte all’altra a seconda di quello che è il proprio progetto per arrivare alla produzione del prodotto finito. I ritmi sono più bassi rispetto a una produzione standardizzata, automatizzata, proprio perché qui dobbiamo fare in modo le macchine multiscopo agiscano contemporaneamente. Quindi è vero che abbiamo il massimo della flessibilità, perché produciamo tutti i pezzi che vogliamo, però in tempi maggiori, con costi superiori e ritmi più bassi.

Disegno: ESEMPIO DI LAYOUT DI IMPIANTO

Possono essere:

In linea: è un’evoluzione di quello che è il sistema tradizionale; il pezzo segue le varie operazioni nelle macchine secondo una procedura standardizzata; l’evoluzione di questi processi è che le macchine possono essere multiscopo, e quindi la stessa macchina può fare cose diverse, anche se l’ordine è lo stesso, il percorso è lo stesso, siamo in grado di standardizzare, però la macchina può fare cose diverse; inoltre, può succedere che il materiale anche se passa attraverso una macchina non subisce nessuna lavorazione e va avanti, quindi questo presuppone una certa organizzazione, gestione dei materiali;
Per cellule: le macchine sono raggruppate in modo tale da produrre famiglie di pezzi più o meno simili che poi possono essere assemblati e fare prodotti diversi; all’interno di queste cellule possiamo standardizzare il percorso da una macchina all’altra, è un compromesso;
Per processo: le macchine sono posizionate tutte con la stessa funzione, quello che cambia è il flusso del materiale che va da uno, torna all’altro, ecc.. Voi immaginate una struttura così organizzato che richiede un controllo notevole, quindi bisogna spendere di più, i tempi sono più allungati.

GROUP TECNOLOGY

L’ altra volta quando abbiamo parlato di CAD abbiamo parlato di group tecnology. Il CAD insieme al CAE e al CAM, ha come funzione, oltre a progettare ecc., quella di supporto per produrre…o meglio per la group tecnology, ossia tramite il sistema CAD noi siamo in grado, mediante l’analisi degli elementi finiti, ricordate…esplosione, ogni singolo pezzo viene codificato e viene immagazzinato in memoria con un codice preciso per cui alla fine possiamo raggruppare tutti i pezzi in un gruppo che ha caratteristiche simili, e una volta che facciamo un prodotto nuovo che ha un pezzo simile, andiamo a richiamare quel pezzo stesso. Partendo dal CAD, dalla progettazione per arrivare alla produzione, secondo questa logica della group tecnology, possiamo organizzare tutta la produzione mediante un layout, appositamente scelto, che mi supporti questa suddivisione di gruppi di pezzi anche nella produzione, con i macchinari disposti in piccoli gruppi, in modo che ciascun gruppo mi consenta di fare quella famiglia di pezzi.

PRODUZIONE MODULARE

Questo perché alla fine riusciamo a raggiungere una produzione modulare; quello che cambia nel prodotto non è tutto il prodotto, ma il modo di assemblare i pezzi, quindi aumentiamo la flessibilità mettendo insieme più pezzi e facendo produzioni nuove, prodotti che possono sembrare nuovi ma che in realtà condividono gli stessi pezzi (ad es. nell’industria automobilistica molti modelli hanno gli stessi pezzi, visibili o non visibili; e quindi questo vuol dire flessibilità però riduzione dei costi e standardizzazione).

Grafico: TIPOLOGIA DI PROCESSO

Le tipologie di processo possono essere o tipologie di processo continue, essenzialmente un prodotto, un impianto; in linea, per cui le varie linee con più pezzi; in lotti oppure secondo il job shop, cioè tutti i macchinari raggruppati secondo la loro funzione. E’ un altro disegno come quello di prima.

FUNZIONI FONDAMENTALI DI PROCESSO

Ricordiamoci che per qualsiasi tipo di processo, esistono delle funzioni che devono essere valutate e gestite nella maniera più ottimale.

Attrezzaggio, cioè la predisposizione in funzione del lavoro che devono compiere; quindi a seconda che siano macchine monoscopo, multiscopo o programmabili, c’è un operazione, dell’utensile che noi dobbiamo fornire alla macchina affinché svolga diverse operazioni; questo tempo di set up può essere considerato un tempo morto e i sistemi più moderni utilizzano macchine in grado di riattrezzarsi automaticamente;
Trasformazione, che è essenzialmente la manipolazione;
Movimentazione;
Collaudo - controllo;
Manutenzione.

Quindi queste sono tutte funzioni che devono essere prese in considerazione nel momento in cui organizziamo il nostro processo.

DIVERSE OPZIONI TECNOLOGICHE (manca)

Oggi abbiamo diverse opzioni tecnologiche che ci consentono di raggiungere differenti scopi, gli obietti prefissati con strutture altamente produttive che possono essere ai due opposti; quello che abbiamo detto all’inizio…esistono una serie di tipologie, organizzazioni di processo che mi danno sempre la massimizzazione del processo stesso, mi consentono di raggiungere gli obiettivi prefissati che però possono essere al massimo della standardizzazione e al massimo della flessibilità, questo soprattutto grazie alle tecnologie che utilizziamo nella produzione. Quindi o produzione standardizzata in serie o prodotti altamente specializzati, ad hoc per un unico prodotto.

DILEMMA DELLA PRODUTTIVITA’

Grafico: LA MATRICE <<PRODOTTO – PROCESSO>> (manca)
All’inizio quando è cambiato il mondo intorno alle aziende, che si erano standardizzate sulla loro produzione, economie di scala, produzione di massa, che cosa è successo? Cambiando il mondo esterno hanno capito che i fattori strategici non erano più quelli, dovevano giocare sulla flessibilità, però essere flessibili a bassi costi risultava impossibile, da qua il dilemma della produttività, ossia se io voglio aumentare la produttività non posso aumentare la flessibilità, e questo è stato fino a qualche anno fa; adesso con i sistemi flessibili di produzione, con l’integrazione, con le tecnologie informatiche, si raggiungono dei compromessi.
Se noi mettiamo in una matrice il mix di prodotti con i modelli di processo, vediamo che ciascun modello di processo ha un massimo di produttività nel produrre un determinato mix di prodotti, perché è fatto in modo tale che raggiunge la massima produttività per quel determinato mix di prodotti, con quel determinato volume di prodotti, che può essere uno singolo o migliaia di prodotti.
Man mano che andiamo verso giù, lungo la diagonale, quello che cambia è essenzialmente la flessibilità, perché partiamo da un flusso frammentario, per arrivare per esempio a un flusso continuo rigido automatizzato, e quello che cambia è anche il volume e il mix di prodotti, che ovviamente siamo in grado di organizzare, ottenere un singolo prodotto, quindi un sistema ad hoc per arrivare a un sistema standardizzato, massimizzazione della produzione.
Quello che dobbiamo valutare, e che poi ci dà la risposta a questo dilemma, è che è vero si che la produttività in senso tradizionale aumenta nei sistemi standardizzati, nei sistemi in cui produciamo lo stesso pezzo in volume enorme, quindi tanti prodotti tutti uguali, però dobbiamo considerare più che la produttività reale, quello che è l’efficienza, ossia dobbiamo vedere che per ogni singola tipologia di processo noi possiamo comunque raggiungere una efficienza teorica massima rimanendo sulla diagonale per ciascun tipo di processo che noi facciamo. Se andiamo al di sotto o al di sopra della diagonale, per qualsiasi tipologia di processo che noi abbiamo scelto, non siamo al massimo della produttività di quel processo, quindi non raggiungiamo l’efficienza (cioè il massimo teorico = massimo pratico che otteniamo); infatti, se per esempio, noi scegliamo di produrre tanti pezzi con un sistema standardizzato, focalizzato su un unico prodotto, ovviamente stiamo facendo una fesseria perché ci stiamo sobbarcando di costi enormi, perché dobbiamo riattrezzare totalmente il nostro sistema per modificare i nostri prodotti; se invece noi utilizziamo un sistema flessibile per produrre un unico prodotto ci stiamo muovendo lo stesso in direzione sbagliata perché stiamo perdendo l’occasione di aumentare la produttività inutilmente utilizzando invece un sistema standardizzato, quindi costi e opportunità. Quindi non esiste un processo meglio dell’altro, dipende dagli obiettivi che vogliamo raggiungere, l’importante è che per ciascuna tipologia di processo noi rimaniamo sulla diagonale.

MATRICE “PRODOTTO – PROCESSO” (manca)

Quindi a seconda di quelli che sono gli obiettivi critici del management, cambia il modello di processo che noi vogliamo fare. Questo grafico è al contrario, quello che prima avevamo sopra adesso è sotto. Quindi vedete che per quel che riguarda l’organizzazione del processo, il layout, la sistemazione dei macchinari, a seconda di quello che è l’obiettivo da raggiungere, il processo scelto noi adotteremo una configurazione specifica del nostro processo; e vedrete che alla fine noi siamo in grado di raggiungere obiettivi o di prezzo e quindi economie di scala o economie di scopo, nel senso che siamo in grado o di produrre tanti prodotti diversi, quindi flessibilità, o essere più vicini alle richieste dei consumatori producendo ad hoc, quindi specifica.

LA FLESSIBILITA’

LA FLESSIBILITA’ (manca)

Possiamo scindere il concetto di flessibilità in due: flessibilità di mix e flessibilità di volumi; a seconda che sia la prima o la seconda cambiano le strategie da adottare e anche il modo di operare delle macchine stesse può essere portato per rispondere a una flessibilità di mix però non tanto per una flessibilità di volumi, o viceversa; per cui, in generale, diciamo che parliamo di flessibilità quando abbiamo sia flessibilità di mix e nel volume. Quindi, flessibilità di mix produttivo e di volumi sono le caratteristiche essenziali, ovviamente dell’automazione; le tecnologie elettroniche e informatiche ci consentono di raggiungere flessibilità di mix e di volume nel momento in cui abbiamo dei sistemi, per esempio di allerta o di correzione immediata a valle e a monte e che quindi ci consentono di essere pronti a rispondere a una variazione della domanda sia per quanto riguarda la qualità che la quantità.

PROCESSO AUTOMATIZZATO FLESSIBILE

Tramite il raggiungimento della flessibilità, cambiando il mix dei prodotti, cambiando il volume, riusciamo a sganciare il ciclo di vita di un prodotto dal ciclo di vita di un macchinario, impianto...e questo è quello che è alla base dell’automazione flessibile.

Tabella: CARATTERISTICHE DELLA PRODUZIONE FLESSIBILE (manca)

La produzione flessibile ha le seguenti caratteristiche:

Elevate riclassificazioni;
Qualità sempre più spinta rispetto a quelle che sono le richieste, espresse o non espresse, dal cliente;
Il processo, tecnologie flessibili, cicli produttivi brevi e scorte intermedie limitate, proprio perché se tutto è sincronizzato, se tutto è fatto in modo tale che ci siano dei sistemi di allerta o di comunicazione, non abbiamo bisogno di grosse scorte;
Organizzazione, lavoro per gruppi, e si dà anche spazio all’imprenditorialità;
Economie di scopo;
Soddisfazione del cliente, è la priorità massima, quindi non è massimizzare la produzione e diminuire i costi, ma soddisfare il cliente.

FLESSIBILIZZAZIONE DELLA PRODUZIONE

Parlando di flessibilità non dobbiamo solo riferirci all’aspetto tecnologico, e quindi alla possibilità di utilizzare macchine multiscopo, cambiare il mix di prodotto attraverso la tecnologia, ma quello che è risultata l’arma vincente dei sistemi attuali è quella di coinvolgere sia l’aspetto tecnologico sia l’aspetto organizzativo; alla fine è vero si che sono le macchine e la tecnologia che ci consentono di organizzare il processo in un certo modo, però questo non basta se non c’è una struttura a supporto di tipo organizzativo. Quindi, sono le modalità operative dell’impresa messe insieme che devono essere sottoposte a un disegno strategico, globale, organizzato verso la flessibilità.

TIPI DI FLESSIBILITA’

Al concetto di flessibilità possono essere attribuite tre componenti: la versatilità, l’adattabilità e la convertibilità; due sono di tipo qualitativo (versatilità e convertibilità) e una di tipo quantitativo (adattabilità).

Versatilità, è la capacità di un impianto di modificare il mix produttivo all’interno di una gamma predefinita di prodotti;
Adattabilità, è la capacità di variare il volume di produzione entro un dato intervallo, quindi è un valore di tipo quantitativo;
Convertibilità, è la facilità di riconversione di un impianto per modificare, in modo più o meno radicale, il mix produttivo.

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

Lezione n°18 b 3 novembre

I VARI ASPETTI DELLA FLESSIBILITA’
Alcuni autori hanno suddiviso ulteriormente la flessibilità in una serie di flessibilità ulteriori, che possono essere riferite alla singola macchina, al modo di organizzare le macchine, ai flussi di materiali.
Quindi all’interno del mio processo produttivo posso scomporre la flessibilità in altre flessibilità che possono darmi un maggior mix produttivo, un volume diverso entro dei range che possono essere più grandi o più piccoli, o raggiungere la flessibilità massima se posso integrare tutte queste flessibilità.
Per esempio:

La flessibilità di macchina è la facilità con cui le macchine possono essere riposizionate o riattrezzate; è il tempo di set up.. quello che dicevamo prima essere un grosso spreco in termini di tempo e costi, perché riduce la produttività
La flessibilità del processo il modo di concepire il processo, in modo che posso lavorare più pezzi contemporaneamente
la flessibilità di espansione, riferito al volume che le macchine possono lavorare, quindi se io posso allargare o meno la quantità che io posso produrre; un impianto standardizzato, specializzato è anche organizzato per produrre il massimo possibile di prodotti ( ricordate il concetto di automazione flessibile o rigida, un problema dell’automazione rigida era che le macchine erano settate sul massimo quindi in caso di variazione della domanda è difficile gestire quello che è a valle). Quindi è la capacità di espandere la capacità produttiva di un certo sistema, per esempio si può fare se abbiamo una produzione modulare oppure andando ad agire sul ROUTING = smistamento dei pezzi e svolgimento di una data operazione su più di una macchina, nel senso che uno stesso pezzo può andare su macchina diverse e subire lo stesso tipo di lavorazione, nel caso in cui una macchina non funzioni
la flessibilità operativa che raggruppa un po’ tutte le flessibilità di cui abbiamo parlato e che se noi andiamo a riprendere la matrice di prima, quindi “processo-tecnologie-strategie” i sistemi flessibili di produzione, che hanno una struttura flessibile operativa mi consentono di raggiungere quel compromesso tra flessibilità è produttività.

LA FLESSIBILITA’
In generale richiede la capacità ai macchinari di produrre diversi pezzi, affinché ci sia una flessibilità reale, accanto ai macchinari c’è la necessità di avere dei sistemi di movimentazione e stoccaggio che devono essere integrati in questo sistema flessibile, per far fronte ad una elevata complessità e variabilità dei flussi di materiali; quindi se abbiamo delle macchine multiscopo è necessario che ci sia un sistema di movimentazione dei materiali che devono subire la lavorazione, sia un sistema automatico di magazzino che prende le materie prime e le trasforma in prodotti finiti, e un sistema con gli utensili in modo tale che la macchina possa essere riattrezzata. Quindi abbiamo flessibilità quando siamo in grado di avere un sistema flessibile, non solo nelle operazioni ma anche nella movimentazione e magazzinaggio dei materiali.
AUTOMAZIONE FLESSIBILE
Abbiamo automazione flessibile quando altre macchina utensili a controllo numerico computerizzato abbiano necessità di robot industriali che sono dei sistemi che fanno da tramite tra 2 macchine di sistemi flessibili di produzione, di sistemi integrati di pianificazione del processo, sistemi di ispezione, stoccaggio e movimentazione.
AUTOMAZIONE FLESSIBILE (2)
I principali apparati per l’automazione flessibile della produzione per parti sono:

le macchine utensili a controllo numerico computerizzati
i robot industriali
i sistemi di movimentazione e magazzinaggio
i sistemi flessibili di produzione (FMS).

“L’AUTOMAZIONE FLESSIBILE si contraddistingue……”
L’automazione flessibile gestisce due flussi; un flusso di informazioni e un flusso di materiale, nel senso che le macchine risultano svincolate da quello che è il prodotto (quello che abbiamo detto essere la differenziazione tra ciclo di vita di un impianto e ciclo di vita di un prodotto).
Grafico: MAPPA DEL CIM (manca)
Per raggiungere i sistemi flessibili di produzione questa è la mappa dei CIM. Se noi scomponiamo il nostro processo in progettazione, produzione e controllo, organizzazione del processo vediamo che per poter ottenere un’organizzazione flessibile, abbiamo bisogno di tecnologie informatiche che si occupano della fase di controllo, di movimentazione più i sistemi flessibili di produzione che rappresentano una configurazione delle macchine per ottenere la produzione.
FMS ð ECONOMIE DI SCOPO
I sistemi flessibili di produzione consentono di raggiungere economie di scopo, agiscono sul mix produttivo e ci consentono di ottenere piccoli lotti a bassi costi.
FMS
Sono delle configurazioni di automazione industriale che mostrano obiettivi dell’evoluzione tecnologica dei processi di produttività, ossia la flessibilità e l’integrazione dei macchinari; quindi sono i target, l’obiettivo raggiunto dall’automazione.
L’INTEGRAZIONE
Avviene attraverso il collegamento di macchinari di produzione ( macchine utensili CNC, macchine di misura, sensori, ecc..) per mezzo di strumenti di manipolazione, sistemi di trasporto e linee di comunicazione con un elaboratore di processo; quindi colleghiamo le varie macchine da un punto di vista materiale e informativo.
VANTAGGI DI UN FMS

riduzione della manodopera
riduzione dei tempi di movimentazione e attesa
flessibilità del sistema.

DEFINIZIONE DI FMS
Un sistema flessibile di produzione è composto da almeno 4 unità operatrici ( da 4 in poi minimo), che possono essere macchine utensili a controllo numerico computerizzato, che sono collegate a mezzi automatici di manipolazione (robot), da mezzi di movimentazione ( es. carrelli guidati in maniera automatica), da sistemi automatici di magazzinaggio, sia di pezzi da lavorare e degli utensili, e sono sistemi in grado di produrre pezzi differenti appartenenti ad una stessa famiglia (quella che abbiamo detto essere la configurazione, il compromesso migliore tra l’alta produttività e un certo mix produttivo, flessibilità), sotto il controllo di un elaboratore DNC (direct numerical controll: controllore che controlla i controllori presenti nelle macchine computerizzate).
IL CONTROLLO
Il sistema flessibile di produzione opera sotto il controllo di un elaboratore che integra, in un sistema produttivo, più tecnologie: macchine utensili CNC, robots e sistemi automatici di movimentazione; sono tutti sistemi resi automatici mediante micro-calcolatori che vengono tutti integrati con un calcolatore centrale, così riusciamo a raggiungere un sistema flessibile di produzione.
GLI FMS
Fondamentale perché ci sia un FMS è che ci sia un sistema di trasporto automatico ; c’è una differenza tra integrazione dei flussi materiali, se manca quest’ultima non riusciamo a raggiungere la produzione automatica.
C’è un controllo in tempo reale da parte di un computer a diversi livelli di intelligenza.
Gli FNS possono svolgere le funzioni di assemblaggio, anche se però queste vengono svolte generalmente dai robots industriali.
IL SISTEMA DI TRASPORTO
Quello che mette in collegamento realmente i vari macchinari, è fondamentale per una produzione flessibile. Se il sistema informativo viene a svolgere la funzione di “ sistema nervoso”, il sistema di trasporto (o material handling = gestione dei materiali) ha un ruolo di “ sistema circolatorio” cui è affidato l’integrità fisica delle varie unità produttive.
Un FNS è composto da una serie di strutture a livello gerarchico differente all’interno delle quali esiste un flusso di materiali e un flusso informativo, sopra le quali esiste sempre un sistema di controllo che scambia informazioni con sistemi di controllo di tutti gli altri mezzi ( macchine, movimentazione, magazzinaggio).
MACHINE CENTER O CENTRO DI LAVORO
E’ il primo sistema flessibile di produzione introdotto nella seconda metà degli anni ’60; è una macchina operatrice, quindi in grado di svolgere più operazioni con stazioni di carico e scarico.
MODULO BASEðFMSððFA
Partendo da un modulo base (centro di lavorazione con una macchina a controllo numerico computerizzato) , si è passati a una cellula di produzione in cui ci sono 2 centri di lavorazione integrati sia da un punto di vista informativo sia da un punto di vista materiale; si è passato poi a un sistema integrato flessibile di produzione, in cui ci sono più di 3 centri di lavorazione connessi da un punto di vista di informazione e di materiali, per poi arrivare alla fabbrica automatica in cui ci sono tutti i sistemi informatici più avanzati ( anche se è più un sogno che una realtà vera e propria).
4 CATEGORIE DI FMS
Possiamo distinguere i sistemi flessibili di produzione FMS in 4 categorie fondamentali, quindi possiamo avere:

Il modulo flessibile di produzione;
La cellula o unità flessibile;
Linea tranfer flessibile;
Sistemi flessibili non in linea.

Diciamo.. queste sono le 4 configurazioni che mi consentono di avere una produzione flessibile e quindi rientrano in quelle che sono appunto i sistemi flessibili di produzione.
FMM, FMC
Quindi i moduli rappresentano il sistema più semplice, basilare, costituito da un’unica unità operatrice controllata dal calcolatore, le cellule o celle sono costituite da 2 massimo 3 unità, perché poi, invece, i sistemi flessibili di produzione più di 3 unità… e mezzi automatici di movimentazione e di immagazzinaggio; quindi quando ci sta un sistema di immagazzinaggio e di movimentazione abbiamo un sistema flessibile di produzione.
LA CELLULA O ISOLA FLESSIBILE
Quindi le cellule sono macchine utensili in cui esistono robot di carico-scarico, controllato da un calcolatore, collegati da mezzi automatici di movimentazione ed immagazzinaggio. La cellula flessibile è la continuazione più semplice dei sistemi flessibili di produzione. Quindi alla fine i sistemi flessibili di produzione non sono altro che un insieme di cellule flessibili, essendo da 3 in poi. Fondamentale è che la cellula flessibile è un sistema adatto per produrre una famiglia di pezzi; le cellule poi possono essere o essenzialmente di produzione oppure di assemblaggio, quindi o abbiamo sistemi di montaggio o cellule di fabbricazione.
FMS ш° TIPO
Allora… gli altri sistemi flessibili di produzione possono essere sistemi flessibili di produzione del 3° tipo in linea transfer flessibile è quello che abbiamo visto prima; praticamente ci sono più macchine multifunzionali in grado di svolgere più funzioni collegate in maniera standard…. e cosa succede… il flusso dei materiali segue una sequenza non fissa delle macchine, le macchine però sono multifunzionali e c’è la possibilità che un pezzo o eviti una stessa macchina…. quindi seppur il sistema è abbastanza standardizzato, raggiungiamo la flessibilità grazie al “flusso” selezionato del prodotto.
FMS DI п° TIPO Sistemi Flessibili non in Linea di п° tipo      (1)
Questi sistemi flessibili sono più appropriati nel caso in cui noi vogliamo produrre una famiglia di pezzi molto più ampia e quando ci sono delle differenze sostanziali nelle configurazioni di prodotto e quindi tra i pezzi; mentre quello di prima ci serve per fare una famiglia di pezzi appartenenti allo stesso gruppo, qui ci consente di avere una flessibilità maggiore, proprio perché ci possono essere dei cambi repentini e i prodotti sono molto diversi.
FMS DI п° TIPO Sistemi Flessibili non in Linea di п° tipo      (2)
Per cui…diciamo le macchine sono polivalenti, sono in grado di lavorare i pezzi in varie sequenze e i pezzi entrano nel sistema a caso….quindi mentre prima avevamo una certa standardizzazione qui abbiamo un insieme di macchine i pezzi entrano a caso e le macchine devono essere in grado di fare operazioni diverse sul pezzo che esce in quel momento. Quindi massima flessibilità.
Questo è generalmente un sistema del   п° tipo, il pezzo lavorato che determina ogni volta la macchina necessaria.
FMS DI п° TIPO Sistemi Flessibili non in Linea di п° tipo      (3)
Il collegamento tra le varie macchiane è di tipo non ciclico, esistono dei sistemi trasportatori automatizzati. Quindi ogni volta che entra il pezzo, il pezzo stesso detta la legge alla macchina e al ciclo di lavorazione
LINEA TRANSFER FLESSIBILE E MULTIPLA
Poi abbiamo i sistemi del IV° tipo che sono linea transfer flessibile e multipla. Essenzialmente è come la linea che abbiamo visto inizialmente però moltiplicata. Questo ci permette non di aumentare generalmente il mix ma ci consente di ridurre sicuramente i tempi morti, proprio perché noi siamo in grado in maniera automatica di far andare per esempio il pezzo da qui a qui o di superare una macchina in caso ci sia un guasto o altro.
SISTEMI DI MOVIMENTAZIONE E MAGAZZINAGGIO
Sistemi di movimentazione e magazzinaggio rappresentano degli elementi fondamentali per lo sviluppo dell’automazione flessibile…questo lo abbiamo detto anche se i sistemi di movimentazione sono quelli che rappresentano... danno sicuramente problemi da un punto di vista tecnologico perché devono essere automatizzati e devono andare in corrispondenza con quelle che sono le necessità del flusso di materiale e delle macchine.
MOVIMENTAZIONE AUTOMATICA
Ci sono vari tipi di sistemi automatici di movimentazione…quelli più utilizzati sono AGV e sono i sistemi( Automated drive) ossia sistemi guidati automaticamente che sono sostanzialmente dei carrelli in grado di prendere, portare, muoversi, scaricare…tutto fatto in maniera automatica. Quelli più, diciamo, nuovi sono sistemi dotati di sensori per intelligenza per la scelta e ottimizzazione del percorso e l’aggiramento degli ostacoli. Quindi non solo sono in grado di prendere il pezzo, portarlo alla macchina che deve fare la lavorazione, prendere il pezzo lavorato e portarlo ad un’altra macchina ma sono in grado anche durante il percorso di selezionare il percorso stesso, nel caso in cui siano degli ostacoli e quindi utilizzando dei sensori e quindi utilizzando l’intelligenza artificiale. Questo diciamo è il massimo.
Grafico: STRUTTURA SCHEMATICA DI UN FMS (non è presente nelle slides)
Un sistema flessibile di produzione può avere un approccio di questo tipo:
…e vedete che ci sono delle macchine che possono essere specializzate o integrate, monoscopo o multiscopo, una sala di attrezzi perché deve essere vicina al centro di lavoro, proprio perché il sistema di movimentazione è in grado di prendere gli attrezzi e di andargli a mettere nella macchina quando serve; poi stazione di carico scarico, stazione di controllo e poi sistema di trasporto che possono essere i carrelli, nastro ecc…
L’IMPORTANZA DELLA MOVIMENTAZIONE
L’efficienza, l’affidabilità e la flessibilità del sistema di movimentazione e magazzinaggio rappresentano una delle parti più importanti dello sviluppo dell’automazione flessibile della produzione per parti.
GESTIONE DEGLI UTENSILI (non è presente nelle slides)
…e anche la gestione degli utensili deve essere resa automatizzata, deve essere gestita.. diciamo in concomitanza insieme con la movimentazione e all’utilizzo delle macchine; essenzialmente si possono fare due scelte quindi o avere un magazzino utensili presso ogni centro di lavoro, oppure centralizzato e per il rifornimento poi viene predisposto per ogni macchina quando serve, è una scelta…dipende poi anche dalla possibilità di collegare, di coordinare il tutto.
MAGAZZINO UTENSILI   (non è presente nelle slides)
Negli FMS di nuova progettazione sono concepiti in modo tale che il magazzino utensili viene portato automaticamente vicino la macchina e quindi automaticamente viene il caricamento dell’utensile sulla macchina stessa.

FLESSIBILITA’ E INTEGRAZIONE (non è presente nelle slides)
Finora abbiamo parlato di flessibilità, abbiamo completato il discorso dell’automazione a meno….ci manca giusto un ultimo elemento che è quello dell’integrazione, il famoso CIM.
Quindi … flessibilità integrazione sono strettamente complementari poiché la prima richiede una suddivisione del processo produttivo in fasi, e la seconda comporta la creazione di automatismi tra le parti in modo da assicurare un più elevato coordinamento del sistema nella sua globalità. Quindi alla fine per raggiungere l’automazione (diciamo quella reale, totale, la famosa fabbrica automatica) abbiamo bisogno sia della flessibilità sia dell’integrazione, che devono andare insieme.
I SISTEMI PRODUTTIVI (non è presente nelle slides)
…Quindi se prima abbiamo necessità di scomporre il sistema, il prodotto in pezzi, abbiamo la necessità di raggruppare le macchine in sistemi, quindi abbiamo la necessità di scomporre, poi abbiamo necessità di integrare, di unire, quindi il tutto in maniera automatica e quindi è qui che nascono le difficoltà. Infatti se è vero che noi dobbiamo suddividere il sistema e trattarlo in maniera separata per aumentarne le prestazioni e pur altro vero che abbiamo bisogno di integrarlo e dobbiamo conservare i vantaggi che noi abbiamo ottenuto tramite appunto l’integrazione.
SISTEMA INTEGRATO
Un sistema integrato è in assoluto un sistema che tende a minimizzare il costo totale di trasformazione, dato che alla fine il costo totale de sistema integrato è inferiore rispetto a qualsiasi altro sistema.
Un sistema automatizzato non è detto che sia un sistema integrato!Un sistema automatizzato sicuramente tende a ridurre i costi, il sistema integrato è quello che per eccellenza ha i costi inferiori. Quindi è fondamentale raggiungere l’integrazione per ridurre i costi nel senso allargato di riduzioni dei costi, quindi non la singola produttività della macchina ma riduzione dei costi globalmente.
INTEGRAZIONE           AUTOMATIZZAZIONE
Vi ho detto che dire sistema automatizzato non vuol dire sistema integrato ed è anche molto più semplice organizzare un sistema integrato e poi automatizzarlo, piuttosto che automatizzare un sistema che non è integrato e poi preoccuparsi di integrarlo. Capite perché no! Voi immaginate un sistema automatizzato con macchine che fanno ognuna il proprio processo ben automatizzato ecc…e poi dobbiamo integrarlo. Molto meglio è invece organizzare un processo in modo tale che sia integrato, che quindi ci sia alla fine una comunicazione fra le varie funzioni e poi automatizzare il sistema.
Quindi molto più semplice automatizzare un sistema integrato che integrare sistemi automatizzati.
Esempio grafico: LAVORAZIONE MACHINE (non è presente nelle slides)
Questo esempio vi fa vedere in un processo di lavorazione meccanica, in cui esiste una fase di stampaggio una fase di saldatura con varie linee presse, varie linee per la saldatura; questo sistema e un sistema automatizzato ma non integrato! Che significa? Che la prima parte (fase dello stampaggio) è controllata dall’elaboratore 1, la fase della saldatura è controllata dall’elaboratore 2, i due elaboratori non comunicano tra di loro, il sistema è automatizzato quindi tutto avviene in maniera automatica, nel senso che i materiali che devono essere stampati in maniera automatica controllati dall’elaboratore, vengono stampati, e poi però vengono messi direttamente nel magazzino stampati. Che cosa succede? In maniera automatica l’elaboratore 2 decide quale pezzo prendere dal magazzino e lo porta in maniera automatica alle linee di robot. Che succede…è vero si che abbiamo ridotto i costi, nel senso che abbiamo automatizzato il sistema, non abbiamo bisogno di uomini, però affinché il sistema funzioni abbiamo bisogno del magazzino stampati, quindi per i Giapponesi questo è uno spreco.
Esempio grafico: MODELLO DI PRODUZIONE DI UN SISTEMA INTEGRATO(non è presente nelle slides)
Invece se noi abbiamo un sistema integrato, in cui abbiamo un sistema automatizzato integrato, vuol dire che i due elaboratori comunicano uno con l’altro e non c’è più bisogno di mettere in un magazzino quello che viene da “qua” prima di arrivare “qua”, ma in maniera automatica “questo” comunica con “questo” per cui i pezzi automaticamente vanno a finire dove devono andare a finire. Quindi abbiamo ulteriormente aumentato la produttività perché abbiamo eliminato la fase del magazzino.
CIM ( Computer Integrated Manufacturing)
Il CIM è il massimo livello di integrazione possibile. Quella interfunzionale che si riferisce all’integrazione globale tra progettazione, gestione della produzione e produzione; quindi interfunzionale nel senso che tutte le funzioni dell’azienda, tutte le fasi del processo produttivo devono essere integrate mediante sistemi automatici, mediante l’utilizzo di tecnologie informatiche. Quindi è alla fine uno strumento di integrazione superiore che utilizza una tecnologia informatica.
Quindi integrazione interfunzionale della produzione grazie all’utilizzo delle tecnologie informatiche ….e questo è il CIM!
CIM (la parola CIM è un acronimo….)
Quindi CIM vuol dire Computer Integrated Manufacturing. Nei prossimi decenni il CIM sarà spinto sempre più verso l’automazione dell’intero processo e la completa integrazione tra i sistemi di automazione industriali e i sistemi informativi gestionali e decisionali. Perché? Allora dobbiamo dire una cosa che in CIM a livello di concetto di integrazione è sempre stato un concetto teorico molto ben visto dalle aziende proprio perché se si riesce a raggiungere la massima integrazione possibile si riesce senza dubbio a ridurre i costi in generale, aumentare la produttività e anche essere flessibili; però nei vari anni si è visto che quasi nessuno e riuscito a raggiungere questa integrazione e raggiungere gli obiettivi prefissati. Questo perché inizialmente....nel momento in cui è venuto fuori il concetto del CIM è stato basato sull’utilizzo delle tecnologie informatiche come integrazione….quindi come dire…come se fosse stata la tecnologia che spingeva l’integrazione; man mano ci si è resi conto che non è soltanto la tecnologia che spinge l’integrazione, ma l’uso delle tecnologie informatiche è semplicemente uno strumento che deve essere alla base dell’integrazione. Di fondamentale importanza per l’integrazione è la gestione, quindi quella che è l’opera dell’uomo(il manager).
Quindi non è soltanto una spinta della tecnologia ma si recupera la funzione prioritaria.. quindi della gestione, dell’organizzazione, tutto quello che è al di qua delle tecnologie informatiche….grazie all’utilizzo delle tecnologie informatiche poi si cerca di raggiungere questo benedetto CIM.
Grafico: GLI STRUNENTI DEL CIM    (non è presente nelle slides)
Questa è la mappa del CIM in cui ci sono tutti i sistemi di automazione che abbiamo visto sino ad adesso, tutte le tecnologie che devono essere impiegate per raggiungere il CIM in tutte le fasi: organizzazione, pianificazione, progettazione, vedete tutti quelli che abbiamo visto sino adesso; insieme intergrati mi portano al CIM.
Infatti la parola CIM alla fine vuol dire
Computer: quindi utilizzo delle tecnologie informatiche,
Integrated : integrazione delle diverse funzioni aziendali,
Manufacturing: gestione della trasformazione fisica dei materiali.

ROBOT INDUSTRIALI

…….DALLA FANTASCIENZA
Adesso per concludere il discorso sull’automazione dobbiamo dire qualcosa sui robot industriali.
Abbiamo detto che per raggiungere la flessibilità e quindi per avere una configurazione “sistema flessibile di produzione”, abbiamo bisogno di un qualcosa che ci faccia da tramite tra i macchinari, per esempio una stessa stazione: questi sono sostanzialmente i robot industriali.
Dobbiamo dire che la prima volta che si è parlato di robot, si è parlato in un libro di fantascienza degli anni ’40, un tale Asimov ha ipotizzato un automa di sembianze umane che seguiva determina regole etiche, ed era in grado di sostituire l’uomo in alcune operazioni.
Da questo testo, che seppure di fantascienza... come dire, ha posto le basi per la nascita di quella che è la scienza della tecnologia dei robot, sono nate le così dette “3 leggi della robotica”. Le leggi della robotica, che nel momento in cui erano leggi per i robot della fantascienza avevano un senso, ma poi sono state traslate in quelle che sono le regole di progettazione del robot stesso e il modo in cui i robot industriali agiscono nel processo produttivo. Per cui dalla fantascienza si è passati a quella che è la robotica che invece ha un fondamento scientifico e che lo studio di macchine per sostituire l’uomo.
LE 3 LEGGI DELLA ROBOTICA
Le 3 leggi della robotica sono essenzialmente queste, che vi ho detto non leggetele come il prodotto di fantascienza, ma adesso capiamo che sono alla base di quella che è poi la costruzione di un robot industriale….ossia:

Un robot non può far del male a un essere umano ne consentire, restando inoperoso, che un essere umano si trovi in pericolo;
Un robot deve obbedire agli ordini impartiti dagli essere umani, a meno che tali ordini non entrino in conflitto con la prima legge;
Un robot deve proteggere la sua esistenza a meno che tale protezione non vada in conflitto con la prima o la seconda legge.

Quindi essenzialmente queste sono 3 leggi dei robot di Asimov, che però sono state tradotte in regole di comportamento specifiche di progettazione…. cioè il robot non deve far male a se stesso, deve proteggersi. Che significa? I robot industriali devono essere costruiti in modo tale, per esempio, se il percorso del robot deve essere da A a B e tra A e B c’è un ostacolo, il robot andando da A a B deve essere in grado di riconoscere l’ostacolo e semmai aggirarlo o organizzarsi per evitare di rompersi; oppure se esiste un qualcosa che si sta usurando nel robot il robot deve essere in grado di rendersi conto ed evitare di arrivare alla rottura, oppure non deve rimanere inoperoso. Il robot è fatto in modo tale da essere organizzato in modo da ripetere sempre la stessa operazione tutte le volte che l’uomo vuole. Quindi vi rendete conto come da essere delle leggi “etiche” sono passate a delle specifiche di progettazione.
LA ROBOTICA INDUSTIALE (non presente nelle slides)
Quindi.. queste leggi corrispondevano a regole di comportamento e oggi sono diventate specifiche di prodotto di un qualcosa che è essenzialmente un prodotto industriale.
LA ROBOTICA INDUSTRIALE (non presente nelle slides)
Quindi la robotica industriale è la disciplina che si interessa della Progettazione, del Governo e delle Applicazioni dei robot in ambito industriale; il robot industriale è diventato essenzialmente un elemento fondamentale dell’automazione e dell’industrializzazione moderna.
IL ROBOT (robot come una macchina che, indipendentemente ……)
Il robot ha fondamentalmente la caratteristica di essere una macchina in grado di apportare modifiche nell’ambiente in cui opera, e la robotica è essenzialmente la scienza che si occupa di studiare la connessione intelligente tra percezione e azione. Proprio perché il robot è una macchina che apporta delle modifiche all’ambiente è fondamentale che il robot sia in grado di percepire l’ambiente e agirete di conseguenza. Quando dico ambiente vuol dire anche sapere dove ho messo il pezzo, sapere come prendere il pezzo, sapere che movimento fare, sapere come tradurre questi Input in Output, e quindi di modifica del pezzo che sta prendendo o lavorando.
ROBOTICA (non presente nelle slides)
Quindi diciamo che la robotica è un mix risultante di meccanica, elettronica, informatica e automatica.
LA ROBOTICA AVANZATA (non presente nelle slides)
La robotica avanzata aggiunge a questi fattori l’intelligenza artificiale perché si occupa di robot che siano in grado non solo di interagire con l’ambiente, ma anche di percepire e di avere dei comportamenti simili a quelli umani, quindi di prendere decisioni anche complesse rispetto a quelli che possono essere dei programmi o delle operazioni tipiche di un robot.
Quindi spiccate caratteristiche di autonomia per risolvere problemi di…operatività in ambienti ostili o per eseguire missioni abbastanza particolari. Quindi robotica avanzata si occupa per esempio anche di studiare quei robot che devono compiere delle operazioni in condizioni ambientali estremamente pericolose ( con temperature, pressioni).
IL ROBOT ( il robot appare come la macchina più rappresentativa dell’automazione….)
Il robot è la macchina più rappresentativa dell’automazione in fabbrica e il robot può essere considerato una derivazione delle macchine manipolatrici e delle macchine utensili a controllo numerico. Quindi essenzialmente macchine programmabili multifunzionali.
IL ROBOT COME UN SOTTOSISTEMA INDUSTRIALE (non presente nelle slides)
Il robot essendo un sottosistema industriale è orientato alla manipolazione di pacchi o utensili, a seconda se sta manipolando i pacchi per arrivare ad assemblare qualche prodotto o utensili che poi serviranno ad una macchina operatrice.
…Dotato di una memoria sufficiente ad immagazzinare un numero significativo di istruzioni con la capacità di essere programmato e di essere multiscopo. Quindi è in grado di ricevere una serie di input (istruzioni), di immagazzinarle (di avere una memoria) che gli consente poi, a seconda di quelle che sono le cose da fare a seconda delle modifiche dell’ambiente, di agirei conseguenza.
Flessibile cioè idoneo a seguire manipolazioni di prodotti diversi raggruppati per caratteristiche similari.
I ROBOTS INDUSTRIALI ( la definizione della japan…)
Una definizione dei robot industriali….sono quei meccanismi che dispongono di funzioni di movimento versatili e flessibili simili a quelli degli arti umani e che forniscono funzioni di movimento flessibili tramite le loro capacità sensoriali e di identificazione.
In generale i robot vengono detti manipolatori. La funzione fondamentale di un robot è quella di avere una specie di mano che gli consente poi….( suggeriscono “una pinza”)…non è detto che sia una pinza.
I robot sono dotati di movimento e forniscono movimento, nel senso che loro si possono muovere e sono in grado a loro volta di muovere determinati pezzi.
IL ROBOT ( secondo la definizione data dal Robotic Institute of America)
Secondo un’altra definizione un robot non è altro che un manipolatore riprogrammabile e versatile progettato per muovere un’ attrezzatura, dei pezzi, degli utensili o delle apparecchiature speciali, in una sequenza di movimenti variabili o programmata al fine di eseguire una serie di compiti diversi.
Quindi il determinante comune è quello di essere un manipolatore dotato di mobilità, in grado di fare più cose che può essere programmato e quindi in grado di svolgere certi movimenti secondo un programma predefinito.
ROBOT ≠ MU/CN( macchina utensile a controllo numerico) (non presente nelle slide)
La differenza tra robot e macchina utensile a controllo numerico, anche la macchina utensile a controllo numerico era in grado di fare delle operazioni e aveva un sistema programmato mediante un calcolatore, la differenza sta innanzitutto che il robot industriale ha molta più versatilità rispetto ad una macchina utensile a controllo numerico, e un’altra cosa che cambia è il volume di azione che il robot ha rispetto al volume di una MU/CN.
ROBOT = MACCHINA DI MISURA (non presente nelle slides)
Generalmente i robot hanno la funzione di manipolare, trasportare, però sono anche in grado di effettuare delle misure grazie al fatto che hanno una capacità di esplorare lo spazio tridimensionale; quindi possiamo utilizzare i robot sia come manipolatori sia per trasportare pezzi, per misurare, proprio perché i robot hanno questa capacità di captare mediante i loro sensori determinate caratteristiche, proprietà del pezzo e poi eventualmente elaborare l’informazione e agire di conseguenza. Quindi possono essere usate anche per funzioni di misura.
LA STORIA DEI ROBOT ( i primi robot commerciali furono prodotti nel 1959…)
I primi robot erano delle macchine programmabili “pick-and-place” (prendi e posiziona), quindi abbastanza semplici in grado di fare sempre la stessa cosa… per un percorso definito prendere e posizionare. Questo lo potevano fare tante volte. Non erano in grado di fare altro, tra l’altro non erano in grado, per esempio, di selezionare tragitti diversi.
Dopo c’è stata la possibilità di incorporare nel robot dei sistemi di auto-protezione, quindi dei sistemi di controllo in modo tale da poter agire entro certi limiti per arrivare poi ai robot nuovi che sono robot che sono controllati da computer digitali.
LE GENERAZIONI DI ROBOT
A seconda delle capacità dei robot e del modo in cui operavano, i robot vengono generalmente suddivisi in generazioni di robot. La prima generazione era generalmente per il carico scarico, secondo sequenze di operazioni preordinate; i robot di seconda generazione erano in grado di accorgersi di eventuali variazioni dell’ambiente esterno mediante dei sensori visivi tattici, in grado di fare una serie di operazioni sempre fornite da un determinato programma. I robot di ultima generazione sono in grado di prendere decisioni intelligenti, quindi se si trovano davanti a delle situazioni che loro non hanno mai affrontato sono in grado di elaborare le informazioni che vengono dall’esterno e di prendere delle decisioni tipiche di quella che può essere una mente umana.
LE PARTI DI UN ROBOT (non presente nelle slides)
Tutti i robot sono essenzialmente costituiti da due parti :

Un manipolatore che poi è la struttura meccanica, che è costituita da Bracci, Polsi e Mani che sono le parti in movimento
E poi da una unità di memoria, che consente di far muovere nel modo giusto il braccio, le mani e i polsi.

IL ROBOT INDUSTRIALE E’ COSTITUITO DA :
Il robot industriale è quindi costituito:

Da una struttura meccanica che è il manipolatore, che generalmente è fatto così: esistono un in un insieme di corpi rigidi detti bracci con un insieme di giunti che servono ad unire i differenti bracci, alla fine del quale esiste un polso che poi è la parte fondamentale che conferisce tutta la possibilità del movimento dell’attrezzo finale e quindi consente un insieme di lavorazioni che può effettuare l’uomo stesso;
Gli attuatori che sono sistemi in grado di imprimere il movimento al robot stesso e possono essere motori elettrici, idraulici e talvolta pneumatici;
Poi ci sono i sensori, fondamentali perché mettono in comunicazione il macchinario con l’ambiente esterno ed interno. Quindi esistono sensori propricettivi e sensori esterocettivi. Che significa? Il robot in ogni momento e in grado di sapere in che posizione è, ed è in grado di rapportarsi con l’ambiente esterno. Perché? Se io devo prendere un pezzo che sta qui, devo saper che devo andare qui, devo saper esattamente la mia mano come si deve posizionare, devo renderlo riportarlo e metterlo a posto. Quindi devo sapere esattamente la mia posizione nello spazio e quello che è eventualmente lo spazio nei miei confronti, quindi quello che c’è fuori di me e quella che è la mia posizione;
Una unità di governo (il calcolatore) che ovviamente deve controllare tutte le funzioni e deve essere in grado di integrare tutti questi dati che vengono dai sensori interni e dai sensori esterni.

ELEMENTI FONDAMENTALI DI UN ROBOT
Gli elementi fondamentali sono:

L’organo sensoriale ;
la memoria;
il dispositivo di raffronto che è in grado di confrontare quelli che sono i dati provenienti dagli organi sensoriali con la memoria che io ho, quindi se io so che devo andare da A a B e mi trovo nella posizione C ( perché il mio sensore mi dice che sono nella posizione C ), nella mia memoria io vado a vedere che posizione è la C rispetto al percorso che dovevo fare e di conseguenza posso agire;
la memoria impartisce le istruzioni necessarie;
gli organi motori che le eseguono.

LA STRUTTURAINTERNA DI UN ROBOT
Qui vedete come può essere una struttura interna di un robot, e quindi vedete un flusso di informazioni sempre che collegano i bracci ( la struttura meccanica ) con la memoria con quelle che sono i dati dei sensori.
ROBOT ≡ BRACCI ARTICOLATI
Quindi possiamo dire che da un punto di vista meccanico strutturale i robot non sono altro che dei bracci articolati capaci di muovere un pezzo o un utensile e di trasmettere negli stessi punti forze o torsioni. Capite bene che nel momento in cui il robot non è soltanto una macchina che si muove, ma una macchina che impartisce delle forze (per esempio delle torsioni) è fondamentale che a monte ci sia lo studio del programma che il robot deve svolgere per arrivare ad attuare quelle funzioni tipo imprimere un movimento, imprimere una forza, vuol dire cambiare quelle che sono le condizioni del robot nel momento in cui attua l’operazione stessa. Per cui se io ho programmato il sistema in modo tale che il robot sa che si trova in quella posizione e quindi collega la memoria solo in quella posizione, nel momento in cui imprime una certa forza il collegamento con l’ambiente esterno cambia completamente, quindi a monte io devo organizzare programmare un sistema molto più complesso di quello che può essere un semplice movimento.
POLSO SFERICO (non presente nelle slides)
Un elemento fondamentale è il polso sferico che consente il disaccoppiamento tra la posizione dell’organo meccanico e la posizione dell’organo finale.
CARATTERISTICHE DI UN ROBOT

una mano capace di afferrare e rilasciare i pezzi
un braccio capace di posizionare la mano nelle 3 dimensioni
un polso per il braccio con articolazione per permettere l’orientamento della mano in qualsiasi direzione nello spazio
una forza muscolare sufficiente ad alzare pezzi di 225 kg.
una ripetibilità di posizionamento di 0,3 mm
controlli manuali per permettere ad una persona di comandare tutti i moti del braccio
una memoria interna per imparare le istruzioni insegnate da un operatore
un sistema di controllo automatico che permetta alla memoria di eseguire operazioni anche in assenza di un operatore
una velocità operativa almeno pari a quella di un operaio
una biblioteca di programmi che possa essere selezionata a piacere in modo da permettere al robot di ripetere operazioni che gli erano state precedentemente insegnate.
apparecchiature per sistemi di sicurezza e interbloccaggi con altre apparecchiature e impianti con i quali il robot deve lavorare.
una interfaccia verso il computer e un’interfaccia verso l’operatore ( perché l’operatore deve essere sempre in grado di capire lo stato del sistema e quello che sta facendo).
un tempo medio tra i guasti di almeno 400 ore in condizioni di funzionamento industriale.
una struttura che permetta una facile manutenzione, un rapido accesso e la sostituzione di parti in caso di guasti, sotto la guida di programmi di autodiagnostica.

I SENSORI
I sensori sono una parte fondamentale che permette di mettere in collegamento dei sistemi più avanzati…esistono dei sistemi di visione in grado di definire perfettamente l’ambiente esterno, l’oggetto e questo consente di migliorare la qualità di produzione, dei prodotti.
SISTEMA DI CONTROLLO
Insieme al sistema meccanico, il sensore, c’è ovviamente il sistema di controllo che nel caso più semplice può essere un insieme di meccanismi anche meccanici, che mi consentono per esempio di arrestare il sistema; nei casi più complessi ci sono dei computer che elaborano tutte le informazioni e impartiscono le istruzioni. Inoltre nel caso ci sia un computer.. un computer può essere collegato ad un altro computer, quindi poi possiamo avere la sincronizzazione per esempio del robot con altri sistemi della fabbrica.

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE Prof.ssa Massari 06/12/2005

Comunicazione: il pre-appello del 21 dicembre non si farà più !!! La prof. non mi ha dato le slides sulla fusione nucleare, quelle mancanti sulle fonti rinnovabili le indico con l’asterisco. La lezione è da integrare con le fotocopie che ha la professoressa.

Oggi vorrei accennarvi qualcosa sulla fusione nucleare, visto che l’altra volta abbiamo parlato solo della fissione nucleare, che è al momento attuale l’unica forma di energia nucleare che riusciamo ad utilizzare, anche se non dobbiamo dimenticarci che sono investiti molti soldi nella ricerca per la fusione nucleare. L’altra volta abbiamo detto che, generalmente, le reazioni nucleari vengono fuori o quando ci sono gli atomi troppo grossi, che hanno troppi neutroni all’interno e quindi cercano di rompersi, oppure al contrario le reazioni nucleari avvengono tra quelli che sono piccolissimi, come l’idrogeno, che cercano di avere una stabilità mettendosi insieme, quindi fusione nucleare.
In natura esistono delle fusioni nucleari in tutte le stelle, dove vengono raggiunte delle temperature elevatissime, quindi possiamo dire che, essenzialmente, l’energia che proviene dal sole deriva dalla fusione nucleare. In una reazione di fusione nucleare viene sprigionata una quantità di energia pari a 5 volte quella che si ha, da una stessa massa, dalla fissione nucleare.

FUSIONE NUCLEARE
Allora: 1 Kg di idrogeno produce per fusione 70 milioni di KWh
Chi può fare la fusione nucleare? L’idrogeno, il deuterio e il trizio, che sono gli isotopi dell’idrogeno, e che poi, alla fine, combinandosi vanno alla stabilità ossia all’elio. Quindi, essenzialmente, diciamo che nel sole ci sono questi elementi che reagiscono e alla fine si ha l’elio. La fusione nucleare ha tanti vantaggi, che adesso vedremo, ma lo svantaggio principale è quello che non siamo riusciti ad utilizzarla, però se ci riuscissimo avremmo risolto praticamente i nostri problemi, perché da quantità piccolissime di idrogeno, che è un elemento che riusciamo a produrre tranquillamente e a trovare sulla terra, potremmo avere quantità enormi di energia.

FUSIONE NUCLEARE OPERATA DALL’UOMO
Allora il problema qual è? Per poter avere una reazione di fusione nucleare, che tra l’altro deve essere controllata, dobbiamo avere 3 condizioni:

Alta densità di particelle
Alta temperatura (circa 10 alla settima °K)
Tempo sufficientemente lungo

Al momento attuale, con tutti gli esperimenti, le ricerche in corso, sono riusciti a produrre delle temperature così elevate, ma il problema è che sono riusciti a farlo solo per qualche decimo di secondo, mentre ci vuole almeno qualche secondo per innescare una reazione. Un altro problema è: dove mettere tutto questo? I materiali tradizionali a queste enormi quantità di energia e a queste temperature fondono, quindi si deve riuscire a trovare dei contenitori.

CONFINAMENTO
In questo rientra il plasma, ovviamente quelli caldi, perché si è visto che mettendo la nostra miscela, tra virgolette che reagisce, allo stato di plasma è possibile mantenere questo plasma mediante dei sistemi di confinamento, che sono o inerziali o mediante dei campi magnetici (in cui il plasma viene sospeso in campi magnetici). Quindi non si utilizzano dei contenitori veri e propri, ma sono dei sistemi basati su principi fisici. Il progetto su cui stanno lavorando tutti i paesi industrializzati, tra cui anche l’Italia, e che prevede un progetto a livello internazionale, si chiama il tokamak.

FUSIONE
(disegno tokamak) Il tokamak è questo grosso macchinario costituito essenzialmente da un anello di natura magnetica all’interno del quale viene confinato questo plasma, all’interno del quale avviene poi, eventualmente, la reazione di fusione nucleare. Quindi, tramite questo tokamak siamo in grado oggi, in un certo qual modo, di confinare, ci manca però tutto il resto, cioè innescare, mantenere le alte temperature, andare avanti. Si stanno spendendo molti soldi sui progetti relativi alla fusione nucleare, infatti anche il terzo programma quadro prevede, in una sezione che riguarda Euratom, che si occupa in maniera specifica dei programmi nucleari, la fusione nucleare.

FUSIONE
Un discorso interessante, che è rivenuto alla ribalta ultimamente, è quello della fusione fredda.
Qualche anno fa, ci sono stati degli studiosi che facendo degli esperimenti sono stati in grado di far avvenire la fusione nucleare non a temperature elevatissime, ma normali ovvero un po’ più alte di quelle ambiente, utilizzando dei materiali particolari e dei catalizzatori speciali. Hanno provato a rifare questa reazione di fusione fredda, ma nessuno ci è riuscito. A Milano ho incontrato un professore che ha detto che nel suo laboratorio ha dimostrato che è possibile effettuare la fusione fredda, il tutto si basa sullo studio del movimento degli atomi uno con l’altro, perché andando a studiare la coerenza, ovvero il modo in cui si muovono gli atomi, è possibile attivare gli atomi per fare avvenire la fusione, grazie ad esempio a delle spugne di palladio, tungsteno, eccetera che fanno da catalizzatori. Quindi, gli studiosi che sostengono che non valga la pena investire nella ricerca sulla fusione fredda sbagliano, perché veramente si potrebbero risolvere tutti i problemi. Per la fusione calda invece, a parte i problemi di tecnologia, si dovrebbe eventualmente anche gestire il problema dell’enorme quantità di energia, che poi dovrebbe essere, in un certo modo, smaltita perché noi non riusciamo ad utilizzare tutta l’energia termica per la produzione di energia elettrica, quindi ci sarebbe poi un inquinamento soprattutto termico. Ora passiamo all’altro argomento.

FONTI RINNOVABILI DI ENERGIA
Oggi si parla tantissimo di questo tipo di fonti, ebbene a livello mondiale ci sono anche qui tanti programmi, tanti progetti per raggiungere avanzamenti da un punto di vista tecnologico per l’abbassamento dei costi, per far diventare le fonti rinnovabili di energia sempre più importanti in un mix o almeno nel contributo alla produzione di energia soprattutto elettrica, perché per la produzione di carburanti le cose sono diverse.

FONTI RINNOVABILI: OBBIETTIVI DELLA DIRETTIVA EUROPEA *
Per quanto riguarda l’Europa già nel 1999 con un Libro Bianco. Avete sentito parlare di Libri bianchi e di Libri Verdi? Sono dei documenti che la Comunità Europea adotta nel momento in cui si mette in rilievo un certo problema, per cui prima si ha un Libro Verde e a seguire, eventualmente, un Libro Bianco. Che cosa sono? Sono documenti programmatici, secondo i quali la Comunità pone all’attenzione degli stati membri un problema e poi dà delle linee guida, delle direttive che poi verranno seguite e a cui spesso seguiranno delle vere e proprie direttive e quindi delle norme. Si è capito, ad un certo punto, che si doveva discutere questo problema viene fuori un primo documento in cui l’Europa focalizza l’attenzione sul problema, a seguire poi c’è un altro documento in cui dice “per risolvere il problema si dovrebbe fare questo, questo e quest’altro” e a seguire ancora, se tutti gli esperti sono d’accordo, vengono emesse le norme. Quindi, su ogni argomento ci possono essere Libri Verdi e Libri Bianchi, che pongono le basi per tutta la politica comunitaria. Quindi, nel 1999 già l’Europa aveva deciso con questo Libro Bianco di porre l’attenzione, la necessità di sviluppare le fonti rinnovabili di energia ed era stato stabilito che al 2010 la percentuale di produzione di energia da fonti rinnovabili doveva essere almeno il 12% sul totale. Ebbene, al momento siamo ancora lontani, ci sono paesi che hanno superato alla grande la propria percentuale o il proprio programma , ma ci sono altri, come l’Italia, che sono molto arretrati.

FER: LA SITUAZIONE MONDIALE NEL 2000*
A livello mondiale la situazione è diversa a seconda dei paesi in cui ci si trova : vedete che a livello mondiale il 13-14% dei consumi deriva da fonti di energia rinnovabile, nella maggior parte dei casi parliamo di biomasse o di rifiuti, scarti; l’altra fetta di rinnovabili più utilizzata è l’idroelettrico; poi c’è un altro 4% che risultano essere le nuove fonti di energia rinnovabile, a parte la geotermica che è abbastanza vecchia.

RISORSE RINNOVABILI
Le risorse rinnovabili appartengono alle fonti inesauribili (come l’energia solare), ad un importante ciclo fisico (come il ciclo idrologico), oppure ad un sistema biologico (come tutte le piante e gli animali che si riproducono).

FONTI DI ENERGIA RINNOVABILE
Fonti di energia che non dipendono da combustibili le cui riserve sono limitate. La fonte rinnovabile più sfruttata è l’energia idroelettrica; altre fonti rinnovabili sono l’energia da biomassa, l’energia solare, l’energia da maree, l’energia dalle onde e l’energia eolica; l’energia eolica non esclude il pericolo dell’effetto serra.
Commento: sono quelle che utilizziamo per produrre energia soprattutto elettrica, perché nel caso dei carburanti siamo fregati. Si sono avute molte critiche perché, se è vero che l’utilizzo di fonti rinnovabili di energia dovrebbe dare un contributo consistente alla produzione di energia e svincolarla dall’inquinamento e dall’utilizzo del petrolio, è pur vero che la quota di combustibili che viene utilizzata per la produzione di energia elettrica è molto minore rispetto a quella che viene utilizzata nei trasporti. Quindi, se adoperassimo le fonti rinnovabili è vero sì che avremmo un riscontro positivo, ma non risolveremmo il problema perché tutto il settore dei trasporti, che è in crescita ed è quello che crea maggiore inquinamento.

FONTI ENERGETICHE
Si dividono in:

Fonti esauribili, appartengono a                                                      Fonti rinnovabili, appartengono
questo gruppo:                                                                                 a questo gruppo:
-    Carbone                                                                                 - energia solare
-    Gas naturale                                                                          - energia eolica
-    Petrolio                                                                                  - energia idraulica
-    Uranio                                                                                  - energia geotermica
- biomasse ( es. rifiuti)
- altro (maree e moto ondoso)

Tutte le fonti rinnovabili hanno dei problemi comuni, che hanno impedito il loro impiego in grandi quantità, allora:

FONTI RINNOVABILI: notevoli opportunità…

Disponibilità (quasi) illimitata, abbiamo visto il vento, il sole, ecc.
Minore impatto ambientale
Impulso allo sviluppo economico, perché ci permettono per esempio di utilizzare terreni marginali, di essere collocate in zone meno ricche o comunque di avere una serie di prospettive diverse che aprono anche mercati nuovi.

ma anche qualche difficoltà!

Minore concentrazione energetica (commento: per poter avere la stessa quantità di energia che abbiamo da un’unità di combustibile fossile, dovremmo utilizzare, per esempio nel caso del fotovoltaico o dell’eolico, grandissime aree. A volte questo è impensabile, perché nella maggior parte dei casi si parla di fonti rinnovabili di energia nei paesi più industrializzati dove c’è un’alta concentrazione di abitanti e quindi gran parte dello spazio è occupato o dall’agricoltura o da insediamenti abitativi o industriali. Lo spazio reale a disposizione, quindi, per utilizzare queste tecnologie il più delle volte non c’è, perché non tutte le aree considerate marginali si possono utilizzare, si pensi ai vincoli paesaggistici sempre restringenti. Su questo punto le autorità locali si oppongono, ad esempio, alla produzione di energia eolica, perché gli aerogeneratori hanno un certo impatto visivo diminuendo il valore del paesaggio.)
Tecnologie (talvolta) più costose (commento: ho sottolineato talvolta perché al momento sono più costose, anche se possono essere più competitive considerando anche i costi ambientali delle altre tecnologie.)
Tecnologie scarsamente conosciute, perché, per esempio, esistono da 20-30 anni e hanno bisogno di ulteriore ricerca, di essere sviluppate ulteriormente.

FONTI RINNOVABILI
Vantaggi:minore dipendenza (sono locali e riducono la dipendenza di energia di importazione), maggiore sicurezza, minori emissioni CO2 (questo permette di rispettare gli obbiettivi di Kyoto, perché riduce l’impatto sull’ambiente), maggiore occupazione, maggiore consenso.

Ostacoli: spese di investimento elevate, connessione alle reti complessa, variazioni stagionali (queste sono il grosso punto negativo da un punto di vista tecnologico, perché tutte le fonti rinnovabili, che sia il vento, il sole, non hanno una continuità spazio-temporale. Ad esempio, il vento a seconda della zona può essere più o meno forte o cambia direzione oppure il sole a seconda dell’area in cui ci troviamo è differente tra estate ed inverno, tra giorno e notte. Tutto questo provoca una situazione di instabilità anche a livello tecnico soprattutto nella produzione di corrente, che, quando deve essere immessa nella rete nazionale, se supera una certa soglia va a creare dei grossi problemi a tutta la corrente che gira all’interno di tutta la rete, per cui esistono dei grossi problemi di interconnessione, per cui può succedere che noi utilizziamo il nostro aerogeneratore o i nostri pannelli fotovoltaici e ci possono essere dei problemi che creiamo alla rete o comunque per evitare i problemi non ci stacchiamo dalla produzione nazionale. Quindi, su questo punto si sono battuti e si stanno battendo anche per cercare di capire come migliorare la rete, quindi, proprio la distribuzione della corrente, da chi produce energia da fonti rinnovabili rispetto alle grandi centrali per evitare che ci siamo dei disturbi sulla rete. E’ stato stabilito, a livello europeo che, per esempio, non si può superare, in percentuale, della potenza emessa sulla rete, rispetto a quella esistente, più del 10-20%. Se si supera questa percentuale alla fine si creano dei problemi alla rete e quindi non è possibile produrre effettivamente corrente, cosa diversa è se utilizziamo il nostro sistema fotovoltaico per abitazioni isolate o impianti non collegati alla rete. Quindi fino a quando non si riesce a risolvere effettivamente questo problema, l’utilizzo delle fonti rinnovabili rimane marginale.

SCHEMA DI PRINCIPIO DI UNA CENTRALE DI PRODUZIONE DI ENERGIA RINNOVABILE A IDROGENO*
Qualcuno ha pensato che l’unica soluzione per far veramente funzionare il sistema delle fonti rinnovabili di energia, è quello di sganciare la produzione di corrente intermittente che deriva dall’utilizzo delle fonti rinnovabili rispetto al tempo in cui viene utilizzata l’energia stessa. Come? Con un sistema di accumulo, quindi noi utilizziamo le fonti rinnovabili di energia però, la corrente che produciamo non viene immessa direttamente in rete, ma la corrente serve per essere accumulato in un certo qual modo, per esempio con dei sistemi di accumulo chimici, che poi al momento opportuno verrà immessa in rete senza creare problemi. Uno di questi sistemi di accumulo è l’idrogeno, che è un vettore energetico. La sua fortuna è quella di essere in grado di sprigionare immediatamente corrente elettrica tramite le celle a combustibile quando serve e dove serve. Il problema è che ce lo dobbiamo produrre (attualmente si utilizzano il reforming del metano e degli idrocarburi), però il futuro dell’idrogeno è quello di utilizzare fonti rinnovabili di energia per produrre l’idrogeno, il quale verrà utilizzato a sua volta per produrre corrente ad alta efficienza dove serve e quando serve.

SONO CONSIDERATE FONTI RINNOVABILI DI ENERGIA O ASSIMILATE LE SEGUENTI:
Un’altra cosa che dobbiamo dire è che oggi, a parte incentivare quelle che sono le fonti rinnovabili di energia che abbiamo visto fino ad ora, sono state assimilate a queste fonti anche altri sistemi di produzione di energia che alla fine risparmiano combustibile o hanno alta efficienza. Tra questi vi è, per esempio, la cogenerazione (intesa come produzione combinata di energia elettrica o meccanica e calore), la quale ha usufruito di una serie di incentivi proprio perché permette di risparmiare energia. Tutti i sistemi che in un certo qual modo migliorano l’efficienza o aumentano il risparmio vengono assimilati alle fonti rinnovabili di energia, da un punto di vista fiscale e di incentivi.

DECRETO MICA 9/5/2001
Su questo vi dico proprio due parole. Questo decreto ha stabilito che dal 2002 tutti i produttori ed importatori di energia prodotta da fonti tradizionali devono obbligatoriamente immettere in rete almeno il 2%,dell’energia prodotta od importata, di energia prodotta da fonti rinnovabili. In questo modo si incentiva la produzione di energia da fonti rinnovabili, nel caso in cui non fossero in grado di utilizzare fonti rinnovabili si dovrebbero rivolgere a chi, invece, produce energia da fonti rinnovabili, i quali hanno una certificazione sui Kw prodotti da fonti rinnovabili per poterli vendere.

INCENTIVI ALLE FER: I CERTIFICATI VERDI (CV)*
Questo si chiama il Sistema dei Certificati Verdi, che rappresenta l’offerta in risposta alla domanda di quelli (obbligati) che necessitano dell’energia da fonti rinnovabili e che dà origine al mercato dei certificati verdi.

DECRETO DEL 2004 SU EFFICIENZA ENERGETICA*
Allo stesso tempo, nel 2004, sono stati emessi dei decreti sull’efficienza energetica, ossia anche in questo caso chi distribuisce, per esempio corrente, gas, ha l’obbligo di aumentare l’efficienza energetica, se non lo può fare lo va a comprare da chi è in grado di farlo, così come succede per esempio con la CO2, dove l’obbiettivo finale è ridurre, se tu non lo puoi fare lo faccio io.

CERTIFICATI BIANCHI (TEE = Titoli di Efficienza Energetica)
Quindi è stato creato il cosiddetto mercato dei Certificati Bianchi, che riguardano l’efficienza energetica.

TABELLA SUL CONFRONTO TRA CERTIFICATI VERDI E BIANCHI
Qui si può vedere la differenza tra i due:

Certificati Verdi: riguardano la produzione di elettricità da fonti rinnovabili, l’obbligo riguarda i grandi produttori e importatori di elettricità da fonti rinnovabili, li possono ottenere tutti coloro che producono elettricità da rinnovabili con nuovi impianti .
Certificati Bianchi: riguardano l’efficienza e il risparmio negli usi finali dell’energia, l’obbligo riguarda i distributori di energia elettrica e gas, li possono ottenere le società che effettuano interventi di efficienza e risparmio energetico.

LA GENERAZIONE DISTRIBUITA
Visto e considerato che le fonti rinnovabili hanno una bassa efficienza, visti i problemi di interconnessione con la rete e quindi non si potrà mai utilizzare le fonti rinnovabili, così come sono, per sostituire i combustibili fossili, si sta cercando di stravolgere o meglio di ristrutturare il sistema di produzione di energia elettrica con la generazione distribuita. Quindi, invece di avere i grossi impianti, si cerca di produrre corrente con tanti piccoli generatori, perché facendo così è possibile poi utilizzare le fonti rinnovabili di energia. Esempi: la persona x che si mette il pannello sul tetto di casa, il semaforo che utilizza la cella fotovoltaica. Sono una serie di piccoli produttori che poi alla fine danno il contributo al risparmio energetico totale.
INNOVAZIONE = GENERAZIONE DECENTRATA
Si parla di mini e micro turbine a gas che possono utilizzare, per esempio, il bio-gas che deriva dalle biomasse oppure caldaie a biomassa, che utilizzano il cippato di legno (pezzettini di legno che si ottengono dai residui agro-forestali) che viene venduto per essere bruciato in caldaie e quindi che vanno a biomassa per produrre o calore o corrente elettrica. Per poter utilizzare la biomassa in questo modo avremmo bisogno di enormi quantitativi di questo cippato per produrre energia nelle normali centrali, sarebbe impossibile! Invece, se si riuscisse ad avere tante piccole caldaie e tanti piccoli generatori si potrebbero tranquillamente usare biomassa o tutti i residui facilmente ritrovabili.

COSTO TOTALE DEL KWH COMPRENSIVO DEI COSTI ESTERNI*
Uno dei tanti problemi delle fonti rinnovabili è quello degli alti costi, attualmente il costo per produrre energia con le fonti rinnovabili risulta essere, a livello di KWh, 2-3 volte superiore rispetto all’utilizzo dei combustibili. Generalmente quello che deve essere considerato nel costo della produzione di energia, per poi poter valutare l’importanza delle fonti rinnovabili, è quello di inserire nel costo della produzione non soltanto il costo della tecnologia, il costo del combustibile, ma anche tutti i costi ambientali che vengono evitati con l’utilizzo delle fonti rinnovabili. Esempio l’Italia che se non raggiunge gli obbiettivi di Kyoto deve pagare un sacco di soldi. Quindi il costo esterno deve essere considerato!

GRAFICO: ANDAMENTO DELLA PRODUZIONE LORDA DA FONTI RINNOVABILI IN ITALIA DAL 1994 AL 2004*
Questa è la situazione in Italia: vedete che nel tempo le fonti rinnovabili assumono sempre più importanza soprattutto grazie agli incentivi, senza i quali, infatti, oggi sarebbe pressoché impossibile utilizzare le fonti rinnovabili di energia. Ultimamente non se avete sentito parlare del conto energia: ad agosto c’è stato un decreto secondo il quale il governo ha detto “vi do la possibilità di produrre un tot di Kw di energia da fotovoltaico, quindi chi vuole può quindi installare un pannello fotovoltaico sul proprio tetto per produrre energia da fonti rinnovabili”. Il passo successivo che c’è stato, è un discorso detto “next metering”(l’ho scritto come lo ha pronunciato), ovvero oggi chi produce energia da fonti rinnovabili può iniziare a vendere o meglio ad immettere nella rete l’energia in surplus che esso produce. Quindi da questo punto di vista incomincia ad essere conveniente; l’Enel fa un discorso di compromesso, tipo se tu produci di più di quanto ti serve lo immetti nella rete però io non ti pago l’energia, semmai ti faccio uno sconto nella bolletta dell’anno prossimo. Comunque, un risparmio c’è e questo è un punto di inizio per lo sviluppo appunto delle fonti rinnovabili.

Introduco brevissimamente l’ENERGIA SOLARE (e comunque sarà necessario integrare con le fotocopie che ha la professoressa).
L’energia solare può essere utilizzata per produrre corrente elettrica, energia termica, che serve a scaldare l’acqua (es. scaldabagno), ma un’altra possibilità è quella di utilizzare l’energia termica per produrre energia elettrica. I sistemi alla fine sono tre, quelli di cui però si sente parlare e che vengono utilizzati sono:

i collettori e i pannelli solari che servono per scaldare l’acqua
e le celle fotovoltaiche che servono per produrre la corrente elettrica

Altri sistemi che sono invece in via sperimentale servono, mediante degli specchi, ad esempio, concavi, per concentrare l’energia del sole su un fluido ad hoc il quale riesce a raggiungere temperature elevate, tipo 500-600°, il quale poi andrà a scaldare l’acqua, la quale poi si trasformerà in vapore e che quindi muoverà le turbine. Questo però è ancora a livello sperimentale. Quando si parla di produzione di energia dal sole, si fa riferimento alle celle fotovoltaiche, vediamo ora il loro funzionamento.

IL FUNZIONAMENTO (disegno di un cristallo di silicio)*
Il materiale utilizzato nelle celle fotovoltaiche è il silicio, che è un materiale semiconduttore, il quale è in grado di fare l’effetto fotovoltaico, quindi di trasformare l’energia radiante del sole in corrente elettrica. Il silicio, quello che utilizziamo nelle celle fotovoltaiche, è il silicio cristallino, che deriva dagli scarti di lavorazione dell’industria elettronica, quindi c’è una sorta di competizione nel materiale tra l’industria elettronica e l’industria dei pannelli fotovoltaici. Ad oggi utilizziamo gli scarti, per un domani si sta cercando di migliorare e utilizzare nuovi materiali per le celle fotovoltaiche e migliorare anche l’efficienza. Oggi il rendimento, l’efficienza energia del sole-energia elettrica è al massimo del 12-15%, quindi bassissimo. Stanno facendo esperimenti, in laboratorio con dei prototipi sono riusciti a raggiungere il 20-30%, a livello teorico si potrebbe raggiungere anche un’efficienza del 70%. In questo rientrano molto i film nanostrutturati, le pellicole, perché mediante questi ultimi riusciamo a migliorare l’efficienza di assorbimento e quindi lo strato di materiale che deve interagire col sole.
Come vedete dalla figura (che non abbiamo!) un cristallo di silicio è fatto così: silicio, silicio, silicio, eccetera. Il silicio per sua natura ha 4 elettroni attorno a sé, una cosa del genere se colpita da una radiazione dell’energia radiante si agita un po’ però l’effetto fotovoltaico non lo abbiamo! Allora per far avvenire l’effetto voltaico in una cella fotovoltaica dobbiamo drogare il silicio.

IL FUNZIONAMENTO
Che significa drogare? Dobbiamo aggiungere degli altri atomi diversi nel nostro cristallo essenzialmente di due tipi, uno con un elettrone di più e uno con un elettrone di meno. Generalmente si usano il fosforo e il boro, quindi alla fine che cosa ne otteniamo: il nostro cristallo drogato diventa così.

IL FUNZIONAMENTO (disegno cristallo drogato)
Il nostro boro ha un elettrone in meno e il fosforo ha un elettrone in più, mentre il nostro silicio ne ha quattro, quindi qua ne avremo 4, qua 3 e qua 5. Si vengono a creare delle zone in cui da una parte c’è di più elettroni e da una parte ce n’è di meno, è come se creiamo delle specie di differenze di potenziale. Si inizieranno a creare dei movimenti di elettroni, che potranno essere messi in moto dall’energia del sole, e che vanno da chi ce ne ha di più a chi ce ne ha di meno. Questo succede, ma il moto degli elettroni è disordinato, per far avvenire un moto ordinato, quindi una corrente noi dobbiamo collegare un pezzo di silicio “p” con un pezzo di silicio “n” tramite dei circuiti esterni, creando questa differenza di potenziale e facciamo avvenire effettivamente il flusso di elettroni e la corrente che andiamo a raccogliere.

Un’ultimissima cosa: insieme alle fonti rinnovabili di energia viene assimilato il CDR (combustibile da rifiuto), quindi i rifiuti che hanno determinate caratteristiche e vengono trasformati in CDR sono assimilabili alle fonti rinnovabili di energia e sono soggetti a tutti quelli incentivi che riguardano le fonti rinnovabili di energia.

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

Cicli produttivi e innovazione Lezione n.8 del 18/10/05
prof. Massari

Il processo innovativo

Slide:
(Le linee di intervento fondamentali, sull’area tecnico-produttiva, sono le seguenti:

sul prodotto;
sull’organizzazione della produzione;
sulla programmazione della produzione;
sulla tecnologia dei rapporti tra imprese. )

Abbiamo detto che l’innovazione ormai è fondamentale per la competitività delle imprese, le imprese oggi assumono un ruolo centrale nel progresso quindi nell’avanzamento perché sono quelle che utilizzano le tecnologie, sono in grado di investire per l’avanzamento delle conoscenze e quello che è il risultato dell’innovazione al livello di impresa si realizza sotto vari aspetti in varie figure. Quindi diciamo che nella linea tecnico-produttiva quello che è il risultato dell’innovazione o meglio gli studi che vengono effettuati per arrivare all’innovazione tecnologica sono sia sul prodotto, sulla organizzazione, sulla programmazione, sulla tecnologia del processo stesso ma anche sui rapporti diciamo tra le imprese quindi sia ciò che riguarda il processo all’interno dell’impresa sia quello che possono essere quei rapporti con le altre imprese.
Abbiamo parlato della differenza tra invenzione e innovazione.
Slide: ( Gap temporale. Tra il momento in cui l’invenzione è disponibile ed il momento in cui viene utilizzata in un’applicazione commerciale si ha un ampio intervallo di tempo, che varia in relazione al tipo di industria, al prodotto, al mercato e alle risorse utilizzate)
Dobbiamo ben tenere presente però che esiste un tempo che è variabile ma sicuramente molto elevato tra l’invenzione e l’innovazione cioè nel momento in cui noi abbiamo un’idea e il momento in cui riusciamo a realizzare a portare sul mercato l’innovazione stessa.
Quindi diciamo che esiste tra il momento in cui l’invenzione è disponibile e il momento in cui viene utilizzata in una situazione commerciale si ha un ampio intervallo di tempo ovviamente questo ampio intervallo di tempo dipende dal tipo di innovazione dal tipo di industria dal tipo di prodotto, non tutte le invenzioni si trasformano in innovazione nello stesso periodo di tempo ovviamente dipende da quello che è l’oggetto. Indubbiamente a questo concorre il tempo speso nella ricerca come abbiamo detto l’altra volta generalmente il processo innovativo prevede una fase della ricerca, ricerca di base, ricerca applicata e sviluppo e poi si arriva all’esterno dei confini dell’impresa.
Slide:(La ricerca di base non costituisce una fonte diretta di innovazioni, ma assume un ruolo fondamentale nella produzione di conoscenza ed influenza il processo innovativo indirettamente. Il suo ruolo è in parte responsabile del “time-lag” dell’innovazione(intervallo innovativo))
La ricerca di base indubbiamente siccome permette l’avanzamento delle conoscenze e quindi permette di raggiungere quel quantitativo di conoscenza che poi sarà di supporto per lo sviluppo dell’invenzione dell’innovazione indubbiamente ha un ruolo in questo anche se in parte nell’aumentare quello che è il tempo tra l’idea e quello che poi è lo sviluppo dell’idea stessa.
Lo chiamiamo time lag dell’innovazione ossia quel periodo di tempo che va dal momento in cui c’è un’idea al momento in cui riusciamo effettivamente, tramite lo sviluppo a portare, a termine il nostro processo innovativo. Slide: Intervallo innovativo

Ricerca per lo sviluppo di un prodotto (ordinate in scala logaritmica)

Se noi andiamo a vedere il processo innovativo ed i suoi step fondamentali che sono quello della ricerca di base della ricerca applicata e poi la fase dello sviluppo vediamo come già detto che indubbiamente la fase dello sviluppo è quella che comporta l’impegno maggiore.
Allora dicevamo la fase che comporta indubbiamente più impegno sia al livello di tempo sia al livello di investimento è quella dello sviluppo. Quindi alla base della ricerca che comunque ha un suo tempo che comunque ha necessità di grossi investimenti c’è poi tutta la fase di sviluppo per cui spesso capita che le medie imprese si fermino alla fase della ricerca che non si arrivi sia in tempo sia con i fondi a disposizione a sviluppare l’idea stessa.
E quindi vedete che essenzialmente da qui a qui c’è un intervallo di tempo che può durare anche anni anche decenni (riferimento al grafico sull’intervallo innovativo alla distanza tra il tempo della ricerca di base e il tempo dello sviluppo).
Slide: invenzione innovazione: ( Es: Più di dieci anni separarono la realizzazione del primo modello sperimentale del condensatore disgiunto di Watt, dalla commercializzazione del primo esemplare funzionante. Il passaggio tra invenzione e innovazione è talmente costellato di piccoli perfezionamenti tecniche vere e proprie micro-innovazioni necessari per portare l’idea alla dimensione operativa, che diviene praticamente impossibile disgiungere i due momenti individuando una cesura netta)
Uno degli esempi classici in questo fu il tempo necessario che intercorse tra il momento in cui Watt iniziò a lavorare su quella che poi sarebbe diventata la macchina a vapore e poi invece la diffusione l’applicazione della macchina a vapore stessa diciamo che dal momento in cui watt si rese conto delle prime problematiche dei primi problemi da risolvere che riguardavano poi l’applicazione della macchina a vapore al momento in cui la macchina a vapore divenne il motore universale passarono addirittura più di dieci anni tutti questi dieci anni però furono anni in cui ci fu tutta una serie di perfezionamenti di piccoli aggiustamenti quindi l’idea man mano si concretizzava per poi arrivare a quella che fu l’innovazione fondamentale.

Slide invenzione innovazione

Qui vi ho riportato alcuni esempi giusto per dare una occhiata fra quello che fu il momento in cui venne fuori l’idea quindi l’idea innovativa e il momento in cui invece l’idea innovativa venne realmente applicata. Io vi ho sottolineato giusto questo (alimenti surgelati) perché da questo schema risulta essere indubbiamente l’esempio in cui addirittura il time lag è di 83 anni. Quindi vedete che non sempre vi è una corrispondenza così chiara tra quello che può essere l’invenzione a cui l’idea innovativa e quello che poi può essere l’applicazione o l’arrivo sul mercato la realizzazione di quella idea.
Gli alimenti surgelati perché??? diciamo questo è un esempio di quello che poi vedremo essere uno dei problemi della diffusione delle innovazioni è che non sempre le idee possono essere concretizzate realizzate perché manca tutto un supporto affinché le idee stesse possano essere realizzate per cui una cosa è realizzare inventare come dire il principio degli alimenti surgelati e poi per arrivare all’utilizzo immaginate c’è bisogno di tutta una struttura di distribuzione di organizzazione affinché poi gli alimenti surgelati possano diventare da un’idea di laboratorio a quella poi che è realmente utilizzata dalla collettività. Così come tante altre invenzioni che hanno messo dieci, quindici, venti, trenta anni per poter essere poi realizzate. Questo ci aiuta a capire anche il perché è difficile spiegare il rapporto che esiste tra ricerca sviluppo innovazione tra scienza tecnologia tecnica quindi quello che è l’idea e poi la realizzazione pratica di fatti molti studiosi si sono trovati in difficoltà nel dire effettivamente esiste una continuazione logica nelle fasi proprio perché a volte non si riesce neanche a comprendere da dove derivi una certa innovazione quindi la realizzazione di qualcosa di pratico che se mai trova la sua origine in un’invenzione che è di molti anni prima quindi non sempre è facile.
Slide: invenzione innovazione (le invenzioni vengono realizzate mediante lavoro in laboratorio, la costruzione di impianti pilota, prototipi e mediante ricerche di mercato; ad un certo punto il livello raggiunto dall’informazione consente di prendere una decisione per applicare l’idea, producendo così un’innovazione. Successivamente, altri potenziali utilizzatori dell’innovazione sono in grado di applicarla; a questo livello inizia la diffusione.)
Questo lo abbiamo gia detto e comunque lo diciamo ancora che nel processo per fare le varie tappe dall’invenzione all’innovazione ci sono una serie di fasi necessarie proprio per capire se effettivamente l’invenzione o l’idea che abbiamo avuto può avere dei riscontri pratici può avere un vantaggio da un punto anche di vista economico. Per cui partendo da quella che può essere l’idea si attua un lavoro in laboratorio dopodichè si ricostruiscono impianti per il caso in cui ci sia per esempio un processo oppure dei prototipi si fanno ricerche di mercato proprio per capire se quell’idea può avere un effetto sul mercato stesso si va a studiare l’eventuale domanda possibile di quel mercato di quella invenzione dopo di che quando finalmente abbiamo aggiunto tutte queste conoscenze abbiamo raggiunto un certo livello di informazione possiamo poi passare veramente alla realizzazione quindi all’innovazione.
Nel momento in cui poi dall’innovazione passiamo alla diffusione dell’innovazione vediamo gli effetti che abbiamo detto economici quindi quello che noi realmente osserviamo sono essenzialmente le innovazioni che si diffondono finché l’innovazione rimane nei confini dell’impresa difficilmente può dare un contributo a quello che può essere il mercato la collettività.
Allora, le invenzioni quindi che poi si realizzano possono essere quindi oggetti macchine utensili che non esistono in natura quindi invenzione è tutto ciò che non esiste in natura e anche i metodi il modo di organizzare sono tutte invenzioni che possono poi trasformarsi in innovazioni.
Slide idea innovazione

Se noi vediamo questo processo a livello di impresa vediamo che essenzialmente per ogni singola idea che poi può diventare innovazione esistono una serie anche qui di fasi che prevedono l’approvazione di livelli crescenti di management quindi anche da un punto di vista dell’organizzazioni delle imprese rispetto al processo innovativo vengono coinvolti differenti livelli differenti persone per ciascuna delle fasi all’interno di questo processo innovativo. E quindi vediamo che da un’idea iniziale passiamo ad una proposta la quale diventa realmente ricerca quando ovviamente ha l’approvazione e che si passa alla fase operativa. poi da una ricerca esplorativa si arriva a quella che è la descrizione iniziale del prodotto del processo quindi noi abbiamo un’idea vaga poi vediamo un attimo quelle che sono sia la realtà esistente all’infuori di noi sia quelle che sono le necessità dell’impresa stessa e iniziamo a finalizzare focalizzare la nostra ricerca su un’idea che diventa sempre più completa man mano che l’idea diventa sempre più concreta ovviamente aggiungiamo ulteriori conoscenze per affinare sempre di più la nostra ricerca per arrivare a definire la tecnologia per arrivare poi a definire essenzialmente l’idea finale e quindi sempre con l’aiuto di livelli superiori di management arriviamo poi a quella che è poi la commercializzazione.
Quindi essenzialmente in tutto il processo si aumenta la conoscenza quindi alla fine per ciascuna fase c’è un input di conoscenza diverso che compete persona differente.
Slide: Il processo innovativo (input di informazioni del processo innovativo)

Anche per quanto riguarda gli input di questa conoscenza del processo innovativo anche le fonti cambiano a seconda di quella che è la fase del processo stesso per esempio per ciascuna fase del processo innovativo ci sono degli input di informazione specifici così come questi input di informazione hanno un’origine differente ossia come facciamo a raggiungere quelle conoscenze per quella specifica fase tanto per esempio vediamo che nei primi momenti quando abbiamo un’idea per iniziare a focalizzare a capire se veramente questa idea può essere portata a termine vale la pena iniziare l’attività di ricerca e sviluppo si possono utilizzare o riviste specializzate o una nuova idea può venire fuori anche da alcune restrizioni per esempio in campo ambientale questo è molto facile da vedere nel momento in cui noi avremo una legge con alcune restrizioni noi dovremo inventarci qualcosa di nuovo affinché il mio processo per esempio non superi certi limiti quindi quello presuppone tutta una attività di ricerca per portare ad immettere sul mercato l’innovazione che poi ci porterà a non superare i limiti posti dalla legge. O nello stesso momento nuove esigenze che derivano dall’impresa stessa quindi nel momento in cui abbiamo più o meno un’idea di quella che può essere la necessità di quello che noi vogliamo sviluppare passiamo poi diciamo alla definizione del progetto all’attività di ricerca e sviluppo fino alla progettazione alla produzione e alla commercializzazione.
Vedete che man mano le informazioni diventano sempre maggiori e abbiamo informazioni interne informazioni esterne e quindi che sempre più mettono in relazione quelle che sono le necessità delle imprese nella fase dello sviluppo e quelle che sono le necessità che vengono da fuori per esempio stiamo sviluppando una tecnologia prima di poter arrivare a sviluppare completamente la tecnologia a chiedere il brevetto ovviamente dobbiamo farci carico di uno studio per vedere quello che è lo stato dell’arte e quindi capire quali sono le tecnologie che sono all’esterno se per esempio non esistono tecnologie uguali o che hanno già chiesto il brevetto quindi è tutto un percorso abbastanza formalizzato che prevede una serie di fasi e che mettono sempre in relazione quelle che sono le necessità delle imprese con quelle che sono le notizie che vengono dall’esterno.
Slide: la realizzazione di un’idea (Le idee certo rappresentano un patrimonio importante. Ma a poco valgono se non sono accompagnate dalla disponibilità di materiali, tecniche e processi di lavorazione adeguati. La disponibilità tecnica è fondamentale nell’indirizzare gli sforzi inventivi. Da un lato infatti la realizzazione di un’idea è subordinata alla esistenza di materiali, di condizioni tecnologiche e produttive che ne rendano possibile la messa in atto.)
Quindi abbiamo sempre detto che la conoscenza è una ricchezza fondamentale e di conseguenza anche le idee rappresentano un patrimonio molto importante però se le idee rimangono idee quindi non possono essere realizzate per una serie di motivi ovviamente la loro ricchezza è al quanto limitata. Infatti diciamo non sempre le idee possono essere poi realizzate ed è fondamentale la disponibilità tecnica per indirizzare risvolti ingiuntivi(???). Infatti diciamo nella maggior parte dei casi le idee non nascono così ma c’è sempre una propensione ad avere idee nuove che tengano però sempre conto di quelle che sono le possibilità tecniche di quel momento per poterle eventualmente realizzare difficilmente nella storia si assiste all’invenzione o meglio alla nascita di idee che sono assolutamente al di fuori del contesto tecnologico e quindi della possibilità di realizzare effettivamente quella idea e di farla diventare poi innovazione, può succedere però nella maggior parte delle ipotesi il contesto tecnologico nel quale ci troviamo influenza sempre bene o male anche la nascita delle idee perché a seconda di quello che è il contesto tecnologico quella idea potrà essere realizzata.
Quindi la realizzazione di un’idea è subordinata all’esistenza di materiali di condizioni tecnologiche e produttive che ne rendano possibile la messa in atto.
E questo concetto diciamo è stato ampiamente studiato ed effettivamente andando a vedere nella storia che cosa è successo ci si è resi conto che le tecnologie esistenti influenzano diciamo in maniera sia diretta che indiretta lo sforzo inventivo quindi è difficile la totale libertà tecnologica. Quindi difficilmente le idee nascono avulse da un contesto che è quello che poi ci permetterà di realizzarle, quindi è vero si che la scienza, tutto ciò che viene fuori dalle nuove conoscenze può portare a delle idee che potranno diventare innovazione ma poi nella realtà la maggior parte di quello che viene realizzato ha sempre un rapporto con lo stato della tecnologia in quel momento altrimenti nella maggior parte dei casi rimangono idee così.
Slide: capacità diffusiva delle tecnologie (Non si deve dimenticare tuttavia che i tracciati seguiti dalla tecnologia sono fortemente legati ai suoi caratteri qualitativi e alla sua natura. Non tutte le tecnologie, in altre parole, hanno la stessa capacità diffusiva e non tutte si propagano allo stesso modo.)
Ovviamente non tutte le idee che vengono realizzate non tutte le innovazioni o meglio le invenzioni tecnologiche possono essere diffuse allo stesso modo perché questo dipende sia dai caratteri qualitativi sia dalla natura stessa della tecnologia e infatti non tutte le tecnologie vengono diffuse allo stesso modo quindi varie tecnologie seguono gli stessi processi arrivano alla fase di mercato non tutte ovviamente seguono la stessa direzione e la stessa velocità con cui si diffondono.
Slide: L’imbuto dell’innovazione

Come pure il successo di un’idea nuova è al quanto difficile infatti nella maggior parte dei casi da per esempio quelle che sono tremila nuove idee allo stadio embrionale di queste tremila nuove idee diventano trecento idee sottoposte a valutazione quindi immaginate lo schema visto prima nel processo per esempio all’interno dell’impresa in cui più livelli di management vengono considerati quindi da quello che può essere un calderone di idee possibili pian piano si iniziano poi a vedere quelle idee che possono poi avere un effetto quindi da tremila quello che se ne ha sono trecento di queste trecento idee centoventicinque vengono realizzate per esempio in prototipi, in prodotti sperimentali per cercare di capire se veramente ne vale la pena dopo di che si arriva alla fase dello sviluppo che è quella che costa di più che prende più tempo quindi ovviamente prima di passare dalla ricerca allo sviluppo bisogna pensarci bene e nella maggior parte dei casi si è visto che addirittura c’è una relazione da centoventicinque si arriva a quattro progetti di sviluppo dai progetti di sviluppo vengono fuori dei prodotti in questo caso due prodotti introdotti nel mercato alla fine un nuovo prodotto di successo questo viene chiamato l’imbuto dell’innovazione. Quindi alla fine è vero che le idee sono belle valgono sono ricchezza però c’è tutto il processo innovativo che ci porta alla fine ad un solo prodotto che potrà avere veramente successo diciamo sul mercato.
Slide: generazione idea innovativa ( la generazione dell’idea dalla quale ha origine il processo innovativo parte dall’esame dei bisogni del mercato e delle possibilità tecnologiche; occorre verificare se sia tecnicamente possibile pervenire al soddisfacimento di nuovi bisogni, e identificare esigenze di mercato alle quali si più venire incontro attraverso nuove tecnologie.

Tecnicamente possibile
Tecnicamente valido )

Infatti diciamo che indubbiamente come base fondamentale affinché un’idea possa essere realizzata ed avere poi successo è che debba rispondere a quelli che sono i bisogni del mercato e a quelle che sono le possibilità tecnologiche quindi questi due fattori devono essere sempre considerati ed andare sempre di pari passo perché abbiamo detto che è difficile inventare qualcosa se non abbiamo le tecnologie ma è altrettanto inutile inventare qualcosa di cui abbiamo le tecnologie se poi non ha una domanda sul mercato per cui quell’uno che avrà successo è quel prodotto che sicuramente avrà sposato bene sia i bisogni del mercato sia le possibilità tecnologiche per cui diciamo che un’idea per poter diventare un’innovazione deve essere tecnicamente possibile e tecnicamente valido, tecnicamente possibile vuol dire che esiste la tecnologia per realizzarlo e tecnicamente valido vuol dire che ha un effetto economico cioè che è economicamente conveniente.
Allora sul perché nasce un’idea innovativa e come si sviluppa tutto il processo innovativo tante persone si sono messe a studiare per cercare di capire tra questo tecnicamente possibile tecnicamente valido se uno influenza l’altro o se un fattore è più importante dell’altro ossia tanti studiosi hanno speso molto della propria opera a cercare di capire quale sia l’influenza maggiore se quella del mercato o quella dello sviluppo scientifico tecnologico.
(secondo voi??il mercato, nessuno sbaglia)
Slide: come nasce una innovazione? Determinismo tecnologico ( Il “dogma” del determinismo tecnologico. Esso presuppone l’esistenza di un processo di tipo lineare nel quale si possano rintracciare sequenze causali ben definite e , all’interno di questa sequenza, si possa accordare ai fattori tecnologici una posizione di primato. A riguardo le posizioni sono, ovviamente, contrastanti)
Come nasce un’idea innovativa quindi un’innovazione, c’è una teoria definita come il dogma del determinismo tecnologico secondo la quale essenzialmente c’è un percorso lineare attraverso il quale lo sviluppo per arrivare alla innovazione tecnologica prevede una serie di fasi assolutamente concatenate lineari per cui sempre si passa attraverso un processo lineare da una tecnologia alla successiva alla successiva alla successiva e questo modo di pensare dà un’importanza fondamentale a quella che è la tecnologia e quella che è la scienza quindi la conoscenza alla base della tecnologia prendendo per buona quella relazione lineare che mette insieme tecnologia scienza e tecnica quindi, sempre secondo il determinismo tecnologico, l’innovazione nasce dalla spinta tecnologica secondo un processo lineare che ha la spinta dalla scienza che avanza quindi dalla conoscenza per cui vengono sviluppate tecnologie le quali a loro volta sviluppano ulteriori tecnologie secondo un processo chiaro lineare razionale.
Slide: legame scienza – innovazione (Non solo la scienza influisce sull’innovazione, ma le stesse innovazioni possono consentire grandi avanzamenti scientifici. Tra la scienza e l’innovazione esiste quindi un legame bidirezionale.)
Voi avete detto che non siete d’accordo ed effettivamente molti studiosi si sono resi conto sempre studiando poi tutte le innovazioni cercando di capire tutte le relazioni tra tecnologie ed innovazione che non sempre questa linearità è effettivamente tale infatti abbiamo già detto che anche nella dinamica tecnologica scienza tecnologia, tecnologia tecnica non è sempre vero che non è sempre vero che dalla scienza si passa alla tecnologia, dalla tecnologia alla tecnica ma spesso la tecnica si sviluppa indipendentemente dalla scienza o addirittura la tecnologia influisce sulla scienza perché grazie a sviluppi tecnologici vengono messi a punto nuovi strumenti che ci consentono per esempio di fare nuove scoperte e quindi c’è un percorso circolare non è lineare infatti esiste un legame bidirezionale tra scienza e innovazione infatti la scienza è vero che influisce sull’innovazione abbiamo detto che la scienza fa parte della conoscenza di base di quelle che sono le nostre conoscenze acquisite che ci consentono di andare avanti nel progresso però le innovazioni stesse possono consentire grandi avanzamenti scientifici quindi diciamo che il legame è bidirezionale.
Slide: invenzione
E infatti vi ho detto anche che spesso è difficile definire i limiti i confini tra scienza tecnologia e tecnica e che spesso le innovazioni vengono fuori da tecnici che presuppongono alla base conoscenze scientifiche inglobate ma che in quel momento non sono se mai neanche riconosciute come conoscenze specifiche quindi indipendenti per cui ancora una volta vediamo che il processo è ancora più complesso che una linearità tra le varie fasi.
Slide: l’innovazione come processo (Secondo il Modello lineare del processo innovativo le diverse fasi: ricerca di base e applicata, sviluppo, produzione e commercializzazione sono svolte in sequenza secondo una direzione univoca.
Kline e Rosemberg (1986) hanno proposto un modello alternativo di processo innovativo: il Modello a catena. Differenza fondamentale rispetto al modello lineare è il fatto che nel modello a catena la percezione e l’individuazione del mercato potenziale ha un ruolo esenziale nella fase iniziale del processo innovativo.

E anche in questo molti studiosi hanno proposto dei modelli per cui a quello che poteva essere il modello lineare del processo innovativo secondo il quale dalla ricerca di base si arriva alla ricerca applicata base poi allo sviluppo dopodichè alla produzione come applicazione dell’innovazione secondo un percorso delineato sin dall’inizio cioè io dall’inizio quando faccio ricerca so già dove devo arrivare quindi per arrivare a costruire a portare innovazione però purtroppo non è cosi e nella storia ci sono tanti esempi per cui anche nei primi momenti quindi da quello che può essere la ricerca di base ricerca applicata ci possono essere percorsi che si aprono completamente imprevisti completamente nuovi per cui il modello non è poi assolutamente lineare.

Quello che è considerato un modello un po’ più attinente a quello che avviene nella realtà è il modello a catena questo modello a catena a differenza della linearità ha essenzialmente il concetto della centralità della conoscenza quindi non è la linearità, la successione delle fasi fondamentali ma è essenzialmente la conoscenza, la conoscenza che ci permette di interagire sia con quella che è l’attività di ricerca sia con quella che è tutta l’esterno della nostra azienda quindi il mercato quindi le richieste del mercato ecc. e fondamentale nel momento in cui noi passiamo dall’attività di ricerca alla fase di sviluppo è questo legame bidirezionale e soprattutto la concezione di mercato potenziale quindi ancor prima, nel momento in cui noi stiamo facendo ricerca noi dobbiamo avere un’idea di quello che può essere il mercato potenziale e se in questa ricerca di quello che può essere il mercato potenziale ci rendiamo conto che effettivamente la situazione è diversa da quella che stiamo prevedendo la conoscenza che abbiamo acquisito da questo studio ci consente poi di agire nuovamente su quelle che sono le finalità o la ricerca che stiamo portando in corso quindi vedete che alla fine è sempre un modello di tipo circolare e questa è la distribuzione poi delle fasi nella realizzazione del prodotto, quindi dalla concezione di mercato potenziale si passa poi ad un design analitico vuol dire che noi aggiungiamo conoscenza mediante lo studio, vedremo attraverso per esempio delle tecnologie informatiche di quello che può essere il prototipo o l’oggetto e che conseguirà poi una fase di conoscenza che noi conserveremo nel momento in cui andremo per esempio a cambiare ulteriormente quello stesso prodotto quindi ci servirà come base per essere sempre pronti eventualmente a cambiare fino ad arrivare alla distribuzione.
Slide: le innovazioni (Molte innovazioni non derivano direttamente da invenzioni. Molte innovazioni rappresentano la ricombinazione intelligente di conoscenze esistenti come indicato dal concetto di design analitico nel “ modello a catena” del processo innovativo (Kline e Rosenberg 1986). Il concetto di innovazione è molto ampio e non comprende solo le innovazioni tecnologiche, ma anche quelle di tipo organizzativo, applicativo e di domanda.
Alla prima innovazione in termini settoriali o geografici segue temporalmente il processo di diffusione delle innovazioni o il processo di adozione dell’innovazione da parte delle imprese utilizzatrici o dei consumatori. Questo processo aumenta la rilevanza dell’innovazione nel sistema economico.
Molte innovazioni non arrivano direttamente dalle invenzioni si vede anche che molte innovazioni originano essenzialmente dalla ricombinazione intelligente di conoscenze già esistenti quindi questo è un altro passaggio che facciamo nel senso che quella linearità che abbiamo detto aggiungo conoscenza faccio ricerca per poi sviluppare un invenzione, innovazione a parte non essere vera per tanti motivi diciamo ci sono casi per cui le innovazioni non sono altro che una ricombinazione di quella che era fondamentale ossia la conoscenza per cui non è una successione di fasi ma è l’insieme delle conoscenze che abbiamo che ci consente poi rimescolando il tutto di avere innovazione quindi cose nuove.
Quindi il concetto di innovazione è anche molto più ampio rispetto a quello che può essere un prodotto o una tecnologia e comprende innovazione di tipo organizzativo applicativo e anche dal punto di vista della domanda.
Slide: navetta volante di Kay
Un altro esempio abbastanza importante che è stato usato per studiare fenomeni innovativi è quello della navetta volante di Kay marchingegno che è stato poi fondamentale per la rivoluzione industriale in Inghilterra, che serviva per la tessitura. Questo è un fenomeno che è stato osservato da molti studiosi ed economisti per cercare di capire il perché all’improvviso c’è stata la rivoluzione industriale in Inghilterra e si dice che questa rivoluzione industriale sia nata proprio dalla messa a punto di questa navetta volante. Ripeto la navetta volante non era altro che un sistema che serviva per aumentare il diametro dei tessuti quindi per evitare che più persone si mettessero insieme a lavorare ma semplicemente una sola persona poteva lanciando questa navetta tessere nello stesso momento tessuti molto più grandi delle dimensioni delle braccia e quindi aumentava la velocità, la produttività del sistema e diminuiva il numero di persone che lavorava. Quindi essenzialmente si è analizzata per quella che era, semplicemente era la risposta a quella che era la necessità dell’industria tessile ed essenzialmente della fase della tessitura quindi era come dire una piccola invenzione che serviva esclusivamente a questo scopo questo però viene considerato il fulcro di tutta una serie di cambiamenti che si sono succeduti durante quel periodo e ha portato poi alla rivoluzione industriale.
Vi ho detto tutto questo poi torneremo sull’esempio della navetta volante perché anche la navetta volante all’inizio non ebbe tutto il successo che poi ebbe da li a qualche anno perché non c’era una corrispondente domanda di mercato quindi se pur c’era stata l’invenzione se pur avessero messo a punto questa tecnologia non ebbe quel successo perché semplicemente le condizioni esterne a quella che era l’invenzione di questa tecnologia non consentivano la diffusione, cosa che poi avvenne nel momento in cui le condizioni esterne cambiarono.
Questo è un esempio che serve a capire che non sempre la diffusione delle innovazioni è uguale per tutti dipende da quello che è il contesto.
Slide: dinamica tecnologica e fenomeni innovativi ( Il modo più adatto per leggere i fenomeni innovativi pare allora quello di interpretarli come il risultato di reciproci aggiustamenti tra fattori sociali, culturali, economici e tecnologici. Il processo di cambiamento può avere inizio da uno stimolo che può essere, per esempio, tecnico e che solo nell’interazione con gli altri fattori concretizzerà la direzione e la portata del cambiamento. Ciò implica anche che la “dimensione” del cambiamento non è in stretta relazione con la “dimensione” dello stimolo iniziale.
Questo meccanismo complesso costituito da atti intenzionali che danno luogo a fatti spesso casuali, o comunque distanti dalle volontà iniziali.)
Infatti a differenza di quello che abbiamo detto all’inizio processo innovativo, la ricerca, la ricerca di base, lo sviluppo e l’innovazione quindi tutto ben preciso e delimitato, lineare, la dinamica tecnologica i fenomeni innovativi hanno una complessità superiore a quella che può essere quella di un processo lineare infatti effettivamente i fenomeni innovativi quelli che realmente vediamo nella storia vediamo oggi è il risultato di una serie di aggiustamenti di fattori che devono interagire fra di loro se pur indipendenti per portare poi al successo o meno di quell’invenzione quindi per portare al successo dell’innovazione, questi fattori sono sociali culturali economici e tecnologici; quindi inizialmente abbiamo detto che deve essere presente la tecnologia deve essere presente il mercato o meglio la domanda come fattori fondamentali però esistono tanti altri fattori che interagiscono e possono spostare per esempio la dinamica tecnologica il modo in cui l’idea si può poi sviluppare in un’innovazione o in un’altra o possono influenzare la diffusione dell’innovazione stessa quindi decretare il successo o l’insuccesso.
Quindi ricordatevi che a differenza di quello che può essere il modello lineare spesso succede che da uno stimolo iniziale un’idea da cui ci aspettiamo poi che arrivi, si formi una certa innovazione tecnologica ci può essere tutto un percorso completamente inaspettato che deriva semplicemente da quello stimolo iniziale, da come quello stimolo iniziale è andato ad interagire con quei fattori sociali economici e tecnologici di quel momento quindi vedete dal disegno (freccette dallo stimolo al cambiamento) che a differenza da un modello lineare spesso basta uno stimolo forse anche piccolo per arrivare a dei cambiamenti assolutamente grandi e anche impensati quello che abbiamo visto prima con la navetta voltante.

Quindi la dimensione del cambiamento non è in stretta relazione con la dimensione dello stimolo iniziale quindi non solo la direzione ma anche la dimensione quindi da un piccolo cambiamento è venuta fuori una rivoluzione tecnologica industriale.
E quindi a volte da atti intenzionali si hanno fatti spesso casuali quindi alla fine quello che noi vediamo essere l’effetto finale di un’innovazione può anche essere determinato o prodotto da parti assolutamente casuali se pur all’inizio avevamo una ricerca che stava cercando qualcosa che se mai quello che abbiamo ottenuto non ha niente a che vedere quindi quella linearità di cui molti studiosi si sono fatti paladini poi nella realtà si vede che effettivamente in pochissimi casi esiste.

Slide: il processo innovativo( L’innovazione tecnologica è un “processo che permette di introdurre sul mercato nuove tecnologie ed innovazioni sotto forma di prodotti, processi o servizi, metodi di produzione o di commercializzazione e tecniche di gestione a tutti i livelli dell’economia”. Il processo innovativo vuoi che sia determinato da esigene dell’ambiente economico (mercati e bisogni dei consumatori: demand market pull ) vuoi che sia una conseguenza dell’avanzamento tecnologico (technology push)è di tipo dinamico e rafforza l’impresa.)
Quindi lo studio dell’innovazione tecnologica quindi l’introduzione di prodotti processi nuovi metodi di gestione è stato studiato da tanti autori ed essenzialmente si sono formati due posizioni due teorie alla base di quella che poi è la spiegazione di quello che è il processo innovativo. Una è la teoria demand pull e l’altro è la teoria technology push essenzialmente queste sono le due posizioni contrastanti che sono sempre state portate avanti da studiosi i quali anche a seconda del momento storico che hanno studiato hanno trovato poi effettivamente vera la teoria che stavano portando avanti.

Per cui diciamo che l’innovazione tecnologica che può nascere sia dal market pull sia dal technology push, comunque al livello di impresa, rafforza i business esistenti oppure può consentire l’ingresso in nuovi business questi sono gli effetti che provoca l’innovazione nella impresa.
Slide: Demand pull (Alla base della teoria della “demand pull” vi è la convinzione che “ la sociètà abbia una conoscenza di base altamente flessibile e virtualmente utilizzabile per sviluppi in tutte le direzioni”; da ciò seguirebbe che lo stock delle conoscenze scientifiche e tecniche è sufficiente a permettere l’invenzione di nuovi prodotti e processi tutte le volte che la domanda “tiri” a sufficienza e i rendimenti dell’attività di ricerca promettano di essere sufficientemente elevati.)
La teoria demand pull si basa sul fatto che l’innovazione derivi essenzialmente da quella che è la richiesta di mercato, quindi demand, quindi ogni volta che i consumatori hanno voglia richiedono esprimono il desiderio di un nuovo prodotto le imprese sono pronte e quindi il mondo dell’industria sono pronti a soddisfare questi bisogni. Vi rendete conto che una teoria così fatta implica che la conoscenza di base esistente nel mondo industriale sia innanzitutto elevata e flessibile al punto che basta che un consumatore dice io voglio un nuovo prodotto l’industria si mette e da un nuovo prodotto ovviamente abbiamo detto che per creare un nuovo prodotto c’è bisogno di organizzare tutto un processo produttivo c’è bisogno di organizzare tutto il modo di produrre, quindi dire che ogni qual volta c’è una richiesta di mercato il mondo delle imprese è pronto a dare innovazione è un po’ azzardato perché vuol dire che c’è una tale conoscenza di base per cui tutto ciò che viene richiesto è essenzialmente fattibile sicuramente diciamo la richiesta del consumatore è fondamentale per indirizzare la ricerca o quello che è lo sviluppo della conoscenza però dire che l’innovazione dipende solo da quella che è la richiesta di mercato è sicuramente riduttivo.
Slide: Technology push ( All’estremo opposto le teorie del “technology push” tendono a considerare il progresso tecnologico come causa originale: si hanno programmi di ricerca e sviluppo ed alti tassi di innovazione solo quando vi è un sostenuto ed esogeno progresso scientifico.)
All’opposto esiste la teoria technology push secondo la quale l’innovazione deriva dal progresso scientifico tecnologico è come se il progresso scientifico tecnologico fosse assolutamente estraneo a quelle che sono le logiche di mercato, quindi che succede, le industrie mettono sul mercato delle innovazioni semplicemente perché hanno raggiunto quel grado di conoscenza per cui sono venute a concepire in nuove idee le quali nuove idee si sono trasformate effettivamente in qualcosa di concreto in innovazione quindi prima c’è la scienza che porta all’aumento di conoscenza, con l’aumento di conoscenza si porta sul mercato l’innovazione che se mai i consumatori neanche si aspettavano. Quindi la teoria technology push dice essenzialmente che la spinta è da parte del mondo tecnologico verso l’innovazione quindi non è appartenente assolutamente di quello che è il mercato.

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE
Prof. Stefania Massari
Lez.n°9 del 19/10/05 h.9-11

Perché nasce l’innovazione?
Quindi le due teorie sono: innovazione dominata dalla valutazione dei benefici attesi e invece la technology push dà un ampio valore a quello che è il progresso esogeno rispetto poi al mercato, e quindi riguardante l’applicazione, quindi della tecnologia e della scienza. Quindi il progresso tecnologico autopropulsivo è proprio rispetto al mercato.
Chi ha ragione? Dipende dai cicli storici, dal tipo di innovazione, però possiamo dire che il progresso, e quindi il percorso che porta all’innovazione, essenzialmente si rifà alle due teorie: da una parte la domanda di mercato e dall’altra la spinta della scienza e della tecnologia.
Nelle prime parti del ciclo di vita delle tecnologie sono più importanti le innovazioni radicali, (che adesso vediamo cosa sono), technology push; quindi nel momento in cui viene messa a punto la nuova conoscenza, quindi c’è un impulso da parte della scienza e quindi della tecnologia, si riesce ad avere innovazioni completamente nuove, quindi di tipo radicale, e sembra che questo sia il momento più importante; quindi nel momento in cui ci sono delle innovazioni completamente nuove sembra che sia più una risposta da parte della scienza e della tecnologia.
Invece, nel momento in cui è venuta fuori questa innovazione, e quindi subentrano innovazioni secondarie o comunque non dirompenti rispetto alla precedente, si è visto che ci sono più motivi che spingono a migliorare da parte del mercato.
Le innovazioni di base radicale emergono discontinue nel tempo; quindi possiamo dire che le innovazioni vengono prodotte sia dal mercato che dalla tecnologia, e possiamo dire di poter ricomporre le due teorie prendendo in considerazione come, diciamo, la verità essere il risultato dei due insiemi che si sovrappongono. Ovviamente gli studiosi hanno detto che nemmeno questa potrebbe essere la risposta definitiva perché a seconda di come si sovrappone l’uno all’altro possiamo dire che è più trainato dal mercato o più trainato dalla tecnologia. Comunque per quanto ci riguarda diciamo che alla fine quel che ci importa, e quindi perché noi arriviamo ad un’ idea innovativa, è soprattutto un aumento delle conoscenze fondamentali, quindi si arriva a recepire delle informazioni che tengono conto sia delle percezioni dell’esigenze dei consumatori, quindi dal punto di vista della domanda, sia ricognizione delle possibilità tecnologiche, quindi nel momento in cui arriva la domanda dei consumatori e noi abbiamo la possibilità tecnologica, mettiamo insieme le cose e viene fuori, dalla fusione, l’idea innovativa. Qui finisce il discorso di ieri.
Continuiamo il discorso sulle innovazioni, vediamo di definire meglio le innovazioni, classificarle e vedere un po’ come si evolvono nel tempo e nella storia e cercare di capire che tipo di innovazioni si sono evolute e sono apparse nel corso degli anni. Abbiamo detto che l’impresa è assolutamente soggetta a processo innovativo, abbiamo detto che è fondamentale per qualsiasi tipologia d’impresa produrre innovazioni il più possibile, e naturalmente l’innovazione dell’impresa aiuta o a pubblicare i risultati o generalmente a eludere la concorrenza. Abbiamo detto anche che l’innovazione assume varie forme: innovazione tecnologica, macchina organizzativa di prodotto, di processo, una serie di diversi tipi di innovazioni. Possiamo asserire che ci sono 2 grosse categorie di innovazioni: innovazioni riferite al prodotto e innovazioni riferite al processo.
Le innovazioni di prodotto hanno come fine ultimo quello della conquista di mercato, mentre le innovazioni di processo, nella maggior parte dei casi, hanno lo scopo di aumentare la produttività e quindi eventualmente di diminuire i posti; quindi diciamo che i motivi che spingono a innovare un processo o un prodotto sono essenzialmente differenti. Vedremo poi che le 2 tipologie di innovazioni possono essere anche di tipo sinergico, comunque far parte di un unico processo.
Se dobbiamo classificare o distinguere le varie forme di innovazione, lo possiamo fare tenendo conto di 4 dimensioni: possiamo innanzi tutto distinguere le innovazioni a seconda:

della natura delle innovazioni stesse, tipo innovazioni di prodotto, innovazioni di processo, quindi qual è l’oggetto dell’innovazione;

dell’intensità o il grado di ampiezza, ossia in base a questo noi possiamo essenzialmente distinguere innovazioni incrementali e innovazioni radicali. Che cosa significa? Significa il modo con cui si diffondono, la tipologia d’imprese, il settore industriale che coinvolgono e l’aspetto che possono avere sui vari settori, sull’economia e sulla società. Quindi a seconda dell’aspetto che producono e come si diffondono e come nascono, noi le distinguiamo in innovazioni incrementali e innovazioni radicali;

dell’effetto esercitato sulle competenze possedute da un’ impresa; tenendo conto di questo livello, distinguiamo innovazioni Competence Destroying e Competence Enhancing. Che significa? A seconda della tipologia di innovazione, possiamo avere innovazioni che nascono, aiutano, migliorano le competenze specifiche di una azienda, di un’ impresa, proprio perché nascono da un lavoro di recente sviluppo che si fonda su una base di conoscenza tipica di quell’impresa. Quindi l’innovazione non fa altro che migliorare e esaltare le competenze specifiche di quella stessa impresa, quindi permette all’impresa stessa di continuare, per es., ad avere una posizione competence enhancing. Invece competence destroying sono innovazioni talmente nuove che non possono tener conto di quella conoscenza acquisita fino a quel momento di base o conoscenze riferite ad altri tipi di tecnologie, proprio perché sono talmente nuove che bisogna riprendere tutto il discorso e riacquisire tutta la conoscenza, per cui in quel momento viene completamente distrutta quella che era la posizione acquisita fino a quel momento dall’impresa;

dell’ambito di destinazione: possiamo dire innovazioni modulari o architetturali. Che significa? Significa che a seconda della tipologia dell’innovazione, le innovazioni possono rivolgersi, per es. a cambiare, modificare, una parte del sistema impresa del mio processo, oppure essere più ampie e andare a cambiare completamente tutta la struttura e quindi l’insieme, il sistema, l’architettura e quindi a seconda se si riferiscono semplicemente ad una parte o a cambiare tutto il sistema, le chiamiamo architetturali o modulari.

Per quanto riguarda la differenza tra innovazioni, quindi a seconda del come nascono e a seconda della capacità di indurre degli effetti su livello, diciamo, economico, sulla società, abbiamo detto che le distinguiamo in innovazioni incrementali e innovazioni radicali. Tra queste possiamo ulteriormente classificare le tipologie di innovazioni. Innanzi tutto le innovazioni incrementali sono essenzialmente dei miglioramenti, quindi sia di prodotto che di processo, adattati però ad un qualcosa che già esiste. Generalmente vengono effettuati in maniera continua nel tempo (perché ovviamente per migliorare processi, prodotti, c’è sempre un fenomeno innovativo per cui si evolvono le cose), non influenzano il sistema economico – produttivo, quindi generalmente le innovazioni incrementali si limitano a migliorare il singolo prodotto, il singolo processo riferito ad una singola azienda.
Aumentando la capacità di avere degli effetti, quindi non solo sull’impresa ma sempre più allargate, vediamo le innovazioni maggiori. Queste sono qualcosa in più di quelle incrementali perché si diffondono, escono da quelli che sono i confini dell’impresa per andare a coinvolgere imprese dello stesso settore, quindi hanno già un influenza maggiore perché vanno al di là dei limiti dell’impresa stessa e quindi possono provocare dei mutamenti un po’ più importanti e profondi.
Innovazioni radicali. Queste avvengono in maniera discontinua, sono dei cambiamenti abbastanza grandi, di rilievo che non possono avvenire quotidianamente o in maniera continua, ma sono episodi ben definiti nel tempo che avvengono a certi intervalli di tempo. Hanno effetto dirompente, proprio perché si tratta di cambiamenti grandi, e quindi coinvolgono non solo le imprese dello stesso settore, ma possono diffondersi al di fuori di quel settore stesso, comunque nell’ambito di uno stesso settore industriale, vanno a coinvolgere tutte le imprese esistenti in quel settore.
Nuovi sistemi tecnologici. Sono qualcosa ancora di più grande e che rappresentano un intero gruppo di innovazioni, comunque collegate tra di loro e che nel loro insieme provocano cambiamenti molto importanti in tutto il sistema, quindi coinvolgono il settore da cui nascono più tutti gli altri settori.
Rivoluzioni tecnologiche. Le rivoluzioni tecnologiche, che avvengono ogni tanto, rappresentano un insieme di innovazioni, sempre correlate ad un innovazione fondamentale, che, non solo si diffonde nei vari settori industriali, ma cambia il modo di concepire la produzione, quindi va ad interagire con l’economia, per es., di una società, ed ha anche effetti sulla società stessa, proprio il modo non solo di produrre, ma anche di vivere.
Quindi si fa una distinzione proprio per capire quelli che sono gli effetti dell’innovazione sul mondo economico e sulla società. A seconda del tipo di innovazione, incrementale o radicale, quello che cambia è il livello di incertezza associato all’attività innovativa. E’ ovvio che se faccio un innovazione incrementale diciamo minima, il livello di incertezza è abbastanza contenuto, molto basso. Cosa diversa se io, per es., concentro tutti gli sforzi su una attività di ricerca, quindi se aumento le conoscenze di base per poi portare a produrre qualcosa di completamente nuovo, naturalmente l’incertezza aumenta in maniera diretta, iniziale. Quindi a seconda del grado e della capacità di diffondersi cambia il livello di incertezze. Questo ci aiuta a capire perché alcune imprese sono più votate verso innovazioni di tipo incrementale e altre piccole imprese sono votate verso innovazioni di tipo più grande, di tipo radicale.
Le innovazioni incrementali, quindi, comportano un miglioramento di processo, di prodotto o servizio che sia, non fanno altro che modificare, quindi, migliorano quello che può essere un “design dominante”. Che cosa significa? Se noi andiamo ad analizzare un periodo storico vediamo che una certa tecnologia o un certo prodotto si fa, bene o male, sempre nello stesso modo, per es. ora siamo abituati al CD, prima la musica si ascoltava con la cassetta, per cui tutte quelle che potevano essere le innovazioni incrementali riferite al sistema “cassetta”, riguardavano il miglioramento del sistema, ma riguardavano sempre la cassetta. Siamo passati ad un altro disegno dominante che è quello del CD e lettore CD. Quindi oggi si cerca di migliorare la tecnologia e il prodotto. Quindi cosa succede? Ad un certo punto, un qualcuno, inventa il CD o la cassetta, diventa il disegno dominante e poi tutto ciò che si fa intorno e che fa l’azienda stessa, è di migliorare quello che rimane il sistema dominante. Quindi questo permette a chi ha inventato il CD o la cassetta, di avere un acquisizione predominante rispetto agli altri, solo perché in grado di coinvolgere tutte le altre imprese a cercare di migliorare, ma sempre su quel disegno dominante fino a quando non arriva qualcun altro che mette in moto tutto un altro sistema per mettere fuori un altro disegno dominante.
Le innovazioni radicali rappresentano quindi una rottura, una distruzione di quello che è stato fino a quel momento, una rottura per poi passare ad un qualcosa di completamente nuovo.
L’innovazione tecnologica è radicale quando dà vita a nuovi paradigmi tecno-economici, oppure incrementale quando migliora dei paradigmi preesistenti.
Parliamo di paradigmi, cioè un insieme di regole, di modi di fare, che appartengono a quel momento preciso storico riferito ad una tecnologia, ad una certa produzione, per cui diciamo che quando viene fuori un nuovo paradigma tecno-economico, che cosa succede? Si va ad influenzare tutta quella che è la struttura sia economica che sociale di un certo paese e vengono a stabilirsi delle nuove “best practice set”, cioè un insieme di regole che poi verranno usate da ingegneri, designer, manager, per poi arrivare ai consumatori. Si va quindi a definire un sistema nuovo di regole, di iniziative che mi consento di trasferire un sistema, che era basato fino a quel momento su una certa idea, su un’ altra idea completamente nuova.
Chi ha studiato tanto le innovazioni andando a definire la differenza tra innovazione radicale e innovazione incrementale, è stato Schumpeter, un economista che si è reso conto che andando a vedere quello che è lo sviluppo economico, c’è una stretta connessione tra ondate di sviluppo economico e ondate di innovazione. Egli ha visto che ci sono dei periodi storici che hanno una durata di 50 – 60 anni, ognuno dei quali è caratterizzato, quindi, rappresenta una fase di sviluppo economico e quindi anche di processo innovativo, legato ad una innovazione particolare: cioè nell’arco di un secolo si succedono 2, massimo 3, innovazioni radicali alla base delle quali poi subentra un meccanismo di sviluppo che si focalizza, si basa su quella stessa innovazione. Quindi ogni fase storica è caratterizzata da un numero ristretto di innovazioni tecnologiche essenziali per lo sviluppo economico e sociale. Quindi questo avviene ogni 50 – 60 anni. Lo stesso Schumpeter ha chiamato questi periodi di 50 – 60 anni, come “onde lunghe di Kondrat’ev” (altro economista che ha studiato il fenomeno di sviluppo economico al quale è stato dato il nome di questi periodi). Ogni ciclo di 50- 60 anni è caratterizzato da una trasformazione fondamentale nella struttura, cioè una rivoluzione industriale.
Quindi è stato visto che negli ultimi 2-3 secoli succede che arriva un innovazione nuova, quindi radicale e che dura 50-60 anni, all’interno della quale si va a sviluppare questa struttura economica e sociale.
Parliamo di “sistemi tecnologici”, invece, quando l’arrivo di un sistema tecnologico è qualcosa di più piccolo rispetto ad un paradigma tecnico-economico. Che significa? Nel momento in cui cambia il sistema tecnologico, subentra una serie di cambiamenti a livello tecnologico che vanno a influire, a influenzare 1 o più settori dell’economia e si vanno a originare settori completamente nuovi. Che succede? Un insieme di innovazioni che interagiscono tra di loro e che portano a modificare interi settori, però non è così radicale quanto può essere una rivoluzione come quella che abbiamo visto prima. Uno degli esempi è quello nel settore dei materiali sintetici nella petrolchimica, cioè, il settore dei materiali sintetici ha cambiato completamente l’uso di materie prime, di materiali, quindi anche una serie di processi che si basavano sull’uso delle leghe, dell’acciaio, sul legno, ecc, sostituendoli con materiali sintetici. Questo ha dato un grosso impulso a modificare tanti altri settori correlati e quindi ha portato a innovazione tanti altri settori; però non ha cambiato in maniera così radicale la struttura, come invece può fare una rivoluzione tecnologica, come quando è venuta fuori l’energia elettrica, la quale è stata un innovazione radicale alla base di una rivoluzione vera e propria, che è andata ad interagire sia con il modo di produrre, cioè con tutti i settori produttivi, ma anche con la società, quindi con il modo di vivere e di concepire il sistema sia economico che sociale; oppure il vapore agli inizi dell’800, oppure oggi possiamo dire di trovarci all’interno di una nuova rivoluzione industriale e tecnologica che si basa sull’uso dell’elettronica che è stata una tecnologia alternativa sia per la produzione, sia per il modo di vivere della società.
Quindi diciamo che questa innovazioni le possiamo fare rientrare in quei cicli lunghi di Kondrat’ev che avvengono ogni 50-60 anni. Quindi ogni 50-60 anni cambiano i paradigmi tecnico-economici e quindi si hanno dei cambiamenti nella struttura sociale, istituzionale e anche delle imprese, del modo di produrre. Lo stesso Schumpeter chiamava queste innovazioni radicali, questi periodi, come “tempeste di distruzione creatrice”, che significa periodi di grosso fermento, quindi una serie di innovazioni che si succedono, di distruzione perché cambia il modo di concepire le cose, creatriceperché da quel momento in poi nasce qualcosa di completamente nuovo. Quindi sono di distruzione, si abbatte tutto quello che c’era sino a quel momento per cominciare qualcosa di completamente nuovo; quindi comporta la nascita di nuovi settori industriali ed eventualmente coinvolge tutti i rami dell’economia. Questo è l’esempio di quello che sono state le innovazioni radicali e che hanno portato cambiamenti nel paradigma tecnico-economico; per esempio alla fine del 1700, in Inghilterra, con la rivoluzione industriale che ha portato all’utilizzo delle macchine, quindi allo sviluppo delle macchine e alla meccanizzazione.
In questo caso si parla come fattore chiave delle industrie: il ferro e il cotone che erano elementi trainanti dell’economia di quel tempo. Poi c’è stata una seconda, terza, una quarta e man mano è cambiato sia il modo di produrre e quindi di riorganizzazione, e i fattori chiave della produzione, ma anche le materie prime utilizzate. Se prima ci si fondava sul cotone e ferro, poi hanno assunto fondamentale importanza il carbone per poi essere soppiantato dal petrolio (materia prima fondamentale sia per produrre altre materie, che per produrre energia), l’acciaio (importante per lo sviluppo di altri settori), dopodiché lo sviluppo dell’energia e il trasporto della corrente elettrica, del petrolio, sino ad arrivare alla quinta rivoluzione industriale, che è quella in cui noi oggi ci troviamo, che è iniziata alla fine degli anni 90 e durerà chissà per quanto, finché non arriverà una nuova innovazione radicale, che potrebbero essere, per esempio, le nanotecnologie, e che porterà a concepire in modo diverso la società ed il modo di produrre.
Oggi la società è dominata dalla microelettronica, sia per la produzione, sia per la vita quotidiana; e come settori fondamentali ci sono le biotecnologie, le attività spaziali e la chimica fine.
Come nasce un paradigma tecnologico?
Fino ad ora abbiamo detto che Schumpeter ha studiato e ha visto che nella storia ci sono state queste innovazioni radicali che hanno stravolto tutto il modo di agire, ma se volessimo capire perché nasce un innovazione radicale, diciamo che tanti studiosi si sono messi a cercare di dare spiegazione al motivo che spinge a cambiare completamente. Anche da questo punto di vista ci sono posizioni contrapposte: ci sono i teorici del paradigma che dicono che sono gli avanzamenti del mondo della scienza che possono portare a intravedere tutte le possibilità di produrre innovazioni importanti, che possono avere applicazioni iniziali importanti e che determinano questo cambiamento, o meglio innestano il processo di cambiamento. Quindi alla fine dicono che è la scienza che produce conoscenza, che si inizia a pensare possa essere applicativa in qualche settore, quindi portare poi ad avere degli effetti sul mondo della produzione e sull’economia. Un primo processo di selezione all’interno di questa varietà, è legato a maggiore o minore probabilità di prevedere potenzialità applicative commerciali. Quindi la scienza produce conoscenza, parte di questa conoscenza si inizia a intravedere come possibilmente da applicare per alcune innovazioni e quindi si inizia a delineare quello che è il percorso verso il cambiamento. Nelle fasi iniziali, quando c’è un’ innovazione radicale, che si basa sul cambiamento nella conoscenza a livello di incertezze, il rischio è elevatissimo. Nella maggior parte dei casi chi per primo coglie le possibilità di utilizzare queste conoscenze per poi applicarle, sono le organizzazioni tipo pubbliche, tipo le istituzioni, che sono i più propensi a captare questi segnali dalla scienza e poi semmai a indirizzarli verso il mondo economico, per le applicazioni commerciali. Quindi in un primo momento si sviluppa quella parte di scienza che ha già dall’inizio delle possibilità di essere applicata, viene captata dalle organizzazioni pubbliche e poi nelle fasi successive i criteri di scienza economici contribuiscono ad affinare quel processo che conduce verso alcune innovazioni, lungo le direzioni, quindi, della maggiore rapidità potenziale prevista. Vengono cercate le soluzioni tecniche, iniziano a prender piede quelli che sono i disegni dominanti, quindi gli standard dominanti, dopo di che “si passa la palla” al sistema economico e si vedono quindi gli effetti sulla produzione e sulla società. Oppure altri studiosi hanno detto che non è la scienza che porta alle innovazioni radicali, ma i cambiamenti, quindi, di concepire il modo di fare sono dovuti ad una serie di interazioni che man mano avvengono tra il sistema economico e soprattutto il sistema sociale. Quindi danno molta importanza al contesto sociale, quindi a seconda delle condizioni esterne, sociali e poi economiche, si delineano quelle innovazioni che poi sfociano in cambiamenti completi del sistema economico e sociale. Quindi l’idea che lo sviluppo sia un prodotto sociale, è essenzialmente contrapposto rispetto a questo, perché, quelli di prima sostenevano l’ autonomia della scienza e della tecnologia al di fuori di qualsiasi contesto sociale; chi invece sostiene questa teoria dice che no, è il contesto che determina la conoscenza, dove andare a produrre innovazioni e che tipo di innovazioni vuole, quindi indirizzare lo sviluppo tecnologico lungo particolari direzioni.
Abbiamo detto che le rivoluzioni industriali sono i cambiamenti più grandi che coinvolgono i settori della società e le rivoluzioni industriali dell’epoca moderna, sono 4 e siamo nella quinta, si basano sulla sostituzione di forme di energia. La rivoluzione industriale, quindi la rivoluzione tecnologica, in cui ci troviamo oggi, è una fase senza precedenti proprio per la velocità con cui avvengono i cambiamenti e il modo in cui tutti i settori vengono coinvolti velocemente da questi cambiamenti. Concetto di integrazione: che coinvolge tutti i settori e anche all’ interno della produzione vedremo che questo principio dell’ integrazione è fondamentale.
La quinta rivoluzione industriale, in cui stiamo vivendo oggi, ha come innovazione trainante la microelettronica ed è contraddistinta da ulteriori innovazioni nel campo delle comunicazioni e dell’ informatica. Accanto alle grandi innovazioni, quindi accanto a quelli che sono i cambiamenti dei paradigmi tecno – economici, accanto alle rivoluzioni industriali, sono state individuate altre innovazioni di natura più piccola. Da un punto di vista scientifico è più facile dire che sono le grandi innovazioni quelle che portano a degli effetti, però non dobbiamo dimenticare l’esistenza di piccole innovazioni che portano in molti casi a contribuire anche a grossi cambiamenti. Generalmente possiamo dire che quando subentrano grosse innovazioni, le imprese che hanno portato all’esterno queste innovazioni, sono le imprese trainanti, sono coloro che impongono il modello dominante e poi tutte le altre saranno imprese trainate che si limiteranno ad aggiustare, modificare, a fare innovazioni di tipo incrementale piuttosto che radicale. Lo stesso Schumpeter, nel momento in cui ha individuato nella storia l’esistenza di questi cicli lunghi, 50 – 60 anni, ha individuato anche dei cicli brevi, 6 – 9 anni, all’ interno dei quali vengono messe a punto innovazioni che non sono radicali ma che provocano cambiamenti importanti soprattutto in vari settori industriali. All’interno di questi cicli brevi, subentrano le imprese trainanti che creano modifiche e che poi portano tutti gli altri ad imitarle, che sviluppano e impongono le innovazioni. A differenza delle innovazioni radicali che sono discontinue, cioè che a un certo punto della storia appaiono, le innovazioni incrementali sono innovazioni che avvengono continuamente e portano ad un miglioramento del prodotto, del processo e si distinguono da quelle radicali perché nella maggior parte dei casi, vengono fuori da quel che è l’attività più pratica che può essere dettata dalle necessità degli ingegneri o da chi lavora nel processo produttivo. Quindi da necessità pratiche, tecniche, vengono fuori quelle innovazioni, quei miglioramenti che poi portano ad un’ innovazione incrementale di un prodotto o di un processo stesso. Nella maggior parte dei casi cambia l’origine delle innovazioni. Molti casi di innovazioni radicali vengono fuori da tutto il percorso della scienza, conoscenza e tecnica, molti casi di innovazioni incrementali vengono fuori dalle necessità e quindi dal lavoro pratico.
In questo discorso rientra l’esempio della Navetta volante. E’ considerata da tutti gli studiosi come esempio emblematico di questo fenomeno che cerca di spiegare il processo innovativo. Abbiamo detto che la navetta volante è stata un miglioramento nella tecnica della tessitura e che arriva in un momento in cui l’industria dominante era quella della lana e c’era spazio per l’ industria del cotone nascente, proprio perché non essendo formalizzata, non essendo protetta da leggi ecc., dava spazio anche di avere nuovi prodotti, quindi tessuti di cotone più facili, più economici, più semplici e avere anche la possibilità al processo di subire modifiche. Quindi era un settore più dinamico rispetto a quello trainante quello della lana. Questo per spiegare che innovazioni incrementali, come la navetta volante, portata da chi lavorava al telaio, ha portato a dei cambiamenti che hanno trasformato completamente la società, trasformato i vari settori dell’economia per portare la rivoluzione. Non sempre le rivoluzioni industriali dipendono da grossi cambiamenti, o innovazioni talmente importanti che derivano da tutto un processo dovuto alla scienza da parte della conoscenza, ma nella storia ci sono degli esempi dove anche piccole innovazioni possono determinare grossi cambiamenti. Nell’analizzare il fenomeno bisogna stare attenti a capire il contesto. E’ vero che la scienza ha la sua importanza, ma bisogna capire il contesto all’interno del quale si sviluppa l’innovazione che sia incrementale o radicale. Alla fine una modesta innovazione ha segnato un epoca.
Perché furono innescate una serie di innovazioni? La necessità della navetta volante ci fu perché era necessario tessere tessuti più lunghi, perché si iniziò a usare il cotone quindi si sviluppò l’utilizzo di questi tessuti per una serie di altri impieghi più economici rispetto alla lana; le proprietà del cotone permettevano di fare questi sviluppi, quindi si andò avanti per questa strada. Ad un certo punto successe che per fare tessuti più lunghi, i telai usati fino a quel momento prevedevano o un’altra persona o per fare telai più grandi bisognava mettere più persone insieme. La navetta volante permise di lavorare una sola persona e questo portò ad un aumento della produttività, perché velocemente si riuscirono a fare tessuti migliori e più velocemente.
Ad un certo punto avviene la rottura dell’equilibrio, perché si ruppe l’equilibrio tra la parte della tessitura e la parte della filatura. La tessitura era diventata più veloce ed efficiente, ma la maggiore efficienza non corrispondeva all’efficienza del filo, perché nella parte della filatura erano rimasti ai sistemi tradizionali. Quindi una semplice innovazione incrementale nella fase della tessitura ha innescato tutta una serie di trasformazioni che hanno portato a una spaccatura completa tra le parti a monte e parti a valle. Quindi cosa è successo? A valle si è sentita la necessità di lavorare sul filo e quindi sul modo di filare per ottenere filati più velocemente che in precedenza. Questo ha portato una serie di altre innovazioni per riportare il nuovo equilibrio, quindi equilibrio sopra equilibrio alla fine ci sono state tutte una serie di modifiche che hanno portato poi alla rivoluzione. Modifiche, che volevano dire il modo di costruire le macchine, i materiali che dovevano essere usati per le macchine.
Nel frattempo c’era l’esigenza di velocizzare sempre di più, di utilizzare macchine che si muovessero non con la forza dell’uomo, ma a vapore. Venne fuori la macchina a vapore, quindi alla fine abbiamo avuto la rivoluzione. Quindi è successo la rottura dell’equilibrio. Sempre, in ogni momento storico, esiste un equilibrio quindi basato sul modo di fare le cose, che prevede tutti i settori, che a volte basta una modifica in un qualsiasi settore che porta a rompere l’equilibrio di tutto il sistema e quindi costringe a portare una serie di innovazioni che possono essere innovazioni incrementali ma possono anche diventare rivoluzione industriale. La rottura di equilibri può avere una forza di generare fenomeni complessi che non sempre riusciamo a prevedere fin dall’inizio, quindi è difficile pensare che in un momento storico X c’è un innovazione e quindi il percorso è facile e chiaro, perché quella stessa innovazione può portare a degli sviluppi impensati o assolutamente imprevedibili. Quando c’è un equilibrio spezzato, questo deve essere ricomposto, riaggiustato con una serie di innovazioni che possono essere di natura organizzativa nel processo nel prodotto e quindi anche istituzionali a secondo di quello che è l’impulso dato al fenomeno. Altro es. è quello della macchina a vapore che ha segnato il destino di tutta l’evoluzione, quindi del modo di produrre, perché ha segnato l’inizio di quella che è stata l’industria moderna. Sempre per la macchina a vapore c’è stato Watt che ha studiato un sistema per pompare acqua dalle miniere, quindi la macchina a vapore è nata dallo studio pratico quindi dovuto a problemi pratici da risolvere, di una macchina che già esisteva e che serviva per pompare acqua dalle miniere. Man mano ci sono poi stati dei miglioramenti fino ad arrivare alla macchina a vapore che è rimasta per molto tempo rilegata a certi processi e poi man mano è diventata la forza motrice per le macchine, e permesso lo sviluppo della grande industria e poi è diventata anche la forza motrice per il trasporto. Da questo momento in poi ci sono state modifiche che prima erano stati semplici aggiustamenti, semplici innovazioni incrementali e che poi alla fine hanno avuto come effetto una rivoluzione industriale (tipico es. di come piccoli cambiamenti fatti di continuo possono evolvere in situazioni complesse e imprevedibili: es. bruco e farfalla. All’inizio abbiamo un bozzolo all’interno del quale avvengono una serie di modifiche a noi impercettibili che non riusciamo a comprendere e poi alla fine vediamo la farfalla; cioè riusciamo a vedere l’effetto senza capire che ci sono state una serie di modifiche piccole che poi hanno portato al fenomeno complesso che noi riusciamo a vedere).
Uno dei motivi per cui è difficile intuire quelli che sono i percorsi nei processi innovativi, è il fatto di non essere in grado di intuire i possibili sviluppi delle nuove tecnologie, proprio perché queste vengono plasmate dal contesto, quello che dicevamo contesto sociale, ma ci sono altri fattori che riguardano l’esterno, che riguardano l’ambiente, che riguardano appunto il contesto e che vanno a interagire in un modo o nell’altro, o impedendo, o agevolando il fenomeno di sviluppo dell’innovazione. Per cui ci possono essere variabili economiche, produttive, organizzative, sociali e culturali che quindi alla fine plasmano la tecnologia che si sta formando, in maniera diversa. Gli effetti dell’innovazione sul sistema economico, quindi a seconda che si tratti di innovazioni incrementali o radicali, hanno degli effetti sia a livello micro sia a livello macro, sia a breve termine sia a lungo termine. Ovviamente i cicli economici di Kondrat’ev, e quindi le onde lunghe di Kondrat’ev, e che quindi abbiamo detto essere corrispondenti a rivoluzioni, e quindi nuovi paradigmi tecno-economici, hanno effetti macro a lungo termine e portano cambiamenti nella struttura di mercato, nei fattori strategici, negli aspetti economici internazionali e nelle forme di regolamentazione del mercato. Ovviamente scendendo nella classificazione e andando a vedere le innovazioni incrementali rispetto alle radicali, vediamo che gli effetti di quelli incrementali sono più visibili sia a livello micro che a breve termine e influiscono essenzialmente sull’impresa, quindi sui processi che sono all’interno dell’impresa stessa, tipo le innovazioni all’interno dell’impresa hanno degli obiettivi a breve termine per migliorare la produttività, per cui avremo riduzione dei costi di produzione, incrementi di produttività dei fattori di produzione, miglioramenti nei sistemi di controllo nel processo produttivo e nuovi prodotti o migliore qualità de prodotti. Questi sono gli effetti micro che poi riportati a lungo termine possono avere effetti diversi sul sistema economico in generale.
Le innovazioni si distinguono per l’effetto che hanno sul sistema economico e sulla società, quindi incrementali e radicali, però si distinguono anche per la loro natura quindi qual è l’oggetto dell’innovazione, quindi generalmente distinguiamo innovazioni di processo e di prodotto. Le innovazioni di processo possono consistere in un cambiamento del sistema produttivo o una diversa utilizzazione di quelli esistenti. Questo tipo di innovazioni (di processo) sono importanti per quei sistemi standardizzati che producono un unico prodotto e la cui finalità è ridurre i costi di produzione, quindi ridurre i costi standard di produzione o al massimo migliorare la qualità dell’unico prodotto che producono (es. produzione acciaio, elettricità). E’ l’unico sistema standardizzato che ha come obiettivo riduzione dei costi o migliorare la qualità dell’unico prodotto.
Le forme di innovazione possono anche essere classificate a seconda dell’indirizzo o essere indirizzate verso la commercializzazione, e quindi l’innovazione si rivolge alla ricerca di nuovi mercati o a nuove applicazioni per prodotti già in linea. Quindi nella fase di commercializzazione, o cerchiamo di fare qualcosa di nuovo per conquistare nuovi mercati, o cerchiamo di migliorare la qualità del prodotto per avere successo nel mercato; oppure miglioramenti nel ciclo produttivo e quindi, o nel caso in cui la nostra finalità è ridurre i costi di produzione, o possiamo migliorare il processo per es. introducendo delle tecniche di controllo della qualità o utilizzando tecnologie con un handicap maggiore che possano ridurre gli scatti ecc, e alla fine possiamo migliorare la qualità del processo però legata a quella qualità del prodotto.
Sebbene sia fondamentale innovare (abbiamo detto che se le imprese non sono all’interno di questo processo innovativo rimangono fuori dal mercato) è pur vero che innovare vuol dire rischiare. Innovare vuol dire alto rischio proprio perché abbiamo detto che a seconda della tipologia di innovazione cambia il rischio, ciò a seconda che sia innovazione di qualcosa completamente nuovo, o innovazione incrementale. In ogni caso, sia che si tratti di un processo, o di un prodotto, il rischio è alto. Questo perché innovare significa modificare degli equilibri già esistenti (abbiamo detto che modificare equilibri esistenti significa dire non sapere dove ci porterà questa modifica se pur minima). Importante è dire che se il rischio viene aumentato, per il fatto che nel momento in cui inizia tutto il processo, nel momento in cui arriviamo a “contare” l’innovazione, c’è quel tempo (che abbiamo visto ieri) di………… di innovazione per cui tutto, l’attività di ricerca e sviluppo, per es., dove abbiamo investito enormi capitali, può durare tanto tempo e alla fine i cambiamenti che ci sono stati al di fuori della nostra impresa sono stati tali per cui tutto quello che abbiamo fatto può risultare non vincente. Per cui innovare è un forte rischio. Sebbene le imprese siano consapevoli di questo, l’innovazione può rappresentare per l’impresa o un opportunità o una minaccia. L’innovazione rappresenta un fattore di crisi quando, essendo rottura dell’equilibrio, dà luogo all’obsolescenza di processi produttivi o prodotti. Quindi il fenomeno innovativo può essere una minaccia nel momento in cui io sto facendo un qualcosa nel mio modo, arriva l’innovazione per cui sono costretto a cambiare il mio modo di agire, il mio prodotto perché altrimenti sono fuori mercato. Innovare vuol dire anche opportunità. Se io riesco a cogliere i vantaggi dell’innovare, l’idea di cambiare, se vista in maniera positiva, può portare a dei vantaggi anche economici dal momento che mi può permettere di acquisire un vantaggio competitivo, per es. una posizione di leadership nel momento in cui io riesco a portare sul mercato il mio disegno dominante, la mia tecnologia o a migliorare il prodotto o addirittura arrivare su nuovi mercati. Quindi a seconda dell’atteggiamento dell’impresa nei confronti del processo innovativo, può essere una catastrofe o può essere il modo per migliorare. Da questo punto di vista quello che può essere l’effetto del processo innovativo, quindi dell’innovazione, dello sviluppo tecnologico sull’azienda può essere di 2 tipi: se io vedo, come azienda, il processo innovativo come un modo per migliorare, posso decidere se utilizzare, quindi mettere in moto tutta una serie di cambiamenti, per arrivare a produrre innovazione (ma è una scelta personale); se però l’innovazione, il progresso tecnologico riguarda tutte le imprese di uno stesso settore, che è il mio, quello può essere una minaccia per me perché se non sono pronto a cambiare, il progresso tecnologico o il fatto che tutte le altre imprese abbiano adottato delle innovazioni, può essere una minaccia per me, perché non sono pronta. Non è più una scelta soggettiva (ok faccio qualcosa di nuovo), ma mi ritrovo in un contesto che è nuovo per cui se riesco ad adattarmi è bene, altrimenti sono al di fuori di questo processo. Quindi il progresso tecnologico, l’adozione di nuove azioni, può risultare positiva o negativa anche per quanto riguarda quello che fanno gli altri nei miei confronti.
L’innovazione quindi richiede un atteggiamento mentale che combini creatività, spirito di intraprendenza, gusto del rischio e capacità di anticipare le esigenze del futuro. Quindi è fondamentale, per me impresa, avere l’atteggiamento mentale giusto nei confronti del progresso tecnologico e il processo di innovazione.
Le innovazioni di processo consistono nell’introduzione di un nuovo metodo di produzione o in una qualifica dei processi esistenti.
Le innovazioni di prodotti, invece, servono per migliorare le qualità del prodotto o portare a prodotti nuovi. Le innovazioni di prodotto implicano delle innovazioni di processo, mentre le innovazioni di processo spesso consistono nell’utilizzo di nuovi macchinari che rappresentano essi stesso delle innovazioni di prodotto per chi ha prodotto il macchinario. Se voglio fare un nuovo prodotto, molto difficilmente riesco a continuare a utilizzare il mio processo produttivo precedente. Quindi è normale che l’innovazione di prodotto sia per forza legata ad un’innovazione di processo. Un’innovazione di processo può semplicemente migliorare la qualità del prodotto in maniera indiretta o può anche rimanere, portare allo stesso prodotto. Può semplicemente agire sul consumo dei fattori produttivi un costo che riguarda l’interno dell’impresa. E’ difficile, in alcuni casi, distinguere un’innovazione di processo da una di prodotto, perché per es. il macchinario che io uso e quindi diventa per me innovazione di processo, a sua volta può essere innovazione di prodotto per chi ha prodotto il macchinario. Le innovazioni di processo sono rivolte ad aumentare la produttività del lavoro e possono portare a raggiungere obiettivi di efficacia differenti, tipo innovazioni di processo di risparmio energia, innovazioni di processo che ha impatto ambientale minore, ecc..
Perché modificare un processo? Le motivazioni sono distinte. Ci può essere l’emergere di una nuova domanda di nuove merci da parte dei consumatori, in questo caso innovazione di processo trainata dall’innovazione di prodotto. Può nascere quindi anche dall’esigenza del consumatore di avere un prodotto nuovo. Oppure ci possono essere delle variazioni del prezzo relativo dei fattori produttivi e quindi sopravvenire dell’eccessiva onerosità che l’impresa deve sopportare per procurarsi uno di essi. Quindi diventa una questione di costi e quindi devo modificare il processo perché è necessario e non posso fare altrimenti. Nel caso di scarsità dei fattori produttivi, si possono scegliere 2 strategie alternative: o si possono effettuare investimenti per migliorare il rendimento del fattore produttivo divenuto più scarso, e quindi più costoso (per es. risparmiare energia), oppure cambio il mio processo utilizzando un processo che non utilizzi più quel fattore di produzione. Indirettamente un vantaggio, che può essere determinato nel caso di innovazione di processo, è l’aumento della domanda per il prodotto finito perché presenta caratteristiche di qualità superiori a quello precedente. Per es. posso cambiare il processo, ottenere risultati migliori e succede che la domanda aumenta per cui può succedere non solo un ritorno per aver migliorato il processo, ma anche migliorato il prodotto. Per l’imprenditore la decisione di introdurre l’innovazione di processo non è dissimile dal punto di vista del rischio rispetto a quella di innovare il prodotto stesso. In entrambi i casi non è detto che il mercato accetti il principio “the newest is the best”. Per un certo periodo di tempo si è pensato che il mercato sarebbe stato sempre pronto ad accogliere prodotti nuovi e quindi in caso di innovazione ci sarebbe stato un successo perché quello che è nuovo è sempre meglio di quello che è vecchio. Questo non è vero per cui prima di iniziare un processo di innovazione, che riguardi il processo o il prodotto, devo capire se la cosa nuova è migliore di quella vecchia per i consumatori. Ci ricordiamo che sebbene è possibile ipotizzare un’introduzione di una nuova tecnologia per produrre la merce invariata, innovazione di processo senza innovazione di prodotto, non è davvero possibile; il contrario, quindi, per produrre un prodotto nuovo è necessario cambiare il processo. L’innovazione di prodotto, prima l’innovazione di processo, adesso innovazione di prodotto, consistono ovviamente a un miglioramento. Considerate una nuova pubblicazione di idee, tecnologiche di marketing per arrivare a vere novità per potenziali acquirenti. Spesso succede che nel momento in cui nasce un prodotto, questo viene portato sul mercato da alcune imprese che portano la propria struttura, la propria attività produttiva su questi prodotti nuovi. Generalmente i prodotti nuovi sono portati sul mercato da imprese anche nascenti. Al contrario delle innovazioni dei metodi produttivi, cioè le innovazioni di processo, proviene soprattutto dalle imprese già consolidate. Questo in effetti è un fenomeno che si riscontra facilmente.
Il boomerang dell’innovazione. L’impresa industriale moderna è consapevole del fatto che perseguire l’obiettivo dell’allargamento del mercato mediante l’innovazione di prodotto può costituire un boomerang. Perché se io fondo il tutto su un prodotto nuovo, ho la conquista di un nuovo mercato. Questo si può rivolgere anche contro perché quando vado a creare un prodotto nuovo e vado a introdurre il nuovo in un nuovo mercato, si possono avere altri concorrenti che prima non esistevano perché non esisteva quel mercato basato su quel prodotto. Questo è tanto più reale quanto più l’innovazione è rivoluzionaria. Per es. io immetto un prodotto completamente nuovo, ci sarà molta più possibilità di molte altre imprese che cercheranno di produrre lo stesso prodotto, quindi ulteriori nuovi concorrenti. L’innovazione di prodotto comporta dei cambiamenti nel prodotto stesso o l’ottenimento di un prodotto nuovo.
Perché a un certo punto decido di fare un’innovazione di prodotto? Le motivazioni che spingono le innovazioni di prodotto ovviamente dipendono dal tipo di prodotto, cioè dal settore merceologico a cui appartiene l’impresa. Per quanto riguarda le varie motivazioni, possono essere varie, o per es. nel caso in cui c’è un risparmio nella domanda e io impresa ho una grossa capacità dal punto di vista finanziario da investire nell’attività di ricerca e sviluppo per cui, approfittando di un momento di ristagno della domanda, investo in attività di ricerca e sviluppo in modo tale da essere pronto per arrivare a un nuovo prodotto, o al contrario faccio innovazione di prodotto perché sono costretta dal momento che il mio prodotto sta per diventare obsoleto e quindi è il mercato che mi richiede di investire per arrivare al prodotto nuovo.
Anche i prodotti hanno un ciclo di vita. Prevedono 4 fasi: una fase di lancio, una fase di crescita, una di sviluppo e una fase di declino. I prodotti finiti sono soggetti ad un particolare ciclo di vita per effetto sia della concorrenza e dei cambiamenti tecnologici economici e sociali. Quindi il ciclo di vita di un prodotto (se pur più o meno caratteristico) è influenzato non solo da fenomeni economici, ma anche da fenomeni sociali. Quindi, ogni prodotto disponibile sul mercato possiede un proprio ciclo di vita e la sua diffusione è legata al numero delle vendite, e quindi della domanda, quindi perde di credibilità e arriva un momento in cui è obbligatorio per le imprese innovare, arrivare ad un prodotto o migliore, oppure cambiare completamente il prodotto. Per quanto riguarda la tecnologia, la fase introduttiva è sempre molto lenta rispetto a quello che è il numero delle vendite, proprio perché all’inizio, nel momento in cui immettiamo sul mercato un prodotto completamente nuovo, bisogna creare tutto una serie di supporti, a livello di marketing, a livello di creazione del mercato di quel prodotto; man mano che il prodotto viene sviluppato (parliamo di strategia di marketing, facciamo pubblicità), il prodotto comincia ad avere diffusione maggiore fino ad arrivare ad un punto di obsolescenza.
È stato visto che nella parte iniziale, la maggior parte dei prodotti non riesce a superarla,quindi non molti prodotti vengono immessi sul mercato, innovazioni di prodotti che non sempre sono innovazioni di successo, e solo il 5% dei prodotti riesce a superare questa fase.
Non sempre l’obsolescenza è dovuta al mercato, può essere sia un obsolescenza tecnica, sia un obsolescenza dovuta al mercato. Significa che nel momento in cui il nostro prodotto è completamente superato, perché è arrivato il progresso tecnologico, nuove tecniche, delle nuove performance di quel prodotto, arriva un momento di obsolescenza tecnica, cioè io devo cambiare per forza perché i concorrenti mi impongono di cambiare. Oppure l’innovazione può essere dettata, e quindi essere necessaria, perché è arrivata un obsolescenza di mercato, che significa che se pure il mio prodotto è nuovo, semmai il mercato tira da qualche altra parte, per cui alla fine, se pur il livello tecnologico è comunque rimasto tale, devo cambiare il mio prodotto semplicemente per motivi di mercato.

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE LEZIONE 11° 20/10/2005- prima parte

Argomento della lezione: le spinte dell’innovazione
(AMBIENTE = SPINTA ALL’INNOVAZIONE)
Tra i vari motivi che possono portare a decidere un’impresa o un ente qualsiasi a creare innovazione, l’ambiente sta acquisendo sicuramente un ruolo molto importante, un ruolo prioritario. Due sono essenzialmente le motivazioni che spingono a fare innovazione tecnologica per l’ambiente: una è l’efficienza energetica l’altra l’efficienza ambientale che riguarda quello che può essere l’impatto sull’ambiente delle tecnologie e dei processi utilizzati e anche per come vengono fatti i prodotti, quindi, materie prime e tutto il ciclo di vita dei prodotti stessi.
(SCARSITA’ DELLE RISORSE AMBIENTALI)
Oggi, quindi, si parla più che di scarsità di risorse naturali, anche di scarsità di risorse ambientali proprio perché l’ambiente sta diventando sempre più un vincolo, cioè una possibilità da una parte ma anche un vincolo dall’altra a quello che può essere lo sviluppo economico e a quello che può essere l’attività in genere dell’azienda. Questo perché l’ambiente è innanzitutto: la sede delle attività, quindi, nel momento in cui per esempio manca il territorio, manca la possibilità di collocare le nostre attività ovviamente questo è un problema; è la fonte delle risorse quindi tutto quello che ci serve per portare avanti il nostro ciclo produttivo; ed è lo sfogo per lo scarico dei rifiuti poiché i cicli produttivi producono sempre rifiuti, scarti sia solidi, sia liquidi che gassosi che l’ambiente deve essere in grado di recepire, quando la sua capacità, però, viene sorpassata questo diventa un vincolo all’attività produttiva.
(L’IMPORTANZA DELL’INNOVAZIONE TECNLOGICA)
Per cui in quest’ultimo tempo sta diventando sempre più importante l’innovazione tecnologica, per esempio abbiamo visto le tecnologie ambientali che sono promosse dalla comunità europea e che possono rappresentare il legame tra sviluppo sostenibile e sviluppo economico. L’innovazione tecnologica indubbiamente rappresenta una fonte molto importante sia per raggiungere quelli obiettivi di salvaguardia ambientale, ma può essere anche un’opzione per differenziare l’attività di un’azienda o semplicemente per avere gli stessi vantaggi di un’innovazione di prodotto, di processo con altre finalità che però abbia la finalità ambientale.
Quindi può essere l’innovazione tecnologica un qualcosa che spinga anche a cambiare, a modificare i cicli produttivi, il modo di fare prodotti in funzione dell’ambiente e che possa dare dei vantaggi anche economici.

COMMENTO DELLO SCHEMA Indubbiamente oggi in ogni singola fase, vengono interessati diversi attori che interagiscono con le PMI o imprese in generale sin dal momento in cui queste devono procurarsi le materie prime fino al momento in cui poi i prodotti dal ciclo produttivo andranno nelle mani dei consumatori e poi dovranno essere smaltiti, riciclati.
Essenzialmente due sono oggi le forze dirette e indirette che agiscono sulle PMI o sulle imprese in generale e che poi forzano a fare innovazione tecnologica per l’ambiente. Queste spinte sono rappresentate ovviamente dalla normativa che agisce sia a livello diretto che a livello indiretto. A livello diretto impone dei limiti che non possono essere superati nel ciclo produttivo. Indiretto per esempio dando degli standard di prodotto che però non possono essere rispettati se a monte nel momento, per esempio, in cui ci procuriamo le materie prime per fare il prodotto non siamo in grado di recepire. Altra cosa fondamentale è la sensibilità sociale ai problemi ambientali che negli anni è diventata sempre più importante per cui sono gli stessi consumatori finali, la stessa collettività che richiede sempre di più alle aziende di agire in un certo modo e questo ovviamente le porta a fare certe cose.Se tutto questo discorso noi lo vediamo come opportunità può essere una spinta in più, quindi una di quelle motivazioni che danno l’impulso ad innovare quindi a migliorare la tecnologia e a fare progresso tecnologico e di conseguenza anche economico.
(TRE DIVERSE ATTITUDINI GENERALI DELLE IMPRESE)
Generalmente, l’atteggiamento che hanno le aziende nei confronti di queste spinte, e quindi di queste necessità che si vengono a creare sono di tre tipi. Essenzialmente possiamo classificare le aziende a seconda del loro comportamento nei confronti di quelle che possono essere le problematiche ambientali o le richieste da parte della collettività o dei consumatori in genere. Quindi generalmente distinguiamo :

un atteggiamento di adeguamento alle richieste esterne, significa che sono tutte quelle imprese che non fanno innovazione tecnologiche, che non migliorano i propri processi se non quando è proprio necessario cioè quando arriva la legge che impone un determinato comportamento.
poi ci sono quelli che hanno un atteggiamento anticipativo, cioè coloro che tramite canali differenti sono in grado di capire se da qui a 5 anni, da qui a 10 anni verrà fuori una direttiva, verrà fuori una legge, ci sarà un cambiamento nella struttura economica, sociale, politica o quello che sia porterà a dover fare dei cambiamenti, allora, invece di aspettare quel momento, capendolo prima agiscono come dire in anticipo, e, quindi modificano i propri processi fanno innovazione tecnologica e si portano avanti rispetto agli altri quindi acquisendo rispetto alle altre imprese anche una posizione di vantaggio competitivo perché tutti poi arriveranno in quel momento che dovranno modificare;
e poi ci sono quelli che invece ultimamente hanno cercato di cogliere le possibilità offerte dalle problematiche ambientali per anticipare queste esigenze, per anticipare il cambiamento e quindi fondando la propria politica anche aziendale sull’innovazione tecnologica volta alla salvaguardia dell’ambiente, come fattore di competitività, quindi, prima degli altri fanno un qualcosa che le porti ad una posizione di leadership tenendo l’ambiente come tema principale ma che comunque gli dà il vantaggio economico e questo lo fanno per esempio alcune categorie di aziende che sono in grado per esempio di forzare il cambiamento quindi per esempio decidono di adottare una certa tecnologia, hanno dei vantaggi, possono spingere in un certo qual modo o i consumatori abituati a vedere queste aziende che fanno qualcosa di meglio o lo stesso mondo politico quindi a spingere poi vedendo quello che fanno loro a costringere eventualmente anche gli altri a fare la stessa cosa, ovviamente loro che lo hanno fatto per primo hanno il vantaggio competitivo di aver iniziato il processo innovativo.

(ALCUNE STRATEGIE DI INNOVAZIONE )
Tra le strategie di innovazione in campo ambientale essenzialmente possiamo distinguere:

un processo innovativo teso a differenziare i prodotti e servizi nel caso in cui siano delle società di servizi direttamente verso i consumatori finali e quindi questo potrebbe cogliere quello che è lo spirito, le necessità, le richieste, i desideri del consumatore finale quindi spostando il prodotto verso le esigenze, i desideri del consumatore si ha un vantaggio competitivo e quindi si può migliorare anche il mercato;
puntando a far approvare leggi e norme che obbligano anche i concorrenti a percorrere la stessa strada che sono quelli che si portano in vantaggio e poi cercando di portare tutto il resto delle aziende sulla stessa rotta;
oppure le stesse tecnologie, tra cui soprattutto le tecnologie ambientali in gran parte, hanno lo scopo di migliorare l’efficienza dei prodotti, quindi di ridurre la quantità di energia, la quantità di materie prime utilizzate per ottenere una unità di prodotto e quindi, se da un certo punto di vista si agisce sull’ambiente perché si risparmiano risorse, dall’altro punto di vista ovviamente si aumenta la produttività, l’efficienza e quindi si hanno dei vantaggi di costo perché si riducono appunto i costi.

(INNOVAZIONE TECNOLOGICA IN TEMA DI AMBIENTE)
Quindi le varie strategie, i vari percorsi innovativi messi in atto dalle aziende portano o a ridurre i costi o ad avere un vantaggio competitivo perché più vicine alle attività dei consumatori, più vicino al mercato più vicino a quello che viene richiesto dall’esterno.

LA DIRETTIVA IPPC

(LA DIRETTIVA 96/61/EC )
In questo ambito la direttiva Ippc (Integrated Pollution Prevention and Control) dall’inglese controllo e prevenzione integrata dell’inquinamento è una direttiva molto importante perché a differenza di tutte le norme che era state emesse fino a quel momento non pone dei limiti del tipo standard, limiti di emissione, ecc. ma è una direttiva che forza le imprese che operano in alcuni settori molto importanti dell’economia che possono avere dei forti impatti sull’ambiente a migliorare, e quindi a spendere in innovazione tecnologica perché soltanto migliorando e utilizzando le migliori tecniche disponibili come viene riportato nella direttiva stessa si riescono ad ottenere le autorizzazioni. Quindi a differenza delle altre norme che imponeva dei limiti imposti con dei criteri anche un po’ avvulsi rispetto a quello che poteva essere il contesto, questa direttiva invece fa un passo maggiore, cioè prende in considerazioni quali possono essere i limiti che possono essere rispettati maggiormente osservando le situazioni reali utilizzando però le migliori tecnologie, quindi, quello più nuove, ovviamente tutti gli impianti vecchi avranno più difficoltà a rispettare i limiti. Gli impianti nuovi, quindi, coloro che avranno voglia di investire di innovare in tecnologie “più pulite” avranno la possibilità di rispettare tranquillamente i limiti e quindi di avere le autorizzazioni dalle autorità competenti.
Ovviamente questo è molto importante perché spinge ad innovare e a migliorare le tecnologie soprattutto in quei settori che risultano essere i peggiori per l’ambiente. Essenzialmente poi “I” (di IPPC) vuol dire integrato quindi si vanno a vedere tutti quelli effetti che possono essere delle varie attività, dei vari processi produttivi quindi essenzialmente acqua, aria, suolo, salute umana tutte insieme quindi anche questo è un approccio integrato tutte le altre direttive era acqua, aria, suolo, nessuna vedeva l’approccio integrato.
(IPPC)
Quindi si vanno a vedere aspetti quali l’uso efficiente dell’energia, il trattamento dei rifiuti, la prevenzione degli incidenti ovviamente quando c’è un incidente c’è un forte rischio anche per l’ambiente e non solo per l’uomo.
Tale direttiva europea fa riferimento alle BAT (Best Available Techniques) quindi le migliori tecnologie disponibili. Quindi fa proprio riferimento per ciascun settore a particolari tecnologie le più nuove, le più innovative che se vengono usate da tutte le imprese da quel settore possono avere una grossa risposta nei confronti dell’ambiente. Quindi porta le aziende di ciascun settore a migliorare i propri processi con delle linee guida che la stessa comunità offre.
(DIRETTIVA IPPC)
Nella direttiva sono riportate dei settori industriali che sono soggetti ad una autorizzazione, si ha l’autorizzazione integrata ambientale che deve essere richiesta alle autorità competenti e le quali autorità competenti rilasciano le autorizzazione ad agire a seconda di quelle che sono le valutazioni delle BAT e di quello che è il contesto reale all’interno del quale operano le aziende. Quindi un’impresa di certe dimensioni che opera in un territorio montano avrà dei problemi, delle necessità diverse di un’impresa con dimensioni completamente diverse con attività vicino a un fiume o un lago.
Le BAT ovviamente si evolvono e quindi è la promozione di quello che è il miglioramento continuo e quindi innovazione continua tecnologica Quindi significa che se oggi ti do l’autorizzazione a fare certe cose perché effettivamente le migliori tecniche sono queste domani se le tecniche vengono migliorate quindi si possono utilizzare tecniche migliori io ti obbligo in via indiretta ad utilizzare delle tecnologie migliori.
(COSA SONO LE B.A.T.?)
BAT quindi vuol dire migliori tecniche disponibili. Fondamentale è “Disponibilie” che vuol dire applicabili in condizione economicamente e tecnicamente valide in considerazione dei costi e dei vantaggi. Ovviamente se si viene fuori con un impianto di trattamento rifiuti che garantisce inquinamento zero che però costa l’impossibile è inutile proporlo ad un impresa che lo deve usare nel proprio ciclo produttivo perché non potrà investire così tanto in quell’impianto. Quindi ovviamente nella BAT vanno considerati è vero si quelle migliori tecnicamente, più evolute, più avanzate che però abbiano dei costi compatibili con le attività produttive altrimenti non si è risolto il gap tra sviluppo compatibile e sviluppo economico.

INNOVAZIONE DI PRODOTTO

Non solo i processi produttivi quindi le tecnologie utilizzate nei processi vengono sottoposte al processo innovativo quindi devono migliorare continuamente tenendo conto dell’impatto sull’ambiente, ma anche l’innovazione di prodotto sono molto importanti perché ovviamente a seconda del prodotto abbiamo il tipo di materie prime, la quantità di materie prime che utilizziamo, quindi le innovazioni di prodotto possono agire sull’eventuale efficienza nell’uso dei materiali o delle risorse considerate stabili.
Quindi la modifica dei prodotti e quindi anche delle tecnologie produttive per ottenere quei prodotti può avere una notevole influenza sull’utilizzo, sull’efficienza delle risorse.
Una delle possibilità nel caso in cui ci siano delle emergenze di scarsità delle risorse naturali c’è la possibilità di introdurre materiali innovativi avanzati e quindi l’innovazione si può spostare su questo oppure eventualmente il famoso riciclaggio. E anche per riciclare c’è bisogno di innovazione tecnologica perché non è semplice partire dai prodotti e riottenere poi le materie prime.
(RICICLABILITA’ E INNOVAZIONE)
La convenienza del riciclaggio degli scarti industriali, può influenzare notevolmente la scelta del processo produttivo, cioè anche nella scelta del mio processo produttivo ovviamente se la mia finalità è quella di riciclare perché mancano le materie prime dovrò organizzare quel processo tale per cui il riciclaggio risulta più facile quindi sia nell’organizzare il processo sia nell’organizzare il prodotto perché anche da come è fatto il prodotto dipende la possibilità di riprendere le materie prime da utilizzare.
Quindi diciamo per l’economicità dei processi è necessario utilizzare al meglio le materie prime trovare vari sbocchi per sottoprodotti, scarti e rifiuti .
(IPP- L’APPROCCIO DELLA POLITICA INTEGRATA DEI PRODOTTI)
In questo un’altra tendenza attuale molto importante è la politica integrata dei prodotti. Quindi se tenere conto l’approccio integrato per prevenire l’inquinamento nel processo la politica integrata dei prodotti si riferisce ai prodotti stessi. Quindi tale politica dice all’impresa di concepire il prodotto finale quindi quello che va nelle mani dell’utilizzatore sin dalla fase del designer, sia dal momento in cui si prende contatto con i fornitori in modo tale che si arrivi ad un prodotto che sia facilmente riciclabile riutilizzabile ed ecocompatibile. Perché ovviamente una volta immesso sul mercato il prodotto è difficile poi dover aggiustarlo invece con la politica integrata di prodotto, che un’altra linea di tendenza sponsorizzata dalla comunità europea , si riesce a organizzare tutto il ciclo produttivo in visione del ciclo di vita del prodotto.

LA DIFFUSIONE DELL’INNOVAZIONE
Nel momento in cui qualcuno decide di fare innovazione bisogna chiedersi qual è il destino di queste innovazioni nel mercato, se c’è relazione tra la dimensione dell’azienda e capacità innovativa, quali possono essere i vantaggi e gli svantaggi di avere delle innovazioni brevettate o non brevettate. Sono tutte scelte che nel momento in cui si decide di fare innovazione bisogna porsi, perché nel momento in cui un’impresa sbaglia queste scelte può succedere che l’innovazione se pur da un punto di vista tecnologico valida, viene immessa nel mercato nel modo sbagliato o nel momento sbagliato può non risultare vincente come invece sarebbe potuto essere.
(IMPRESE LEADER )
Fino a questo momento abbiamo parlato d’innovazione considerando quelli che sono i confini dell’azienda abbiamo cioè sempre detto che sino al momento in cui portiamo l’innovazione sul mercato possiamo parlare d’innovazione come atto imprenditoriale che riguarda l’azienda che ha fatto tutto il percorso per arrivare all’innovazione, però quello che poi ha l’effetto sul sistema economico sulla società è la diffusione dell’innovazione. Quindi affinchè arriva ad un punto è attinenza dell’azienda stessa dal momento in cui l’innovazione arriva sul mercato si parla di diffusione di innovazione. O meglio si passa dal mutamento che può riguardare la singola impresa con effetto sulla singola impresa alla diffusione appunto dell’innovazione. Generalmente la diffusione delle innovazioni non è altro che un fenomeno di imitazioni per cui ci sarà nella maggior parte dei casi un impresa leader e questa leadership può essere immediata o meno può durare o no che potrà dare quindi un certo vantaggio a chi ha deciso d’immettere l’innovazione sul mercato.
Quindi attraverso la diffusione dell’innovazione la tecnologia esplica i suoi effetti e quindi si può manifestare il progresso anche economico per l’intero sistema economico.
Quindi, ancora una volta, diciamo che l’innovazione è un atto tipicamente imprenditoriale invece la diffusione dell’innovazione è un fenomeno molto più allargato che riguarda il sistema economico.
(DIFFUSIONE DI INNOVAZIONE)
Come si possono diffondere l’innovazioni? Le innovazioni possono avere un tipo di diffusione sia orizzontale che di tipo verticale. La diffusione orizzontale prevede che le innovazioni possano diffondersi nello stesso settore in cui l’impresa ha appunto portato l’innovazione oppure possono diffondersi in maniera più allargata in settori diversi a quello in cui l’impresa stessa appartiene. Per cui ci sono diffusioni orizzontali settoriali ed intersettoriali. Però le innovazioni possono diffondersi anche in maniera verticale cioè da un’innovazione possono nascere una serie di altre innovazioni che possono agire, tramite il meccanismo di feed-back, sulla stessa innovazione che le ha portate.
(FEED-BACK)
Un meccanismo che sicuramente ha grossa importanza della diffusione dell’innovazione è appunto il meccanismo di feed-back. Che significa? Può succedere che un’innovazione porta alla nascita o necessita di ulteriori innovazioni le quali possono avere un livello innovativo anche superiore alla stessa innovazione che le ha create. Quindi vanno ad agire di nuovo sul piano di partenza della prima innovazione e la spingono a migliorare ulteriormente e quindi alla fine è come se fosse un circolo virtuoso, quindi il meccanismo di feed-back alla fine aiuta a portare avanti questo processo di innovazione continua.
Indubbiamente quindi risulta essere molto importante nel processo innovativo la possibilità di creare una catena di innovazioni che da un’innovazione si porta in tutti gli altri settori e si diffonde e poi avrà direzioni diverse, velocità diverse, ma che comunque da una singola potrà moltiplicarsi.
(COLLEGAMENTI TRA INNOVAZIONI)
Ovviamente la possibilità che le innovazioni si diffondano facilmente dipende da una serie di parametri. Indubbiamente le innovazioni si diffondono più facilmente se hanno una continuità tecnologica quindi se appartengono più o meno a uno stesso gruppo perché ovviamente si influenzano reciprocamente quindi è più facile che avanzi. Per esempio quanto a un nuovo macchinario ci possono essere una serie di piccole innovazioni che vanno ad instaurare ulteriori cicli di innovazione per cui da un’innovazione unica che è quella del macchinario si avranno componenti, materie prime quindi una serie di interazioni che poi portano a un insieme di innovazione.
(ALLA BASE DEL PROCESSO DI DIFFUSIONE)
Altri elementi che incidono in maniera particolare sull’andamento del processo di diffusione sono ovviamente:

i costi dei fattori di produzione quindi se ci sono delle variazioni positive o negative questo può migliorare o peggiorare il percorso;
i prezzi di mercato;
il rendimento dei beni innovati quindi quanto più il rendimento sarà elevato tanto più facilmente si diffonderanno le innovazioni;
i costi e la disponibilità di manodopera specializzata nel senso che se un’innovazione richiede personale altamente specializzato, perché una tecnologia molto complessa, questo potrà creare dei problemi nella diffusione perché soltanto chi è dotato di quella manodopera specializzata potrà effettivamente impiegare le innovazioni;
i costi e la disponibilità di prodotti e servizi complementari che risulta essere uno dei motivi più importante che possono limitare o migliorare il processo di diffusione delle innovazioni. Quindi quando esistono dei beni complementari in alcuni casi chiamate tecnologie abilitanti noi siamo in grado effettivamente di utilizzare la tecnologia o il prodotto. Per esempio se si porta come innovazione un cellulare piccolissimo che però non ha la possibilità di avere la batteria piccolissima quindi nel caso in cui voglio utilizzare quel cellulare avrò bisogno di qualcun altro che si mette a fare la batteria piccolissima. Quindi nel caso in cui ci saranno beni complementari tecnologie complementari potranno andare insieme e portare avanti la diffusione dell’innovazione altrimenti l’innovazione anche se fantastica non l’utilizzerà nessuno.

(SPINTE ALL’ADOZIONE DI INNOVAZIONE)
Quindi, sicuramente lo sviluppo di tecnologie complementari accresce e migliora il valore dell’innovazione stessa e migliora la diffusione dell’innovazione. Invece al contrario ci possono essere delle limitazioni alla diffusione dell’innovazione se, per esempio, percepiamo la possibilità che in un breve periodo ci possono essere dei sostituti di quella innovazione che possono avere per esempio delle caratteristiche migliori, delle performance migliori,dei costi più bassi quindi ovviamente la percezione di quello che potrà essere domani migliore limita oggi la diffusione della stessa tecnologia.
(L’IMPORTANZA DELLE TECNOLOGIE COMPLEMENTARI)
Quindi ,dicevamo, la possibilità che le innovazioni si diffondano dipende in gran parte dalla presenza di tecnologie complementari e quindi da una certa continuità tecnica. Quindi è molto più probabile che si diffondano innovazioni che vengono immesse sul mercato, innovazioni che hanno una certa continuità tecnica che consentono di impiegare tutta la struttura del sistema, tutta quella che viene detta architettura riferita alla tecnologia, nel caso in cui si tratta di tecnologia, che è stata usata fino a quel momento. Ovviamente sarà molto più semplice utilizzare tutto l’apparato per una tecnologia vecchia che può essere anche utilizzato per una tecnologia nuova ,rispetto al momento in cui si immette sul mercato delle innovazione talmente nuove che mi devo ricostruire tutto le competenze, le strutture, i beni complementari, le tecnologie complementari. Quindi avranno più facilità di diffusione quelle che hanno una continuità tecnologica.
(FATTORI CHE INFLUENZANO LA DIFFUSIONE DI INNOVAZIONE TECNOLOGICHE)
Nel caso in cui stiamo valutato una qualsiasi innovazione di prodotto, di processo agiscono sul fenomeno di diffusione una serie di fattori che possono essere di vario tipo tra cui per esempio: il numero di utilizzatori, l’appropriabilità degli rendite, le possibilità applicative che sono proprie di quella tecnologia. Sono tutte cose che si cercano di capire, di intuire prima di arrivare al mercato e che una volta che l’innovazione arriva sul mercato incentivano o meno il fenomeno della diffusione. Anche se l’innovazione è radicale o incrementale la diffusione è diversa.
(DIFFUSIONE D’INNOVAZIONE)

Generalmente si nota che le innovazioni tecnicamente semplici e relativamente economiche sono quelle che si diffondono molto più velocemente, perché sembra apparentemente più facile e proficuo utilizzare innovazioni che costano poco e sono semplici da utilizzare. Però poi si vede che nel lungo periodo anche se all’inizio si vede un fermento intorno a queste innovazioni più semplici perchè tutti più o meno cercano di utilizzarle, nel lungo periodo questo discorso viene ribaltato perché non sono le innovazioni più semplici, diciamo più facili che poi possono portare a un saldo qualitativo elevato, ma sono invece le innovazioni più grosse che se vengono impiegate possono portare a un salto, a progredire, ad avere poi quei vantaggi reali sia da un punto di vista tecnologico, sia da un punto di vista di mercato. Per cui sembra che l’adozione al 100% sia più probabile per le innovazioni del secondo tipo cioè quelle più importanti e complesse. Quindi se all’inizio l’innovazione radicale è vero che stenta un po’ ad essere utilizzata perché ci vorranno una serie di competenze, ci vorranno costi, bisogna rischiare quindi sarà più difficile, alla fine però se per esempio è cambiato completamente il sistema parliamo dell’esempio di ieri cassette cd se io non utilizzo il sistema cd logicamente sarò rimasta indietro se invece era semplicemente la cassetta più piccola o più grande ancora ancora poteva essere superato.
(ADOZIONE DELLE INNOVAZIONI)
Quindi ciò è dovuto al fatto che gli svantaggi competitivi nel non adottare le innovazioni minori sono forse meno significativi e possono essere nascosti dalle differenti produttività delle imprese. Quindi alla fine è vero che è più facile, ma a livello di vantaggio è poco.
(CAPACITA’ DIFFUSIVA DI NUOVE TECNOLOGIE)
Nel momento in cui parliamo di nuove tecnologie diciamo che ci possono essere due fenomeni che possono migliorare la diffusione delle tecnologie da parte dell’imprese. Questi due fenomeni sono: learning by doing e learning by using. Quindi imparare dal fare e imparare dall’uso. Che succede? Tra tutte le variabili che abbiamo potuto vedere fino ad adesso la possibilità che, per esempio, una tecnologia abbia più successo rispetto ad un’altra dipende anche dalle possibilità che alcune imprese hanno di accumulare conoscenze, competenze semplicemente facendo. Cioè, per esempio, se un’impresa immette sul mercato una certa tecnologia sulla quale ha lavorato tanto e poi continuare a lavorare ovviamente avrà una certa competenza superiore rispetto alle altre e quindi quella tecnologia potrà essere facilmente migliorata grazie alle competenze acquisite (learning by doing).
Invece poi c’è il learning by using che essenzialmente è dovuto al fatto che molte volte le tecnologie, i prodotti, possono avere maggiore successo quando l’impresa è a stretto contatto con i consumatori. Quindi s’instaurano dei meccanismi di feed-back che direttamente dal consumatore arrivano all’impresa. Per cui se si immette una certa tecnologia e non è certo che rispetta al 100% quelli che sono i requisiti e i desideri dei consumatori, se si mantiene una certa attività di connessione con il consumatore si possono immediatamente captare quei segnali del consumatore che consentono poi di modificare la tecnologia per essere sempre più vicina a quelle che sono le richieste dei consumatori stessi. Ma può anche essere un percorso inverso nel senso che gli stessi consumatori possono prima ancora che si immetta sul mercato il prodotto , l’innovazione fa capire ancora prima di arrivare a produrre il prodotto quello che vogliono quindi l’azienda con la sua capacità accumulata, le sue competenze accumulate può portare il prodotto che loro vogliono.
(LEARNING BY USING)
Quindi nel learning by using si dà un ruolo sicuramente attivo ai consumatori i quali sono in grado di agire sullo sviluppo dell’innovazione grazie, però, alle capacità che hanno l’imprese di essere pronte a modificare a cambiare. Quindi anche se io avevo già immesso sul mercato il mio prodotto sono in grado di modificare appena capto e recepiscono quello che appunto vogliono i consumatori. Questo non è semplice e non tutte le imprese sono in grado di farlo, perché questo presuppone una certa flessibilità, una certa capacità a captare e modificare immediatamente il processo
(LIMITI ALLA DIFFUSIONE)
Tra i vari limiti, tra quelli che possono essere fattori che possono invece decretare l’insuccesso di un’innovazione che possono limitare la diffusione dell’innovazione esiste anche per esempio il rispetto dei ritmi di adattamento del contesto. Quindi il momento e il ritmo con cui si diffonde un’innovazione è in stretta connessione con il contesto e con quello che potrebbero essere le altre tecnologie e gli altri prodotti, quindi bisogna stare attenti perché può agire da fattore limitante nella diffusione. Possono ritardare, oltre al ritmo, la diffusione dell’innovazione: il grado di incompatibilità con i processi di produzione esistenti ovviamente se si inventa un prodotto x straordinariamente bello, voluto dai consumatori, ma che poi per poterlo fare è necessario adattare tutto il processo produttivo ovviamente ci vorranno una serie di tempi e questo ovviamente potrebbe distogliere la voglia di altri a produrre quel prodotto, perché dovranno adeguarsi al cambiamento; oppure il grado di capacità tecniche superiori necessarie per l’uso delle innovazioni anche questo non sempre un prodotto, per esempio, una tecnologia che è migliore da un punto di vista tecnico e che però presuppone delle capacità superiori avrà più facilità di diffusione proprio perché anche gli stessi consumatori prima di potersi adattare come dire cogliere i vantaggi della nuova tecnologia cambiare il modo di pensare, utilizzare quel prodotto potrebbe essere un modo per distoglierli dall’uso di quel prodotto innovativo; e poi la probabilità che importanti miglioramenti modificheranno rapidamente l’innovazione, riducendone i vantaggi dell’adozione , quindi può succedere che se anche il prodotto è nuovo ne arriva un altro ancora più nuovo e per cui potrebbe limitare la diffusione del primo.

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

Lezione di Cicli Produttivi
Giovedì 20 ottobre - seconda parte

LA DIFFUSIONE DELL’INNOVAZIONE

Innovazioni tecnologiche e mercati di sbocco

Stavamo vedendo quali sono i motivi che possono migliorare o bloccare il processo di diffusione. Ovviamente tra tutti i fattori che possono influire sulla diffusione, bisogna considerare che le imprese che sono in grado non solo di immettere sul mercato prodotti innovativi ma anche di creare dei mercati di sbocco avranno dei risultati maggiori rispetto a quelli che immettono il prodotto e si affidano al mercato.

Sostituzione tecnologica?

Quali sono i vantaggi nel sostituire una tecnologia? Perché adottare un’innovazione tecnologica? Indubbiamente ci deve essere un differenziale competitivo della nuova tecnologia che mi deve portare dei vantaggi. Questi vantaggi si possono concretizzare e misurare per esempio in prodotti più economici: la mia tecnologia è in grado di usare materie prime più economiche quindi ottengo un prodotto che costa meno e posso avere un vantaggio di prezzo o di costo oppure, il processo di produzione consente un risparmio sui costi, c’è efficienza energetica e ci sono delle rese migliori. Quindi alla fine ottengo un prodotto migliore usando nel processo una tecnologia diversa che mi permette di avere quelle caratteristiche migliori e quindi di avere un vantaggio sul mercato.

Adozione dell’innovazione

Uno dei motivi fondamentali che porta un’azienda ad adottare un’innovazione è soprattutto un vantaggio potenziale a livello di redditività, quindi nella maggior parte dei casi l’obiettivo è quello della riduzione dei costi o l’aumento della produttività, quindi l’aumento della redditività dei processi.

Vantaggi dell’innovazione

Questo più o meno l’abbiamo detto, cioè alla fine i vantaggi potenziali che posso ricevere dall’adozione dell’innovazione tecnologica possono essere di prezzo o di costo, e quindi posso agire sia sul prodotto sia sul processo. Ovviamente gli obiettivi possono essere diversi a seconda della tipologia del settore e della tipologia d’impresa.

La complessità del processo innovativo

Adottare un’innovazione e portare sul mercato un’innovazione non è una scelta semplice, ma è un processo abbastanza complesso. Abbiamo già visto che subentrano una serie di fattori già nel passare dall’invenzione all’innovazione, tutto quello che riguarda lo sviluppo dell’innovazione, ci sono una serie di fattori che possono interagire che sono al di fuori della logica dell’impresa stessa e che possono andare a modificare l’innovazione stessa. ecc. Quindi è tutto un processo molto complesso. All’interno di questo processo l’azienda per immettere sul mercato l’innovazione o per decidere di adottare un’innovazione deve stare molto attenta. Deve stare attenta essenzialmente:

a quale momento utilizzare per procedere al lancio dell’innovazione, quindi il tempo, “il timing” è fondamentale perché abbiamo detto prima se io immetto sul mercato un’innovazione o troppo presto o troppo tardi posso avere uno svantaggio o addirittura un fallimento,
alla categoria dei consumatori a cui indirizzare la tecnologia o il prodotto…io devo sapere esattamente a chi mi devo rivolgere perché altrimenti posso prendere delle grosse cantonate,
alla strategia che devo usare nei confronti dei potenziali concorrenti, cioè devo chiudermi o aprirmi? Cioè devo per esempio proteggere la mia invenzione con dei brevetti, devo usare il segreto industriale e quindi chiudermi oppure devo aprirmi nel senso che non vedo l’ora di immettermi sul mercato e di diffondere il mio prodotto o la mia tecnologia.

Ovviamente tutto questo dipende da una serie di variabili che io devo considerare in ogni stadio del processo di diffusione dell’innovazione.

Grafici Figura A (traiettoria del miglioramento tecnologico ed esigenze del consumatore); Figura B (intersezione fra la traiettoria tecnologica di fascia bassa e la traiettoria di mercato di massa)

Qui è riportata per esempio quella che può essere la strategia nei confronti del target dei consumatori a cui io mi voglio rivolgere. Allora qui (Fig A) è riportata la performance rispetto al tempo, la performance intesa come qualità, capacità delle nuove tecnologie rispetto alle precedenti. Ovviamente migliori performance vuol dire prezzi maggiori. Man mano che aumenta, migliora una tecnologia, la stessa tecnologia proprio perché è migliorata avrà dei prezzi sicuramente superiori (così come per i prodotti, generalmente prodotti migliori costano di più). Questi sono risultati di studi fatti e si è visto nella maggioranza dei casi comunque la traiettoria della tecnologia, che vede il miglioramento della performance nel tempo, ha un andamento superiore rispetto a quello che è l’andamento dei bisogni, dei desideri dei consumatori. Generalmente cosa succede? Quando un’azienda immette sul mercato un nuovo prodotto o una nuova tecnologia e lo fa migliorando continuamente, lo fa sempre in maniera superiore rispetto alle aspettative, ai desideri e ai bisogni dei consumatori, proprio per cercare di ridurre il problema dell’appiattimento e dell’abbassamento dei costi soprattutto nel caso di competizione con altri che fanno la stessa cosa. Quindi si è portati a migliorare continuamente le performance della tecnologia cercando così di avere un vantaggio rispetto agli altri, ma questo può avere dei rischi se la tendenza della traiettoria del miglioramento diventa troppo veloce o troppo elevata rispetto ai bisogni dei consumatori. Ricordandoci che man mano che migliorano le performance aumentano i prezzi, può succedere che ad un certo punto il consumatore che vuole una certa cosa e che ha ottenuto quella cosa non è disposto a pagare molto di più per ottenere un miglioramento di quello che ha già avuto, quindi non sempre il miglioramento coincide con l’aumento del mercato.
(Fig. B) Per rispondere a queste problematiche bisogna stare attenti al target dei consumatori a cui rivolgersi. Si possono adottare due strategie differenti, qui sono riportate due tecnologie che sono una tecnologia di fascia alta e una tecnologia di fascia bassa. Nel caso della tecnologia di fascia alta la strategia qual è? Quella di partire soddisfacendo i bisogni dei consumatori medi per poi salire migliorando le performance della tecnologia e arrivando a conquistare la fascia alta del mercato. Quindi nel momento in cui la tecnologia migliora e aumentano i prezzi del prodotto offerto si incontreranno comunque dei consumatori di fascia alta in grado di comprendere il valore del miglioramento e che saranno disposti a pagare di più per avere il miglioramento stesso. Invece i consumatori di fascia media, arrivati ad un certo punto, non sono più disposti a pagare tanto di più per avere cose a cui loro non tengono. ES. bicicletta da corsa. Diciamo che la fascia media vuole una bicicletta che funzioni, che abbia certe prestazioni per farsi una passeggiata la domenica. Esiste però un segmento del mercato rappresentato da quelli che fanno competizione. Per cui non so andando a migliorare il design del manubrio o le ruote ci possono essere delle prestazioni sicuramente superiori che però hanno un costo superiore, questo ad un utente di fascia media non interessa e non ha nessuna intenzione di comprare quel prodotto che costa molto di più. E questa è una strategia. Si è visto però che chi utilizza questa strategia non tiene conto di tutti quei consumatori che costituiscono la fascia zero del mercato, cioè quelli che hanno esigenze, desideri molto semplici e che sono disposti a pagare prezzi bassi, e non sono ne in grado ne hanno voglia di spendere di più per avere cose che non vogliono. Allora la seconda strategia può essere quella di partire con prodotti o tecnologie più semplici per conquistare la fascia zero del mercato. Dimenticare la fascia zero può essere un fattore di pericolo perché se io sto apportando un’innovazione tecnologica di un certo tipo e non considero tutta quella fascia, può venire un’altra impresa che parte da un modello più semplice della mia tecnologia e si conquista il mercato di fascia bassa. Quindi per evitare tutto ciò si parte dalle cose più semplici e man mano si va migliorando la tecnologia o il prodotto. Per cui si può arrivare ad un certo punto in cui sia quelli di fascia media, per i quali il prodotto troppo semplice non andava bene, adesso vengono soddisfatti, sia quelli di fascia zero vedendo che con poco di più riescono ad avere prestazioni migliori sono disposti ad acquistare. E quindi riesco ad avere due segmenti di mercato migliorando pian piano la tecnologia. Sono due strategie differenti che naturalmente devo conoscere a priori per poter capire la mia innovazione a chi deve andare.

Innovazioni e ciclo di vita di una tecnologia

Le tecnologie quando si diffondono hanno un ciclo di vita. Vi ricordate qualche lezione fa abbiamo parlato del ciclo di vita di una tecnologia a livello di curve ad S, del miglioramento delle prestazioni, dell’efficienza, della produttività, dell’efficacia e dei fattori di produzione. Quel discorso lì del ciclo di vita era riferito alla singola tecnologia, quindi giocando sui fattori di produzione come potevo migliorarla. Ricordate che poi arriva un certo punto dove non è più possibile migliorare. Questo discorso invece vale per il ciclo di vita a livello di DIFFUSIONE della tecnologia, quindi la stessa tecnologia che viene diffusa sul mercato per riuscire a capire poi qual è la sua durata di vita, quando poi arriva una nuova tecnologia che la deve soppiantare. Quindi anche nel caso della diffusione della tecnologia possiamo distinguere un ciclo di vita con 4 fasi differenti. Allora una prima fase è quella di lancio, a cui segue lo sviluppo, la maturità e l’obsolescenza. La fase di lancio è indubbiamente la fase più problematica perché è il momento in cui la nuova tecnologia arriva sul mercato, essendo nuova ( tanto più è nuova più questa fase sarà critica) non si conoscerà bene la tecnologia, non ci saranno ancora i beni complementari, il consumatore non avrà ancora percepito né i vantaggi nell’utilizzo di quella tecnologia, non si sarà stabilito un mercato, quindi è tutta una situazione di elevato rischio, di elevata incertezza che può durare parecchio e che può portare al fallimento già all’inizio di questa fase (il famoso flop). Segue la fase di sviluppo in cui si arriva alla standardizzazione della tecnologia, quindi man mano che si utilizza la tecnologia stessa si può cercare di modificarla e migliorarla, le aziende che la utilizzano cominciano ad usare beni complementari, si formano le competenze,ecc. quindi pian piano questa tecnologia assume il valore definitivo, viene standardizzata e quindi poi finalmente può essere utilizzata dalla maggior parte delle persone, fino a che non arriva un ulteriore tecnologia a soppiantare la stessa. E quindi vedete che la curva alla fine può assumere una forma di questo tipo, se noi in ordinata mettiamo il valore di mercato. Quindi vedete che all’inizio pochissimi adotteranno la tecnologia, man mano che la tecnologia diventa sempre più conosciuta, viene identificata e standardizzata si diffonde sempre di più. Quindi il volume di vendite aumenta fino a che arriviamo ad un massimo oltre cui non si può andare.

Grafico ciclo di vita.
Tecnologia ≡ Prodotto

Nel momento in cui la mia tecnologia serve a produrre un solo prodotto ci sarà una coincidenza tra tecnologia e prodotto. Se la mia tecnologia serve a produrre più prodotti allora dovremo considerare l’insieme dei vari prodotti, il destino dei vari prodotti per capire il destino della tecnologia

L’evoluzione tecnologica

La prima frase, quando ancora tutto è incerto, è definita fase fluida perché più imprese con più tecnologie similari cercano di arrivare sul mercato proprio perché non si capisce ancora quale può essere la tecnologia migliore, quale può essere lo standard che poi diventerà lo standard dominante. E quindi in questa fase abbastanza caotica le varie aziende sperimentano differenti fattori di forma e differenti combinazioni di caratteristiche del prodotto, della tecnologia. Quindi si immette sul mercato e si cerca di capire cosa vogliono i consumatori, i miglioramenti da fare, cioè tutto quello che è necessario per migliorare il prodotto o la tecnologia. Quando si cercano queste varie combinazioni e si riesce a capire qual è la combinazione migliore inizia a delinearsi un’area di convergenza, quindi le varie imprese, ognuna con la propria tecnologia similare, cercano di convergere verso la tecnologia che sarà quella di successo e che diventerà il disegno o modello dominante.

Affermazione del modello dominante

Nel momento in cui si afferma il disegno dominante si fissa quella che viene definita l’architettura che sostiene la tecnologia. Quindi si inizia tutto un percorso di costruzione delle basi della tecnologia, dell’architettura che serve da supporto per l’utilizzo della tecnologia, quindi gli imballaggi, i macchinari, le competenze, il mercato, tutto si va sviluppando intorno al disegno dominante. Ovviamente possiamo già dire che colui che è stato il creatore di quella tecnologia che è diventata il disegno dominante, potrà avere dei vantaggi enormi rispetto agli altri. E quindi che succede? Alla messa a punto di questo disegno dominante inizia una serie di innovazioni incrementali che servono a migliorare, fino a giungere al miglioramento massimo in cui tutti potranno utilizzare quella tecnologia o prodotto. Questa viene definita fase specifica perché le innovazioni di prodotto, di processo, di materiali, ecc. sono tutte incentrate verso uno specifico disegno dominante, uno specifico prodotto.

Grafico: La diffusione dell’innovazione

Se andiamo a vedere la curva di diffusione mettendo in assoluto nel tempo la proporzione degli adottanti vediamo che assume una forma di questo tipo. Quindi anche in questo caso vediamo che se noi mettiamo il 100% degli adottanti, la fase iniziale è sicuramente più lenta e poi man mano diventa ulteriormente più lenta. Ormai la maggior parte del mercato ha assunto quella tecnologia e rimangono solo pochi ritardatari che decidono di utilizzarla per non rimanere fuori, però per loro è già troppo tardi, non si parla più infatti di innovazione ma semmai di un adattamento delle condizioni.

Grafico: Curva ad S della diffusione

Se noi riportiamo su diversa scala quello che abbiamo visto, notiamo che nella curva di diffusione della tecnologia, all’inizio gli innovatori, chiamati FIRST MOVERS, (quelli che immettono sul mercato) sono pochissimi, sono essenzialmente il 2,5%. Dopo di che arrivano i primi adottanti che sono quelli che generalmente hanno grosse capacità di rischio, hanno una certa posizione, capiscono il valore della tecnologia e decidono di adottarla. Anch’essi sono sicuramente innovatori perché rispetto al resto del mercato sono i primi che la utilizzano e spesso sono anche in grado di cogliere aspetti che i primi innovatori non sono riusciti a cogliere proprio perché hanno incentrato tutto il loro lavoro sullo sviluppo della tecnologia e non hanno fatto in tempo a capire quale miglioramento ci poteva essere o quali potevano essere i desideri dei consumatori. Con i primi adottanti arriviamo più o meno al 16%. Dopo che i primi adottanti hanno utilizzato questa tecnologia ci sono gli altri meno amanti del rischio che comunque iniziano a percepire quelli che sono i vantaggi della tecnologia e pian piano iniziano ad adottarla, con questi raggiungiamo il 50%. Quindi dopo che la maggioranza anticipatrice ha utilizzato la tecnologia, questa inizia a diffondersi e tutti coloro che erano rimasti molto titubanti perché non avevano voglia di rischiare o non ne avevano le capacità, una volta che effettivamente hanno visto i vantaggi, hanno deciso di utilizzare la tecnologia. Alla fine pressoché tutto il mercato è quasi saturato da questo nuovo modello, ci sono poi i ritardanti che dopo che hanno capito che la tecnologia funziona effettivamente e che senza di essa escono fuori dal mercato, decidono di arrivare quando gli altri magari sono già partiti con un’altra tecnologia. Quindi vedete che alla fine se riportiamo in scala generalmente la maggioranza anticipatrice e la maggioranza ritardataria costituiscono il 34% e il 34% del mercato, mentre il 2,5% sono i First Movers.

Vantaggi del First Mover

Ovviamente ci sono vantaggi e svantaggi per chi l’adotta per primo e per chi l’adotta man mano che si sviluppa. Per quanto riguarda i vantaggi del first mover diciamo che indubbiamente ci possono essere dei vantaggi a livello di posizione di leadership tecnologica e di monopolio. Quindi ovviamente chi immette la tecnologia per primo può avere una posizione di leadership se ha le capacità e le competenze di mantenerla quella posizione. E quindi di avere tutte le capacità come per esempio di collegare l’innovazione al mercato, di recepire quello che i consumatori dicono, di avere delle competenze, il know how per adottare i miglioramenti di quella stessa tecnologia oppure di sviluppare i famosi beni complementari, le tecnologie abilitanti che consentono di utilizzare la tecnologia. Se però il first mover non è in grado di fare tutto questo, rischia di fare un bel regalo a chi è già pronto con tutte le competenze.

La BRAND LOYALTY e la LEADERSHIP TECNOLOGICA

Se il first mover è in grado di mantenere questa posizione di leadership può sfruttare questa sua posizione di monopolio per creare la brand loyalty, ossia la fedeltà al marchio, proprio perché i consumatori sapranno che chi ha prodotto la tecnologia, chi è bravo a fare quella tecnologia è quell’impresa e saranno più portati a rimanere con quella anche se arriveranno altre imprese che semmai utilizzano la stessa tecnologia però lo fanno in maniera diversa.

Protezione e controllo dell’architettura

La prima impresa che introduce una nuova tecnologia può assumere un vantaggio perché ha una posizione di leadership che può essere anche duratura perché l’impresa può costruire tutto un dominio tecnologico, cioè se io impresa ho inventato un prodotto e ho le capacità di sviluppare quel prodotto, di organizzare prodotti similari, quindi di costruire tutta quella che può essere l’architettura riferita a quel prodotto o quella tecnologia, sono in grado di mantenere la leadership per molto molto tempo, facendo uso per es. delle mie competenze specifiche. Quindi questo si può aggiungere poi al fatto di rafforzare l’immagine. Tra l’altro se io ho quelle stesse competenze specifiche che riguardano la tecnologia, quindi so come modificarla, so che cosa fare, so anche quello che vogliono i consumatori perché sono in contatto con loro, posso immediatamente modificare, cosa che non possono fare altri, che hanno preso la tecnologia, l’hanno adottata ma non alle spalle tutte le competenze accumulate in tutti gli anni o progetti di ricerca e sviluppo che mi consentono di essere molto più flessibile quando cambiano i gusti dei consumatori.

Il controllo architetturale (e i beni complementari)

Vale anche il discorso dei brevetti, della chiusura e dell’apertura. Se io mi sono brevettato la mia tecnologia e ho alle spalle tutto quello che vi ho detto, posso mantenere il controllo sull’architettura di quella tecnologia, il controllo essenzialmente sulla struttura, sul funzionamento, sulle capacità, sulle compatibilità con altri beni e servizi. Cioè io immetto sul mercato un qualcosa però sapendo che c’ho tutto il resto pronto per essere utilizzato, quindi ovviamente se io mi brevetto la mia tecnologia ho una posizione indiscussa di monopolio e di leadership che mi consente comunque di procedere e andare avanti sul mercato e posso addirittura nel momento in cui ho il controllo dell’architettura guidare l’evoluzione di quella tecnologia stessa, guidare quelli che possono essere i bisogni dei consumatori, quindi definire la strada di evoluzione di quella tecnologia, quindi che poi altri la utilizzino io ho sempre in pugno il potere proprio perché ho tutta la struttura che mi consente di guidare il percorso. Posso per es. creare il prodotto in modo tale che sia compatibile solo con alcuni altri prodotti o altri beni complementari che io ho scelto di alcuni competitors. Quindi posso definire io come deve andare il mercato.

Controllo architetturale e compatibilità selettiva

Quindi il controllo architetturale di una tecnologia è sempre importante ma ovviamente diventa fondamentale quando l’impresa ha anche sviluppato i beni complementari. Se l’impresa ha tutta l’organizzazione fa in modo che quella tecnologia possa essere usata soltanto dai propri beni complementari per cui tutti gli altri anche se la utilizzano poi rimarranno fregati. Oppure si parla di compatibilità selettiva rispetto ai beni complementari di qualcun altro. Un esempio è Microsoft Windows che dicevamo l’altra volta, il quale è stato bravissimo perché ha imposto il disegno dominante, ha fatto in modo che quel suo disegno dominante, avendo creato poi tutta una struttura compatibile solo con quella, fosse effettivamente l’unico a risultare vincente sul mercato.

Svantaggi della chiusura

Questi diciamo che sono i vantaggi della chiusura, di avere dei brevetti, di avere la tecnologia protetta in nodo tale da instaurare la leadership indiscussa. Però ci possono essere anche degli svantaggi, quando essenzialmente l’impresa che immette sul mercato un’innovazione tecnologica non è in grado di mantenere questa sua posizione sul mercato perché non ha sviluppato tutte le competenze, non ha tutte le possibilità economiche per sviluppare l’architettura, non ha le capacità tecniche per sviluppare i beni complementari, ecc. A quel punto chiudersi, e quindi immettere la tecnologia, lasciarla sul mercato e tenere il brevetto evitando agli altri di utilizzarla e quindi migliorarla apportando dei vantaggi all’uso della tecnologia stessa, può essere uno svantaggio perché se io ho fatto solo la tecnologia ma alla fine non ho fatto tutto il resto affinché la tecnologia possa risultare vincente, chiudermi può essere sicuramente uno svantaggio.

L’importanza dei beni complementari (apertura)

Per cui quando io impresa non ho la possibilità di produrre beni complementari, perché mi mancano le competenze, perché mi mancano gli impianti o le strutture, ecc. la strategia vincente è sicuramente quella dell’apertura tecnologica. Quindi che devo fare, devo fare in modo che la mia tecnologia vada immediatamente sul mercato, si sviluppino immediatamente i beni complementari e farò in modo che nella diffusione, quindi nell’utilizzo massiccio della mia tecnologia ci sia un vantaggio.

The winner takes all!

Infatti in alcuni contesti competitivi una strategia di apertura e di libera diffusione della tecnologia potrebbe risultare migliore rispetto ad una strategia di chiusura perché esistono dei settori che sono caratterizzati da rendimenti crescenti di adozione, per cui la cosa fondamentale per me è diffondere quanto più possibile la tecnologia nel mercato. Ovviamente se è protetta la diffusione sarà molto più difficile. Per cui per specifici settori (la maggior parte) il fatto di diffondere quanto più possibile la tecnologia può essere un vantaggio perché tramite la velocità di diffusione posso farla diventare il disegno dominante. Questo per es. quando ci sono più tecnologie similari che devono competere per divenire disegno dominante, se io diffondo più velocemente possibile posso arrivare a questo obbiettivo.

Vantaggi dell’apertura

Succede per es. che si ai clienti sia i produttori di beni complementari percepiscono come migliore una tecnologia che viene usata da più imprese. Supponiamo che io abbia inventato un qualcosa lo porto sul mercato ma è una cosa talmente complessa che non la usa nessuno, chi deve fare i beni complementari che quindi deve investire rispetto all’architettura di quella tecnologia sarà meno propenso rispetto invece ad una seconda tecnologia che semmai ha ampia possibilità di essere utilizzata e che quindi può diffondersi facilmente, per cui tutti quelli che stanno intorno, che devono fare i beni complementari, i fornitori saranno più incentivati a spostarsi verso quella tecnologia e farla diventare disegno dominante. E quindi una strategia incentrata sulla diffusione dell’innovazione tecnologica senza barriere può favorire la crescita della base d’’installazione necessaria poi alla stessa tecnologia.

Diffondere o non diffondere? Proteggere o non proteggere?

Quindi il dilemma è diffondere o non diffondere? Proteggere o non proteggere? Abbiamo visto che ci sono dei vantaggi e degli svantaggi del proteggere e quindi nel chiudersi e nell’aprirsi e favorirne la diffusione. Quindi il dilemma è che se uno diffonde senza protezione le proprie tecnologie in modo che possano essere sfruttate anche dagli altri, ovviamente perde quel vantaggio di leadership, quindi quello che acquisirebbe con il brevetto, però d’altro canto se la tecnologia rimane chiusa si va a limitare la competizione per diventare disegno dominante, che dipende dalla diffusione della tecnologia.

Svantaggi degli innovatori

Abbiamo detto che nel momento in cui arrivano sul mercato i primi con la nuova tecnologia possono avere dei vantaggi e degli svantaggi. Nel momento in cui una qualsiasi impresa immette sul mercato una tecnologia completamente nuova deve farsi carico non solo dei beni complementari ma anche di sviluppare tutti i canali, di fornitura, di distribuzione, che sono fondamentali per l’utilizzo di quella tecnologia o quel prodotto. Quindi in questo caso se io arrivo prima degli altri toccherà a me il compito di fare tutto questo, quindi devo investire, spendere e rischiare anche di non ottenere i vantaggi che voglio.

Il “FIRST MOVER” e gli “EARLY FOLLOWERS”

Gli early followers che sono invece quelli subito dopo sono ovviamente più dritti perché possono avere una serie di vantaggi, infatti i first movers ossia gli innovatori, quelli che si nono sobbarcati tutti i costi della R&S hanno speso un sacco di soldi in R&S, si devono organizzare tutto il sistema di distribuzione, di fornitura ecc. hanno alti rischi non hanno ancora bene identificato i bisogni dei consumatori, quindi indubbiamente se possono avere l’unico vantaggio della leadership, questo stesso vantaggio è difficile da raggiungere. Invece gli early followers che sono quelli che arrivano immediatamente dopo, già riescono a captare qualcosa di più dal mercato, non si sobbarcano tutti i costi della ricerca e sviluppo, che abbiamo visto essere consistenti, e quindi possono prendersi l’innovazione cosi com’è e sanno agire in seguito per arrivare sempre di più a quelli che possono essere i desideri del mercato. Quindi a volte può essere molto più conveniente aspettare che qualcun altro inventi qualcosa e poi semmai cercare di agire.

esempio: la scelta del tempo d’ingresso

Vi volevo solo far vedere l’esempio. Vedete quanto è importante la scelta dell’entrata. Qui vengono riportati tutti i first movers e i followers e poi quelli che effettivamente hanno vinto. Cioè chi ha speso in r&s ha inventato le cose, e le ha immesse sul mercato e chi invece poi effettivamente ha avuto i vantaggi nel mercato. Vedete che nella maggioranza dei casi i vincitori sono i followers.

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

Lezione n. 23 del 22 novembre

Le materie plastiche hanno delle sigle le quali hanno dei numeri corrispondenti. Questi numeri servono a capire la qualità della materia e se questa dovrà essere riciclata basterà vedere il numero a farci capire di che tipo di materiale è fatto il prodotto,quindi se destinarlo o meno al riciclaggio e quali sono le tecnologie da utilizzare.
I polimeri non sono altro che unità di monomeri o delle catene costituite da più unità.Le unità possono essere o uguali o diverse,e nel caso in cui saranno unità uguali li chiameremo omopolimeri altrimenti copolimeri nel caso in cui siano 2 unità differenti. A seconda poi di come i monomeri si dispongono sulla catena cioè se si dispongono tutti da una parte o se si interpongono uno con l’altro avremo delle caratteristiche differenti. Possiamo infatti avere catene con differenti configurazioni: messi a caso, a blocchi o ad innesto ossia con delle ramificazioni. Tutte queste se pur fatte dagli stessi monomeri da un punto di vista macroscopico,cioè quello che noi vediamo e quelle che sono poi le destinazioni d’uso,sono completamente differenti;ad esempio:uno può essere opaco, uno può essere cristallino, uno può essere rigido,uno più flessibile. Quindi a seconda di come viene studiato il processo, a seconda di come noi siamo in grado di far interagire i monomeri uno con l’altro riusciamo ad avere materiali completamente diversi. Possono assumere poi un comportamento elastico o plastico.(plastico è in grado di subire una deformazione e poi cambiando quelle che sono le condizioni di temperatura è in grado ad esempio di tornare come prima).La deformazione in questo caso dipende dal fatto che noi tiriamo le molecole (i polimeri)uno sull’altro quindi a seconda di come i polimeri saranno posizionati uno con l’altro avremo la possibilità che il prodotto sia o meno malleabile; la deformazione può essere reversibile o irreversibile e in questo caso avremo le materie termoindurenti; nel caso della deformazione elastica invece le molecole torneranno allo stato iniziale,quindi con una piccola forza avremo una grande deformazione che poi ritornerà allo stato iniziale. Caratteristiche di un polimero dipendono essenzialmente da come sono fatti i monomeri, da quanti monomeri ci sono in una catena di un polimero e da come sono disposti.Oltre alle caratteristiche chimiche di un polimero,quello che è importante è anche la lunghezza e il modo in cui i monomeri sono collocati uno sull’altro;Questo perché nel momento in cui aumentano le dimensioni del polimero succede cher la struttura diventa più grossa e c’è più possibilità che si aggrovigli e che la molecola diventi più grande. Un pezzettino di materiale plastico è un’insieme di catene polimeriche, quindi catene che sono una sull’altra.avendo detto che quanto più la catene scorrono una sull’altra tanto più sarà malleabile(tanto più sarà lavorabile).Se praticamente le macromolecole diventano molto grosse , si aggrovigliano una sull’altra e sarà molto difficile avere proprietà di scorrimento quindi verranno modificate quelle che sono le caratteristiche tridimensionali del composto finale. Un altro fatto da considerare è che a seconda di come è fatta la molecola ci sarà la possibilità di avere all’interno della singola catena due strutture differenti:una parte cristallina e una amorfa. La parte cristallina è quella ordinata dove ci sono i pezzi della catena che si piegano in maniera ordinata e quindi si compattano e avremo una struttura più cristallina(rigida),nel caso in cui avremo strutture disordinate avremo delle parti meno compatte, meno rigide,più amorfe, ed anche questo è importantissimo per quello che sarà il prodotto finale. Da cio,se noi siamo in grado di distinguere la parte cristallina da quella amorfa siamo in grado di avere materiali completamente diversi sempre partendo dagli stessi monomeri.
Nel momento in cui una struttura ha una forma di questo tipo si aggroviglia e diventa amorfa, nel caso in cui la struttura riesce ad assumere delle forme ordinate quindi cristalline si può impaccare in maniera ordinata e quindi avremo strutture completamente differenti. Il fatto di avere strutture amorfe o cristalline dipende dal singolo monomero(ad esempio il propilene,tanti fanno il polipropilene).Questo gruppo che quando è diverso dall’H si scrive R a seconda che nella macromolecola sia tutto da una parte,oppure posto nella molecola in maniera disordinata oppure uno da una parte ed uno dall’altra rispetto al piano avremo un propilene completamente differente,ce ne sarà uno quello cristallino che noi utilizzeremo di più,ci sarà quello amorfo che noi utilizzeremo molto meno. Quello che conta a livello di innovazione nel campo delle materie plastiche è di trovare le tecnologie i processi e soprattutto i catalizzatori che siano in grado di mettere esattamente le molecole attaccate in quel modo. Questo perché?Perché se ad esempio abbiamo un gruppo R molto grosso tutto da una parte sarà difficile farlo piegare perché ci sarà un ingombro maggiore,se invece sarà in maniera alternata sarà più facile avere una struttura flessibile,quindi tutto ciò influisce su quello che sarà il prodotto finale. I polimeri possono essere lineari, ramificati o reticolati ci può essere la singola catena,la catena a cui sono legate altre catene oppure catene legate tra loro da legami forti e in questo rientra la suddivisione tra termoplastici e termoindurenti. Quelli che saranno reticolati cioè legami forti saranno termoindurenti,invece i termoplastici che noi siamo in grado di lavorare più volte possono essere o lineari o ramificati. Anche questa volta le proprietà cambiano. Polietilene è uno dei materiali plastici più usati in assoluto ma abbiamo due tipi uno a bassa densità l’altro ad alta densità perché nel campo della catena lineare abbiamo un polimero ad alta densità il quale visto che la struttura è ordinata riesce ad impaccarsi bene quindi nello stesso volume avremo molto più di quel polimero,quindi la densità sarà maggiore e avremo un polimero più rigido,più cristallino;nel caso del polimero ramificato non si può impaccarlo in modo ordinato di conseguenza avremo un polimero a bassa densità.
Abbiamo visto sopra una serie di caratteristiche e proprietà dei polimeri da cui dipendono quelle delle materie plastiche,per cui alla fine le materie plastiche si possono classificare a seconda di varii parametri:
-la natura delle materie plastiche, completamente sintetiche, possono originare da monomeri naturali modificati chimicamente oppure completamente naturali.
-meccanismo di polimerizzazione, a seconda di come si attaccano i monomeri noi possiamo classificare le materie plastiche in modo diverso.
-tatticità, a seconda di quei gruppi che si pongono tutti da uno stesso lato del piano o in maniera alternata o in maniera casuale noi potremmo avere molecole isotattiche.
-peso molecolare
-comportamento al calore
-organizzazione strutturale,amorfe, cristalline e semicristalline.
Alla fine tutte le materie plastiche sono diverse una dall’altra e da esse dipendono applicazioni diverse. Esistono anche proprietà comuni: sono resistenti agli acidi e alle basi,non resistono ai solventi organici, tutte le materie plastiche invecchiano con la luce,le radiazioni ultraviolette e l’ossigeno(bottiglie di acqua). Le materie plastiche sono un settore di applicazione di quelli che sono i polimeri sintetici, i quali però costituiscono la materia prima di quelle che sono le fibre sintetiche utilizzate per fare tessuti,e a livello chimico non cambia molto. La struttura tra un mater plast e una fibra cambia solo nelle proprietà fisiche della molecola quindi diremo che un materiale polimerico è una fibra tessile de prevale la caratteristica della lunghezza rispetto alle altre. Sino ad oggi uno dei lati positivi delle materie plastiche era quello di resistere a tutti gli stress ambientali,quindi di essere resistente quanto più possibile nel tempo. Oggi invece si sta cercando di creare materiali plastici che abbiano le stesse caratteristiche di resistenza dei materiali plastici usati fino ad adesso ma che possono essere degradati più facilmente di quelli odierni. Oggi si cerca di scovare le proprietà fisiche dei materiali plastici con la possibilità di degradarli uin modo naturale o quando noi vogliamo,ad esempio utilizzando la luce o i microrganismi, quindi avremo materiali plastici biodegradabili o fotodegradabili.Tra i materiali plastici più usati in assoluto ci sono le poliolefine che sono le materie plastiche che derivano dall’etilene e dal propilene. Le poliolofine sono le materie plastiche più diffuse perché sono indubbiamente le più versatili, sono le più facili sia da produrre sia da utilizzare,per esempio perché possono essere sottoposte a tutti i processi chimici che vengono dopo. Nel momento in cui il materiale polimerico deve diventare sedia o bottiglia dovremmo operare un processo industriale di formatura per arrivare al manufatto finale. Quanto più il materiale di partenza sarà suscettibile a tutti i tipi di trasformazione tanto più sarà semplice utilizzarlo,le poliolefine possono essere utilizzate in tutti i processi di formaturasono essenzialmente pulite perché i processi che le producono sono essenzialmente puliti nel senso che non vengono rilasciati composti tossico. Le poliolefine di per se sono materiali versatili e anche molto leggeri infatti sono usate molto nel settore automobilistico.La bassa densità delle poliolefine è in costante miglioramento in modo che si riducono i consumi; ci sono degli studi in atto in tutti i grandi gruppi che producono materie plastiche, si preoccupano di migliorare sempre più i processi, di trovare nuovi catalizzatori, ridurre i consumi e migliorare la qualità del materiale. Oggi si parla di competizione tra polimeri o interpolymer-competition, nel senso che fino ad oggi le materie plastiche più importanti erano il polipropilene ed il polietilene e gia tra i due esiste una specie di competizione per chi deve guadagnare più settori di mercato; Il polietilene e il polip sono importanti sono materiali altamente riciclabili e questo costituisce un grosso vantaggio. In molti casi le materie plastiche possono essere o riutilizzate nel senso che vengono triturate meccanicamente e da li si ottengono materie più scadenti per fare qualcosa di diverso ad esempio pavimentazioni di palestre o panchine o buste…tutto ciò che è di materiale plastico che però non deve avere determinate caratteristiche, oppure si può riciclare il materiale plastico ritornando ai monomeri, lavorandolo dal punto di vista chimico si torna ai monomeri iniziali. Questo però non si può fare con tutti i polimeri.
Un’altra materia plastica importante è il PET che è quello utilizzato per fare le bottiglie che contengono bevande gassate.
Uno dei vari aspetti che permette ai polimeri di essere usati in più campi è la caratteristica che gli consebte di essere permeabili o no ai gas, all’ CO², all’O² o di essere permeabile o meno al vapore acqueo, quindi a seconda di quelle che sono le caratteristiche potranno essere utilizzati; il PET è quello che resiste meglio alle bevande gasate, il PET oggi viene riciclato e uno dei prodotti è il pail; Un’altra materia plastica molto importante è il PVC , è utilizzato in tanti settori tra cui tubi di condotte, teloni ma il PVC è crea dei problemi rispetto al polietilene o al polipropilene perché pvc vuol dire polivinin cloruro ossia contiene il cloro che è quello che crea i problemi maggiori perché nel momento della fabbricazione 1 chi utilizza il cl può avere dei danni dal punto di vista della salute,2 se il pvc viene incenerito o bruciato senza le opportune condizioni libera il Cl e crea problemi di salute,3 se il pvc viene bruciato in inceneritori a temperature basse può produrre diossine che sono pericolose per l’uomo. I polimeri di cui abbiamo parlato vengono venduti da chi gli produce e i polimeri che poi andranno a formare la bottiglia o il tappeto o il tubo dovranno essere lavorati e additivati con una serie di altre sostanze che vengono dette adipili e che anno ognuno un proprio fine; quindi il polimero viene mescolato per ottenere un materiale ancora più idoneo all’uso e poi viene sottoposto ai processi di trasformazione e da materiale si trasforma in manufatto finale; I processi di trasformazione sono : estrusione, calandratura, soffiaggio che servono a dare ad esempio le forme piane le forme cave, piatte, chiuse. A seconda del polimero noi adatteremo condizioni di temperatura e pressioni diverse, per ottenere tutte le forme che vogliamo. La possibilità che lo stesso polimero possa essere utilizzato per tutti i processi di trasformazione è fondamentale proprio perché risparmiamo sui costi visto che con lo stesso polimero possiamo avere più prodotti finali.
I vari additivi che poi sin aggiungono ai polimeri servono a dare le caratteristiche finali a quelli che saranno poi i prodotti, per esempio tra i vari polimeri che si aggiungono ci sono le cariche inerti, questo sia per i materiali plastici sia per le gomme sintetiche; le cariche inerti sono delle sostanze che aggiungono peso e che non creano nessun tipo di interazione e questo si fa anche per motivi di posto. Oggi esistono dei composti pro degradazione che ci aiutano distruggere le materie plastiche quando noi lo vogliamo ad esempio ad opera dei raggi ultravioletti.Normalmente si usano dei processi delle materie plastiche per farle resistere alla luce, oggi c’è la possibilità che in momenti opportuni in condizioni opportune noi possiamo distruggere il nostro materiale ad esempio con la luce. Estrusione è prendere il materiale polimerico comprimerlo facendolo diventare materiale fluido il quale poi facilmente andrà a formare il prodotto finale.
Oggi vanno molto di moda i materiali compositi, che sono materiali costituiti da due parti, da due materie diverse, che però interagiscono e alla fine si avrà un materiale che sarà la sommatoria dell’uno e dell’altro. E’ un settore in fortissima espansione proprio perché si è capito che riuscendo a mettere insieme fibre e una matrice che le deve contenere siamo in grado di creare materiali molto più leggeri molto più resistenti. I materiali compositi possono essere a base metallica, ceramica, o a base polimerica. La matrice può essere di natura diversa. Le proprietà di un composito dipendono sia dalle proprietà delle fibre sia dalla matrice sia da come le due sono messe insieme,la matrice svolgerà alcune funzioni le fibre altre. La matrice permetterà di tenere insieme le fibre, le protegge dagli agenti esterni. Le fibre rendono il materiale più rigido.Oggi uno dei settori in forte ascesa è quello di produrre materiali plastici biologicamente, che siano biodegradabili.Ci sono molte aziende che producono materie plastiche da prodotti naturali; Generalmente distinguiamo i biopolimeri in tre classi differenti: 1 biopolimeri naturali sono materiali polimerici prodotti naturalmente, ad esempio collagene, chitosano o quei polimeri che derivano dall’amido. 2 polilattati che derivano dalla fermentazione degli zuccheri. 3 quelli che derivano dal metabolismo dei batteri, siamo infatti in grado di utilizzare i batteri per produrre materie plastiche.

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

Lezione n° 25 del 24/11 A

Oggi iniziamo a parlare di produzione di energia elettrica, che indubbiamente è un argomento che ci interessa da vicino, perché è un settore che coinvolge tante discipline nonché è un problema a livello politico e anche dei singoli cittadini.
In questo lucido sono riportate tutte le fonti primarie di energia che noi siamo in grado di sfruttare per poi produrre energia elettrica. L’ energia elettrica non esiste cosi’ com’ è ma dobbiamo produrla, trasformando altre fonti di energia, per trasformare diverse forme di energia in quella che a noi sembra più utile, appunto l’ energia elettrica .
Trasformando una forma di energia in un'altra, ogni volta che c’è una trasformazione una parte viene persa, questo è uno dei problemi più importanti della produzione di energia elettrica, perche’ se si riesce ad aumentare l’ efficienza, si riducono i costi, riduciamo i problemi , e andiamo a ridurre le pressioni sull’ utilizzo delle fonti primarie di energia. Qualcuno ha detto che la migliore forma di energia è quella che non viene prodotta , nel senso che l’ efficienza è l’ unica soluzione oggi veramente possibile. Come si fa ad aumentare l’ efficienza? Tramite l’ innovazione tecnologica .
La maggior parte delle fonti di energia che noi utilizziamo, derivano dal sole, quindi noi oggi, in maniera diretta o indiretta produciamo energia dal sole. Cosa c’entra il sole con la centrale termoelettrica di brindisi? Abbiamo detto che nella maggior parte dei casi le fonti primarie vengono trasformate in energia elettrica. L’ energia elettrica prodotta oggi è in maniera diretta o indiretta dal sole, allora l’ unica maniera diretta che noi abbiamo di produrre energia elettrica dal sole è tramite i pannelli fotovoltaici, però non è sicuramente la soluzione ancora più largamente adottata. Quello che invece utilizziamo nella maggior parte dei casi sono le risorse non rinnovabili come i combustibili fossili. Che cosa c’entrano con il sole?vi ricordate il discorso di come si forma il petrolio?l’ energia del sole viene assimilata dalle piante e trasformata attraverso la fotosintesi in materia organica, quindi l’energia solare viene intrappolata in delle materie organiche, gli idrocarburi, che sono poi quelli che derivano dalla trasformazione della materia vivente negli anni. Alla fine cosa facciamo? Utilizziamo l’ anidride carbonica che prima era nell’ atmosfera ,che poi è stata intrappolata nei secoli negli idrocarburi, e poi noi utilizziamo gli idrocarburi andandoli a bruciare per produrre energia elettrica, non facciamo altro che usare l’ energia del sole.
L’ energia del sole rientra anche per esempio nella formazione dei venti, i venti non sono altro che movimenti di masse d’ aria, che hanno temperatura e densità diversa, per cui riscaldati diversamente dal sole. Alla stessa maniera i moti ondosi c’entrano con il sole , noi possiamo utilizzare queste fonti di energia in altre.
Esistono oggi altre possibilità di utilizzo di fonti di energia che non derivano né direttamente né indirettamente dal sole.
Quali sono?l’ energia nucleare, vedremo non ha niente a che vedere con il sole, ma deriva dall’ energia che è presente all’ interno dei nuclei degli atomi , oppure l’ energia geotermica , che riveste un ruolo anche importante in alcune aree geografiche , che dipende dal riscaldamento delle zone più interne della terra , e poi anche le maree ,esistono degli impianti che sfruttano il movimento delle maree per la produzione dell’ energia elettrica , sapete che le maree non hanno nulla a che vedere con il sole ma con la luna .
Dove sono questi stabilimenti ? per esempio in Francia c’è l’ unico impianto che veramente funzioni, perché ci sono dislivelli sull’oceano abbastanza elevati.
A seconda di come si manifesta abbiamo una serie di forme di energia da cui poi possiamo ottenere le altre forme di energia che a noi interessano, tra queste abbiamo l’ energia meccanica , termica , chimica , e la nucleare . quindi essenzialmente queste sono le forme di energia che noi poi utilizziamo per arrivare all’ energia elettrica.
Quindi l’ energia elettrica deriva da una scelta che a un certo punto l’ uomo ha fatto perché conveniva avere tutta l’ energia trasformata in quel modo, perché l’ energia elettrica si può trasportare,distribuire facilmente, si può utilizzare dove si vuole a costi contenuti, ma questo non impedisce che un domani qualcuno decida di stravolgere completamente il nostro modo di utilizzare l’energia.
In base a quelli che sono gli utilizzi diciamo tradizionali, le fonti di energia sono suddivise in: rinnovabili e non rinnovabili.
Per quanto riguarda le risorse rinnovabili, abbiamo quelle tradizionali e quelle diciamo “nuove” a cui si punta da un po’ di tempo in sostituzione delle risorse non rinnovabili.
Le risorse rinnovabili tradizionali sono per esempio la forza del moto dell’acqua, quindi l’idroelettrico, la geotermica, o il legno (che viene utilizzato nei paesi meno sviluppati per produrre calore )
Per quanto riguarda le fonti non tradizionali sono tutte quelle che derivano da trasformazioni chimico-fisiche delle biomassa .
Cos’ è la biomassa ?è l’insieme di residui,scarti,tutto ciò che deriva dalla vivente(tra cui residui agroforestali,tutto ciò che ha una matrice organica e che può essere bruciato per ottenere energia termica).oggi siamo in grado di operare altri processi chimico-fisici per cui siamo in grado di ottenere dalla biomassa combustibili diversi (esempio: il bioetanolo,il bio diesel o anche il biogas).
Per quanto riguarda le fonti non rinnovabili di energia(rinnovabili vuol dire che non cambiano né in qualità né in quantità in un periodo di tempo comparabile alla vita dell’uomo)quelli tradizionali sono i combustibili fossili (petrolio,carbone,gas naturale,nucleare).
Per quanto riguarda le fonti non rinnovabili non convenzionali avremo tutti quei residui che derivano dalla lavorazione del petrolio,oppure dalle sabbie bituminose,sono combustibili non convenzionali,non è il petrolio greggio ma è diciamo un similcombustibile costituito sempre da idrocarburi e che al prezzo attuale del petrolio è risultato conveniente da utilizzare oggi.
Per le tecnologie innovative va molto di moda il riutilizzo del carbone, ma con tecnologie completamente nuove ,tra queste la massificazione del carbone.
Il carbone sta riacquistando quote di mercato sempre più elevate perché:
1)costo del petrolio elevato
2)motivi politici (diversificare le fonti di approvvigionamento per non avere dipendenza)
il nucleare al momento è stabile, forse in leggera discesa, perché molte delle centrali stanno arrivando a fine vita, e stanno per essere smantellate.
Coma si fa a scegliere i combustibili?in base a che cosa?innanzitutto dobbiamo fare una scelta alla base oggettiva,che è il potere calorifico(capacita’di una unità di un combustibile di fornire una certa quantità di energia )quindi se noi vogliamo produrre 100 di energia,quanto petrolio,quanto carbone,quanto gas dobbiamo prendere per ottenere quella quantità di energia,poi dobbiamo considerare la facilità di trasporto,nel momento in cui dobbiamo considerare il tutto dobbiamo mettere in conto quali sono i problemi e i costi legati allo stoccaggio e il trasporto,una cosa è trasportare gas,un'altra è trasportare carbone,un'altra è trasportare petrolio,quindi bisogna avere le attrezzature di trasporto,distribuzione,quindi anche questo incide sulla scelta.
Per esempio a brindisi ci sono delle grosse aree per lo stoccaggio del carbone, la centrale non si può spegnere, si accende e deve andare avanti quindi dobbiamo garantire che quel combustibile arrivi e sia sempre presente al momento in cui serve, quindi dobbiamo garantire tutto quello che c’è alle spalle della produzione.
FACILITA’ DI CONTROLLO DELLA COMBUSTIONE, e qui comincia a rientrare il problema dell’ efficienza, non tutte le centrali sono uguali, non tutte le caldaie sono uguali, a seconda del combustibile avremo diversi impatti sull’ ambiente, sia diversa efficienza perché con l’ utilizzo del gas e con i sistemi più moderni siamo in grado di recuperare un po’ più di energia rispetto a quanto non possiamo fare per esempio con il carbone, con le tecnologie tradizionali, e anche qui dobbiamo valutare bene quello che ci conviene fare.
NATURA E QUANTITA’ DELLE IMPUREZZE CONTENUTE,anche questo nel caso ci siano norme vincolanti o problemi di natura ambientale, dobbiamo calcolare quello che significa evitare l’ inquinamento, tra virgolette spendere per prevenire o al massimo depurare dopo,quindi se alla fine dobbiamo fare una valutazione di costi dobbiamo andare a valutare tutti questi componenti per poi decidere quello che può essere il combustibile da utilizzare.
Partendo per esempio dal potere calorifero esiste una notevole differenza tra i combustibili, quindi una stessa quantità di combustibile è in grado di produrre diverse quantità di energia sotto forma di calore. Vedete per esempio, qui viene messo in risalto l’ uranio, 1kg di uranio è in grado di sprigionare la stessa quantità a livello di calore di 3000 tonnellate di carbone o di 2000 tonnellate di petrolio ,già qui possiamo fare una valutazione, se abbiamo problemi di stoccaggio o di trasporto una cosa è trasportare 1kg una cosa è trasportare 3000 tonnellate. Quindi è da considerare il tutto, oppure cambia notevolmente il potere calorifero tra il gas, il carbone e il petrolio, quindi è vero si che il carbone per esempio costa di meno però il suo potere calorifero è inferiore rispetto a quello che può essere l’ olio combustibile, quindi dobbiamo fare una serie di valutazioni complessive, un combustibile che indubbiamente è superiore da un punto di vista di potere calorifico è l’ idrogeno,che bruciato produce molte più calorie di quanto non possa fare per esempio il carbone. I combustibili che contengono idrogeno come quelli liquidi, o che contengono idrogeno e carbonio (idrocarburi) hanno un notevole potere calorifico.
Qui vi ho riportato anche il CDR, mai sentito parlare di CDR? Oggi il problema rifiuti è sentito un po’ da tutti, necessita di soluzioni, e si parla sempre di più di valorizzazione energetica dei rifiuti. Oggi invece di prendere i rifiuti e metterli in discarica si cerca di riciclarli, riutilizzarli, quando non si può fare più niente si cerca di bruciarli ed ottenere energia, dove? Nei termovalorizzatori. Il CDR è combustibile da rifiuti, che devono avere determinate caratteristiche, un determinato potere calorifico perché contengono plastica, comunque sostanze organiche, mediante piccole azioni meccaniche si produce un combustibile che è tipo pallettine cosi’ , il quale o si brucia nei termovalorizzatori o si usa al posto dei combustibili tradizionali nei cementifici o nelle centrali termoelettriche (in parte perché il potere calorifico non è elevato). Oggi si cerca di utilizzare quanto più è possibile i rifiuti per ricavare energia.
Vi ho messo quest’ altra cosa che sono le tonnellate equivalenti di petrolio (TEP), generalmente quando trovate articoli che parlano di energia e simili, si usa come unità di misura la tonnellata equivalente di petrolio, non è altro che un unità di misura che mi consente di fare facili paragoni tra i vari combustibili tenendo presente la quantità di energia che io ottengo, per ottenere 10 mi servono 10 tonnellate di petrolio, quante tonnellate di carbone devo avere per produrre la stessa quantità? È semplicemente un modo di mettere a paragone le varie fonti, quindi i vari combustibili fossili.

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

Lezione 25 del 24/11/05 b

Oggi iniziamo a parlare di produzione di energia elettrica, che indubbiamente è un argomento che ci interessa da vicino, perché è un settore che coinvolge tante discipline nonché è un problema a livello politico e anche dei singoli cittadini.
In questo lucido sono riportate tutte le fonti primarie di energia che noi siamo in grado di sfruttare per poi produrre energia elettrica. L’energia elettrica non esiste cosi’ com’ è ma dobbiamo produrla, trasformando altre fonti di energia, per trasformare diverse forme di energia in quella che a noi sembra più utile, appunto l’energia elettrica .
Trasformando una forma di energia in un'altra, ogni volta che c’è una trasformazione una parte viene persa, questo è uno dei problemi più importanti della produzione di energia elettrica, perche’ se si riesce ad aumentare l’efficienza, si riducono i costi, riduciamo i problemi , e andiamo a ridurre le pressioni sull’ utilizzo delle fonti primarie di energia. Qualcuno ha detto che la migliore forma di energia è quella che non viene prodotta , nel senso che l’efficienza è l’unica soluzione oggi veramente possibile. Come si fa ad aumentare l’ efficienza? Tramite l’ innovazione tecnologica .
La maggior parte delle fonti di energia che noi utilizziamo, derivano dal sole, quindi noi oggi, in maniera diretta o indiretta produciamo energia dal sole. Cosa c’entra il sole con la centrale termoelettrica di brindisi? Abbiamo detto che nella maggior parte dei casi le fonti primarie vengono trasformate in energia elettrica. L’energia elettrica prodotta oggi è in maniera diretta o indiretta dal sole, allora l’ unica maniera diretta che noi abbiamo di produrre energia elettrica dal sole è tramite i pannelli fotovoltaici, però non è sicuramente la soluzione ancora più largamente adottata. Quello che invece utilizziamo nella maggior parte dei casi sono le risorse non rinnovabili come i combustibili fossili. Che cosa c’entrano con il sole?vi ricordate il discorso di come si forma il petrolio?l’ energia del sole viene assimilata dalle piante e trasformata attraverso la fotosintesi in materia organica, quindi l’energia solare viene intrappolata in delle materie organiche, gli idrocarburi, che sono poi quelli che derivano dalla trasformazione della materia vivente negli anni. Alla fine cosa facciamo? Utilizziamo l’anidride carbonica che prima era nell’ atmosfera ,che poi è stata intrappolata nei secoli negli idrocarburi, e poi noi utilizziamo gli idrocarburi andandoli a bruciare per produrre energia elettrica, non facciamo altro che usare l’ energia del sole.
L’energia del sole rientra anche per esempio nella formazione dei venti, i venti non sono altro che movimenti di masse d’ aria, che hanno temperatura e densità diversa, per cui riscaldati diversamente dal sole. Alla stessa maniera i moti ondosi c’entrano con il sole , noi possiamo utilizzare queste fonti di energia in altre.
Esistono oggi altre possibilità di utilizzo di fonti di energia che non derivano né direttamente né indirettamente dal sole.
Quali sono? l’energia nucleare, vedremo non ha niente a che vedere con il sole, ma deriva dall’ energia che è presente all’ interno dei nuclei degli atomi , oppure l’ energia geotermica , che riveste un ruolo anche importante in alcune aree geografiche , che dipende dal riscaldamento delle zone più interne della terra , e poi anche le maree ,esistono degli impianti che sfruttano il movimento delle maree per la produzione dell’ energia elettrica , sapete che le maree non hanno nulla a che vedere con il sole ma con la luna .
Dove sono questi stabilimenti? per esempio in Francia c’è l’unico impianto che veramente funzioni, perché ci sono dislivelli sull’oceano abbastanza elevati.
A seconda di come si manifesta abbiamo una serie di forme di energia da cui poi possiamo ottenere le altre forme di energia che a noi interessano, tra queste abbiamo l’energia meccanica , termica , chimica, e la nucleare. quindi essenzialmente queste sono le forme di energia che noi poi utilizziamo per arrivare all’ energia elettrica.
Quindi l’ energia elettrica deriva da una scelta che a un certo punto l’uomo ha fatto perché conveniva avere tutta l’ energia trasformata in quel modo, perché l’energia elettrica si può trasportare,distribuire facilmente, si può utilizzare dove si vuole a costi contenuti, ma questo non impedisce che un domani qualcuno decida di stravolgere completamente il nostro modo di utilizzare l’energia.
In base a quelli che sono gli utilizzi diciamo tradizionali, le fonti di energia sono suddivise in: rinnovabili e non rinnovabili.
Per quanto riguarda le risorse rinnovabili, abbiamo quelle tradizionali e quelle diciamo “nuove” a cui si punta da un po’ di tempo in sostituzione delle risorse non rinnovabili.
Le risorse rinnovabili tradizionali sono per esempio la forza del moto dell’acqua, quindi l’idroelettrico, la geotermica, o il legno (che viene utilizzato nei paesi meno sviluppati per produrre calore )
Per quanto riguarda le fonti non tradizionali sono tutte quelle che derivano da trasformazioni chimico-fisiche delle biomassa .
Cos’ è la biomassa ?è l’insieme di residui,scarti,tutto ciò che deriva dalla vivente(tra cui residui agroforestali,tutto ciò che ha una matrice organica e che può essere bruciato per ottenere energia termica).oggi siamo in grado di operare altri processi chimico-fisici per cui siamo in grado di ottenere dalla biomassa combustibili diversi (esempio: il bioetanolo,il bio diesel o anche il biogas).
Per quanto riguarda le fonti non rinnovabili di energia(rinnovabili vuol dire che non cambiano né in qualità né in quantità in un periodo di tempo comparabile alla vita dell’uomo)quelli tradizionali sono i combustibili fossili (petrolio,carbone,gas naturale,nucleare).
Per quanto riguarda le fonti non rinnovabili non convenzionali avremo tutti quei residui che derivano dalla lavorazione del petrolio,oppure dalle sabbie bituminose,sono combustibili non convenzionali,non è il petrolio greggio ma è diciamo un similcombustibile costituito sempre da idrocarburi e che al prezzo attuale del petrolio è risultato conveniente da utilizzare oggi.
Per le tecnologie innovative va molto di moda il riutilizzo del carbone, ma con tecnologie completamente nuove ,tra queste la massificazione del carbone.
Il carbone sta riacquistando quote di mercato sempre più elevate perché:
1)costo del petrolio elevato
2)motivi politici (diversificare le fonti di approvvigionamento per non avere dipendenza)
il nucleare al momento è stabile, forse in leggera discesa, perché molte delle centrali stanno arrivando a fine vita, e stanno per essere smantellate.
Coma si fa a scegliere i combustibili?in base a che cosa?innanzitutto dobbiamo fare una scelta alla base oggettiva,che è il potere calorifico(capacita’di una unità di un combustibile di fornire una certa quantità di energia) quindi se noi vogliamo produrre 100 di energia,quanto petrolio,quanto carbone,quanto gas dobbiamo prendere per ottenere quella quantità di energia,poi dobbiamo considerare la facilità di trasporto,nel momento in cui dobbiamo considerare il tutto dobbiamo mettere in conto quali sono i problemi e i costi legati allo stoccaggio e il trasporto,una cosa è trasportare gas,un'altra è trasportare carbone,un'altra è trasportare petrolio,quindi bisogna avere le attrezzature di trasporto,distribuzione,quindi anche questo incide sulla scelta.
Per esempio a brindisi ci sono delle grosse aree per lo stoccaggio del carbone, la centrale non si può spegnere, si accende e deve andare avanti quindi dobbiamo garantire che quel combustibile arrivi e sia sempre presente al momento in cui serve, quindi dobbiamo garantire tutto quello che c’è alle spalle della produzione.
FACILITA’ DI CONTROLLO DELLA COMBUSTIONE, e qui comincia a rientrare il problema dell’ efficienza, non tutte le centrali sono uguali, non tutte le caldaie sono uguali, a seconda del combustibile avremo diversi impatti sull’ ambiente, sia diversa efficienza perché con l’ utilizzo del gas e con i sistemi più moderni siamo in grado di recuperare un po’ più di energia rispetto a quanto non possiamo fare per esempio con il carbone, con le tecnologie tradizionali, e anche qui dobbiamo valutare bene quello che ci conviene fare.
NATURA E QUANTITA’ DELLE IMPUREZZE CONTENUTE,anche questo nel caso ci siano norme vincolanti o problemi di natura ambientale, dobbiamo calcolare quello che significa evitare l’ inquinamento, tra virgolette spendere per prevenire o al massimo depurare dopo,quindi se alla fine dobbiamo fare una valutazione di costi dobbiamo andare a valutare tutti questi componenti per poi decidere quello che può essere il combustibile da utilizzare.
Partendo per esempio dal potere calorifero esiste una notevole differenza tra i combustibili, quindi una stessa quantità di combustibile è in grado di produrre diverse quantità di energia sotto forma di calore. Vedete per esempio, qui viene messo in risalto l’ uranio, 1kg di uranio è in grado di sprigionare la stessa quantità a livello di calore di 3000 tonnellate di carbone o di 2000 tonnellate di petrolio ,già qui possiamo fare una valutazione, se abbiamo problemi di stoccaggio o di trasporto una cosa è trasportare 1kg una cosa è trasportare 3000 tonnellate. Quindi è da considerare il tutto, oppure cambia notevolmente il potere calorifero tra il gas, il carbone e il petrolio, quindi è vero si che il carbone per esempio costa di meno però il suo potere calorifero è inferiore rispetto a quello che può essere l’ olio combustibile, quindi dobbiamo fare una serie di valutazioni complessive, un combustibile che indubbiamente è superiore da un punto di vista di potere calorifico è l’ idrogeno,che bruciato produce molte più calorie di quanto non possa fare per esempio il carbone. I combustibili che contengono idrogeno come quelli liquidi, o che contengono idrogeno e carbonio (idrocarburi) hanno un notevole potere calorifico.
Qui vi ho riportato anche il CDR, mai sentito parlare di CDR? Oggi il problema rifiuti è sentito un po’ da tutti, necessita di soluzioni, e si parla sempre di più di valorizzazione energetica dei rifiuti. Oggi invece di prendere i rifiuti e metterli in discarica si cerca di riciclarli, riutilizzarli, quando non si può fare più niente si cerca di bruciarli ed ottenere energia, dove? Nei termovalorizzatori. Il CDR è combustibile da rifiuti, che devono avere determinate caratteristiche, un determinato potere calorifico perché contengono plastica, comunque sostanze organiche, mediante piccole azioni meccaniche si produce un combustibile che è tipo pallettine così, il quale o si brucia nei termovalorizzatori o si usa al posto dei combustibili tradizionali nei cementifici o nelle centrali termoelettriche (in parte perché il potere calorifico non è elevato). Oggi si cerca di utilizzare quanto più è possibile i rifiuti per ricavare energia.
Vi ho messo quest’ altra cosa che sono le tonnellate equivalenti di petrolio (TEP), generalmente quando trovate articoli che parlano di energia e simili, si usa come unità di misura la tonnellata equivalente di petrolio, non è altro che un unità di misura che mi consente di fare facili paragoni tra i vari combustibili tenendo presente la quantità di energia che io ottengo, per ottenere 10 mi servono 10 tonnellate di petrolio, quante tonnellate di carbone devo avere per produrre la stessa quantità? È semplicemente un modo di mettere a paragone le varie fonti, quindi i vari combustibili fossili.

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE
Lez. n. 13 del 25/10/2005

ALCUNI VANTAGGI PER I FOLLOWERS (slide n. 1)
L’altra volta stavamo parlando della diffusione dell’innovazione e di che cosa può determinare la diffusione, cosa ostacola e cosa invece accelera il processo di diffusione. Vi ho lasciato con il discorso delle varie tipologie di imprese e di come gestiscono il fenomeno innovativo. Quindi ci sono gli innovatori e poi quelli che seguono. L’altra volta abbiamo visto anche che in molte occasioni gli innovatori, cioè coloro che fanno attività di ricerca, sviluppano un’innovazione e la portano sul mercato, ma non hanno poi il successo voluto; o meglio, chi segue, i followers, prendono i vantaggi di quelli che hanno fatto il percorso innovativo. E quindi non si sobbarcano i costi della ricerca, nonché se arrivano più tardi hanno la possibilità di osservare la risposta di mercato, di adattare l’innovazione a quelle che sono richieste dal mercato, e quindi c’è più probabilità per loro di avere successo. E quindi chi arriva dopo può rispondere meglio al mercato.

TIPOLOGIE DI IMPRESE (trainanti e fornitrici) (slide n. 2)
In genere, a seconda di quello che è l’atteggiamento delle imprese rispetto al processo innovativo e rispetto al modo di fare innovazione (quindi se effettivamente utilizzare le proprie risorse o meno), distinguiamo le imprese come, o imprese trainanti, quindi quelle che fanno attività di ricerca e sviluppo, portano l’innovazione e poi diffondono la tecnologia, oppure quelle che ne sono in qualche modo soggette. Essenzialmente, cosa fa da tramite tra un settore e l’altro? I flussi di informazione e di know-how. Quindi chi è l’impresa trainante? È colei che mette a disposizione il know-how per poi evolvere le tecnologie e permettere agli altri di fare impresa.

ARTICOLAZIONI DELLE STRATEGIE TECNOLOGICHE (slide n. 3)
Quindi le strategie tecnologiche nei confronti dell’innovazione adoperate dalle aziende possono essere: o scambi di tecnologie, o sviluppo della tecnologia attraverso la propria ricerca, o acquisto dall’esterno, oppure vendita della propria tecnologia. Sono le modalità di portarsi sul mercato con innovazione, cioè da dove deriva il prodotto dell’attività di ricerca e sviluppo.

R&S (slide n. 4)
Abbiamo detto che oggi, rispetto al passato, grande importanza hanno le attività di ricerca e sviluppo soprattutto delle grandi imprese (delle grandi imprese perché queste hanno le strutture e i capitali per portare avanti la ricerca). Che cosa succede? Generalmente, quando le attività di R&S vengono compensate da innovazioni di successo, questo provoca un circolo virtuoso che innesca una serie di processi che portano ulteriormente a fare R&S e quindi a portare avanti nuove innovazioni. Quindi, in grandi linee, usiamo dire che le grandi imprese hanno un ruolo attivo in questo processo proprio perché hanno le capacità di portare avanti il processo innovativo.

A seconda di come viene gestita l’attività innovativa, quindi da dove deriva la fonte di innovazione, si possono distinguere i vari settori industriali in 4 tipologie. In base alla distinzione di queste 4 tipologie, possiamo anche distinguere quelli che sono i rapporti reciproci tra questi settori industriali. Possiamo quindi distinguere i vari settori in:

Settori basati sulla scienza
Fornitori specializzati
Settori ad intensità di scala
Settori dominati dai fornitori

Vedete che ci sono delle frecce che mettono in collegamento i vari settori; queste frecce rappresentano flussi di tecnologia, flussi di conoscenza, flussi di know-how.
Quindi, i settori basati sulla scienza – che sono quelli in cui l’attività innovativa è molto sviluppata e che basano tutta la loro ricchezza sul fatto di fare ricerca e aumentare le conoscenze – sono coloro che hanno una risultante netta nel donare agli altri conoscenze e tecnologie, perché sono quelle che donano a chi ha invece un’attività orientata all’intensità di scala, a quelli che sono dominati dai fornitori ai fornitori specializzati. Tra i fornitori specializzati e i settori basati sulla scienza c’è un doppio scambio, perché i fornitori specializzati sono quei settori industriali che producono per esempio macchinari, attrezzature da laboratorio, che fanno da supporto, da base allo sviluppo delle conoscenze e all’attività di R&S. Quindi queste sono in stretta connessione. I dominati dai fornitori, per esempio le aziende agricole, sono quei settori che non investono più di tanto nella R&S, ma semplicemente prendono sia le attrezzature e sia le conoscenze dagli altri.

SETTORI BASATI SULLA SCIENZA (know-how interno = ricchezza) (slide n. 6)
Vedendoli un po’ meglio, quindi, abbiamo i settori basati sulla scienza, che hanno come fonte di innovazione principale la propria attività di R&S, collaborano con università e centri di ricerca (perché abbiamo detto che devono essere sempre in continua attività per aumentare le conoscenze, e quindi devono stare in stretta connessione con chi aumenta le conoscenze in senso scientifico). Sono coloro che in genere hanno un alto numero di brevetti, quindi si appropriano delle proprie informazioni, conoscenze perché quello diventerà il fulcro su cui basare la propria richiesta; svolgono un’attività di innovazione continua e la loro ricchezza è appunto il know-how interno, che eventualmente possono dare, cedere, vendere.

FORNITORI SPECIALIZZATI (slide n. 7)
I fornitori specializzati sono quelli che producono macchine specializzate e strumenti, e possono essere sia di piccole che di grandi dimensioni. Anche qui il grado di appropriabilità è elevato perché anche loro svolgono attività di ricerca; la loro attività di ricerca e il loro processo innovativo serve ad aumentare le conoscenze, però finalizzate a migliorare i prodotti, i macchinari.

SETTORI AD ALTA INTENSITA’ DI SCALA (slide n. 8)
I settori ad alta intensità di scala hanno un tasso di innovazione molto più ridotto rispetto agli altri e, siccome sono i settori che si occupano della produzione di beni di consumo, il loro fine ultimo nel processo innovativo è soprattutto quello di rivolgersi ad innovazioni di processo. Innovazioni di processo perché hanno come scopo ultimo quello di ridurre i costi (poi eventualmente anche quello di migliorare la qualità dei prodotti, però essenzialmente la riduzione dei costi). Quindi utilizzano, in parte, sia ricerca esterna che ricerca interna.

SETTORI DOMIINATI DAI FORNITORI (slide n. 9)
Infine, il quarto settore è quello dominato dai fornitori, tipo il tessile, gli alimentari, l’agricoltura, i quali non hanno grossi investimenti nell’attività di R&S, e hanno come obiettivo principale, a parte la riduzione dei costi, anche eventualmente il miglioramento della qualità del prodotto (quindi un’innovazione facilmente identificabile per esempio dai consumatori).

SPINTE ALL’INNOVAZIONE (slide n. 10)
Abbiamo visto quindi che, a seconda del settore industriale a cui appartengono le imprese, ovviamente cambiano i motivi, le spinte a fare innovazione e le modalità con cui fare innovazione. Dal punto di vista dell’azienda nel suo insieme, la motivazione all’innovazione sta soprattutto nel fatto che il nuovo prodotto porta monopolio temporaneo (quindi a livello di mercato), oppure un nuovo processo avvantaggia l’impresa in termini di costi. Quindi, a secondo se è di prodotto o di processo, cambiano completamente le finalità.

SPINTE ALL’INNOVAZIONE CONTINUA (slide n. 11)
Abbiamo detto che l’impresa, nel processo innovativo – che porta alla formazione di innovazioni tecnologiche – ha un ruolo dominante e, generalmente, non può permettersi di avere un atteggiamento discontinuo nel processo, ma deve essere sempre attenta a vedere e a rientrare in questo processo innovativo. E quindi deve essere sempre pronta a rinnovare i propri prodotti e a rinnovare i propri processi; rinnovare i propri prodotti per allargare le quote di mercato o per consolidare la propria posizione sul mercato, mentre rinnovare i propri processi soprattutto per aumentare la produttività e adattare la propria organizzazione a quelli che possono essere i cambiamenti ad esempio nella società, strutturali, politici. Quindi l’innovazione può essere riferita ai prodotti, ai processi, ma anche all’organizzazione, all’organizzazione del lavoro, che poi vedremo essere alla base dell’automazione.

INNOVAZIONE TECNOLOGICA E COMPETITIVITA’ DELL’IMPRESA (slide n. 12)
Quindi alla fine diciamo che tutte quelle imprese che svolgono un ruolo attivo nell’innovazione hanno un vantaggio interno nel ringiovanimento dell’impresa stessa e nell’eventualità della crescita dell’impresa. Possono assumere una posizione competitiva come guadagno delle quote di mercato o aumento dei profitti. Ovviamente l’opposto nel caso in cui le imprese “non prendano il treno” e lasciano passare “il treno del processo innovativo”.

DIMENSIONE DI IMPRESE E DIFFUSIONE DELL’INNOVAZIONE (slide n. 13)
Adesso vediamo il rapporto che c’è tra dimensione delle imprese e la capacità di fare innovazione. Su questo molti studiosi hanno perso tempo e parole, e ad oggi non sono ancora concordi, nel senso che non si è riusciti a capire qual è la relazione o se esiste una relazione così stretta tra dimensione d’impresa e capacità di fare innovazione. Allora, innanzitutto le imprese sono differenti non solo per le motivazioni che spingono all’innovazione, ma anche per le capacità di diffondere le innovazioni stesse. Per cui, se in un momento X c’è un’impresa che porta sul mercato una certa innovazione, la capacità di questa innovazione di diffondersi dipenderà anche dalla struttura a dal tessuto imprenditoriale che è alla base per la diffusione. Se alla base ci sono una serie di imprese completamente diverse fra loro, soprattutto nelle dimensioni, la diffusione di quell’innovazione sarà ritardata e sarà resa difficile proprio perché, a seconda di quelle che sono le imprese (la tipologia ma anche la dimensione), cambiano le modalità e cambiano anche le finalità per accogliere o meno un’innovazione. Quindi cosa succede? Che effettivamente la velocità di diffusione è strettamente connessa non alla dimensione della singola impresa, ma a come è strutturato l’insieme delle imprese. Quindi, se ci sono tante imprese della stessa dimensione, la velocità di diffusione sarà ovviamente maggiore; se le imprese sono diverse nella loro dimensione, la velocità di diffusione sarà sicuramente minore.

DIFFUSIONE E DIMENSIONI (slide n. 14)
Quindi diciamo che il meglio, la dimensione ottimale affinché ci sia una diffusione ottimale dell’innovazione, è che ci siano poche imprese di uguale dimensione, in modo tale che le differenze tra le imprese stesse possano essere diminuite quanto più possibile, quindi questo può portare ad avere un tessuto omogeneo su cui l’innovazione si possa diffondere.

POSSIBILITA’ DI ENTRATA (slide n. 15)
Allora, un altro problema che ci può essere per la diffusione dell’innovazione è per l’esistenza di barriere all’entrata; questo ovviamente dipende dalla struttura del mercato o da situazioni particolari. E, comunque, molto spesso barriere all’entrata di una certa entità possono creare un impedimento per l’innovazione di prodotto, soprattutto per le aziende che sono al di fuori di un mercato e che vogliono usare l’innovazione di prodotto ad esempio per entrare in quel dato mercato.

BARRIERE ALL’ENTRATA (slide n. 16)
Spesso le barriere all’entrata possono costituire un problema anche per chi è all’interno del mercato stesso, e questo si verifica per esempio quando ci sono grosse imprese, con alti profitti, con fedeltà al marchio, le quali imprese, quindi consolidate, con un mercato consolidato, difficilmente rischiano nel mercato stesso. Rischiano come? Rischiano portando avanti per esempio progetti e attività di R&S di innovazioni completamente nuove che possono portare dei disturbi, dei disequilibri che poi non si sa che tipi di effetti possano avere su quel mercato. Di conseguenza succede che spesso, in momenti e strutture di questo tipo, le imprese (soprattutto se sono grandi) si limitano a “far finta di innovare”, ma mettono comunque a frutto le conoscenze che hanno, cercando comunque di cambiare qualcosa per rendersi innovativi, ma poi alla fine non essere così innovativi come invece possono farlo altre tipologie di imprese.

LA CAPACITA’ DI GENERARE INVENZIONI (slide n. 17)
Quindi la migliore capacità di generare invenzioni per le grande imprese dipende dal fatto di avere una serie di nozioni di base, di conoscenze che a monte sono costate investimenti nell’attività di R&S. Quindi alla fine si cerca di utilizzare le nozioni di base e cercare di migliorare, o comunque di modificare leggermente i prodotti esistenti.

PICCOLE E GRANDI IMPRESE (slides n. 18 e 19)
Se è vero questo per le grandi imprese, dobbiamo invece dire che un’attenzione particolare ai cambiamenti, e quindi al processo continuo di evoluzione delle tecnologie o comunque al processo innovativo in genere, è necessario per le piccole imprese. Infatti, nelle piccole imprese che cosa succede? Generalmente se le piccole imprese decidono di innovare, impegnano, in relazione a quella che è la loro capacità, gran parte della ricchezza, quindi in conseguenza, nella maggior parte dei casi, le piccole imprese che decidono di innovare sono sicuramente più attente a seguire il processo e a far sì che l’innovazione abbia successo (perché altrimenti finiscono e falliscono). Questo invece non è vero per le grandi imprese, le quali, avendo le strutture, avendo le capacità (anche finanziarie), hanno un atteggiamento più conservativo e decidono di gestire più progetti, alcuni a più alto rischio, altri a più basso rischio, per cui alla fine sono un po’ meno attenti a quelli che possono essere gli effetti del processo innovativo, proprio perché, avendo una serie di progetti a più alto e a più basso rischio, anche se falliscono nei progetti più rischiosi, hanno comunque a monte tutta una serie di strutture, di capacità che le permettono di sopravvivere. Se è vero quindi che le piccole imprese sono sicuramente più attente, e nella maggior parte dei casi devono fare in modo che la propria capacità inventiva vada a finire in innovazioni di successo, dobbiamo però sempre tener conto che le piccole imprese nella maggior parte dei casi non hanno le capacità finanziarie, strutturali per portare avanti un’innovazione. Cosa che invece le tecnologie nuove necessitano, e quindi sono le grandi imprese che possono poi realmente portare avanti il processo, proprio perché hanno le strutture, le capacità finanziarie, le dimensioni e i mezzi per l’innovazione.

COSTI DI SVILUPPO DELLE INVENZIONI (slide n. 20)
Qual è il differenziale o meglio qual è il costo maggiore nello sviluppo dell’innovazione? È appunto l’attività di sviluppo, che a volte risulta essere, a livello di costo, dieci volte superiore rispetto alla prima fase, cioè all’attività di semplice ricerca. Questo perché? Perché molto spesso, negli studi che sono stati fatti nel cercare di correlare la grandezza dell’impresa e la capacità innovativa, si va a vedere la capacità di inventare piuttosto che quella di realmente innovare. E quindi si fanno delle conclusioni in questo senso, si mettono in relazione le imprese, per esempio piccole, con la capacità di fare invenzione (che è cosa ben diversa dall’arrivare all’innovazione, che comporta poi dei costi).

MODELLI DI SCHUMPETER (slide n. 21)
Anche Schumpeter ha cercato di dare una spiegazione e capire se effettivamente esistono delle correlazioni tra dimensione dell’impresa e attività innovativa. Si è messo a studiare la struttura industriale dell’Europa alla fine del IXX secolo e ha visto che la struttura era costituita da tante piccole imprese; a questa struttura corrispondevano una serie di fattori che davano una risposta al processo innovativo come un processo in fermento, quindi un’attività innovativa continua dove non c’erano grosse barriere all’entrata e c’erano tante piccole imprese, quindi c’era una capacità innovativa da parte di imprese non consolidate (quindi avevano più libertà). E quindi piccoli imprenditori con nuove idee innovative, nuovi prodotti e nuovi processi e distruzione di ciò che era associato a precedenti innovazioni. E quindi alla fine era una struttura in fermento che portava le piccole imprese a darsi da fare e produrre innovazioni.

SCHUMPETER MARK II (slide n. 22)
Lo stesso studioso poi ha visto per esempio che nell’industria americana nella prima metà del XX secolo, la maggior parte delle imprese erano invece delle grandi imprese che si erano consolidate nel frattempo. Quindi avevano ottenuto economie di scala, avevano ottenuto un certo legame coi consumatori (tipo creando fenomeni di brand loyalty) e si erano create grosse barriere all’entrata. Quindi che cosa era successo? Che queste grandi imprese avevano consolidato la propria struttura, la propria capacità, e avevano creato grossi laboratori di R&S, e avevano iniziato a portare avanti questo tipo di attività. In questa struttura risultava che erano le grandi imprese che portavano innovazione, e quindi non erano le piccole.

LA RELAZIONE TRA STRUTTURA DI MERCATO/ DIMENSIONI DI IMPRESA E TASSO DI INNOVAZIONE (slide n. 23)
Quindi alla fine cosa si è cercato di fare? Si è cercato di comprendere il legame tra struttura dell’industria e capacità di innovare, ed effettivamente si è visto che i due modelli possono essere esplicati secondo una logica di ciclo di vita dell’industria stessa. Per cui possiamo dire che all’inizio, in una storia di un’industria, quando la tecnologia è in continuo fermento e quindi ci sono una serie di incertezze elevate, sono le piccole imprese che hanno la capacità di promuovere il cambiamento. Quando invece l’industria si sviluppa ed i cambiamenti tecnologici seguono traiettorie ben definite, quindi economie di scala, curve di apprendimento (che sono processi che vengono fuori quando le imprese si consolidano), sono le grandi imprese che hanno potere monopolistico e quindi dominano l’attività innovativa.

TIPOLOGIE DI AZIENDE E INNOVAZIONE (slide n. 24)
È stato anche visto che esistono dei fattori dove il progresso tecnologico è elevato e, in questi settori in cui il cambiamento non è così veloce, come per esempio nei settori ad alta tecnologia, succede che generalmente non si predilige il cambiamento come fattore di successo alla base, per cui che succede? Che sono le grosse imprese che hanno la capacità produttiva e quindi hanno la capacità eventualmente di investire, ma non è fondamentale per poi per esempio inserirsi nel mercato o progredire.

DIMENSIONE IMPRESE E INNOVAZIONE (slide n. 25)
È stato anche visto che, se volessimo fare un resoconto di tutto quello che è stato osservato, potremmo dire che fino ad una certa soglia (questo dipende dal settore industriale, da ramo a ramo), esiste effettivamente una correlazione tra aumento delle dimensioni dell’impresa e capacità innovativa, perché ci vogliono delle basi, di strutture e di capacità finanziarie. Dopo questa soglia, generalmente di 5000 addetti, succede che in alcuni casi continua ad esserci una correlazione, mentre nella maggior parte dei casi la correlazione diventa inversa, quindi quanto più la struttura aumenta di grandezza, tanto più diminuisce la capacità di portare innovazione.

CAPACITA’ INNOVATIVA E DIMENSIONI (importanza della struttura) (slide n. 26)
Quindi alla fine non è la dimensione che conta, quanto proprio la struttura delle aziende, il modo in cui sono organizzate le grosse imprese rispetto alle piccole. Questo perché generalmente le piccole imprese hanno, indubbiamente, una struttura organizzativa (quindi proprio a livello di gestione dell’attività produttiva, del personale, dell’attività di ricerca e sviluppo) sicuramente più flessibile, e uno spirito imprenditoriale diffuso rispetto invece a grandi organizzazioni che nella struttura, e quindi nella gerarchia, nell’organizzazione del lavoro sono in genere più appesantite, oppure gli investimenti sono bloccati in attività fisse, o con obiettivi strategici di lunga durata. Tra l’altro, nelle grosse imprese, esiste anche un problema di appropriabilità di quelli che possono essere poi gli effetti dell’attività di R&S degli stessi ricercatori. La cosa è diversa nelle piccole imprese, dove è facile che il resoconto di tutta l’attività di R&S possa essere poi captata e accolta dallo stesso ricercatore. Nelle grandi imprese, il lavoro e l’attività di ricerca rischia di essere completamente distaccata da tutto il processo successivo. Per cui diciamo che è difficile dare un giudizio definitivo se esista o meno una relazione tra dimensione e capacità innovativa. Abbiamo detto che è la struttura, più che la dimensione, che conta e, a seconda dei settori, in alcuni casi sono le grosse imprese che possono fare innovazione, e a seconda del momento storico, quindi del momento del ciclo di vita, per esempio della tecnologia o della nascita di un’industria, sono invece le piccole imprese che si danno da fare prima delle grandi imprese.

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE – 26/10/05 – lezione 14

MODI IN CUI VIENE ORGANIZZATO IL PROCESSO PRODUTTIVO

L’industrializzazione, è il processo che ha portato alla nascita dell’industria così come oggi la conosciamo, ed è dovuto da alcuni cambiamenti:

nelle materie prime: vengono impiegate nuove materie prime che consentono di produrre nuovi prodotti, di riutilizzare più volte le stesse materie per più processi industriali;
nel settore dei trasporti: è alla base dello sviluppo dell’industria moderna perché permette i sistemi di distribuzione logistico
nel settore delle macchine: è il fulcro della trasformazione delle materie prime in prodotti finiti.

Nell’ultima parte del millennio che stiamo vivendo rispetto a tutto quello che è avvenuto prima, ci sono state tutta una serie di innovazioni tecnologiche, nuove scoperte e nuove tecnologie che hanno stravolto totalmente il modo di concepire la vita.
L’uomo dal principio, cioè da quando ha iniziato ad agire sulla natura e sulle materie prime che trovava, era l’unica persona che gestiva tutto il processo che andava dalla materia prima al prodotto finito utilizzando solo la forza muscolare. Tutto il processo che ha distaccato l’uomo dall’essere l’artigiano, cioè colui che utilizza la forza muscolare, era indirizzato in maniera diretta a “liberare” l’uomo dalla fatica fisica trasferendola ad un qualcosa all’infuori di sé. Altra tappa importante è il momento in cui cede totalmente ad una macchina il lavoro muscolare per trasformare le materie prime.
Il sistema della produzione cambierà radicalmente nel momento in cui scopre che può sfruttare la forza dell’acqua per far muovere le macchine per la trasformazione delle materie (1400-1500).
L’uomo inizia così ad organizzare un sistema con più persone, quindi non più il solo artigiano per la produzione stabilendosi solo in luoghi vicini all’acqua, proprio per sfruttarne la forza.
Leonardo da Vinci e Galileo, che hanno studiato le macchine anche dal punto di vista scientifico, capendone i processi alla base, iniziano ad unire i fondamenti della scienza con le necessità pratiche. Viene fuori così la cosiddetta Meccanica, cioè la scienza che studia le macchine. Il salto di qualità è notevole perché si cerca di studiare, e costruire, macchine sempre più capaci e in grado di adeguarsi alle dovute necessita (1600).
Altro salto notevole si ha nel 1700 quando oltre all’utilizzo dell’acqua e del vento con i mulini, si scopre finalmente la possibilità di riprodurre l’energia per mettere a moto le macchine in maniera del tutto autonoma grazie alla macchina a vapore. Da questo momento i vari processi industriali iniziano ad essere indipendenti: si ha l’invenzione della filatrice meccanica e del telaio automatico. Siamo arrivati alla rivoluzione industriale in Inghilterra.
Si diffuse l’uso della macchina a vapore per muovere le macchine per la produzione.
Da questo momento in poi si alternano numerosi studiosi che cercano di capire quale è l’organizzazione migliore del lavoro nel processo produttivo.
Grazie alla possibilità di poter trasportare l’energia, allora non c’è stato più il bisogno di posizionare gli impianti vicino ai corsi d’acqua e l’industria ebbe così l’opportunità di ingrandirsi e migliorare il proprio processo produttivo.
Nel 1900 con la pianificazione razionale del ciclo produttivo si è arrivati ad una produzione di massa standardizzata, cioè la produzione di prodotti specifici in grande quantità. Piano piano le macchine hanno sostituito l’uomo non solo nella forza muscolare ma anche in quello che era il controllo, quindi nella capacità di decidere cosa fare in maniera autonoma rispetto all’uomo.
Nel 1948 c’è stata l’invenzione del transistor: grande e fondamentale invenzione attraverso la quale si è potuti passare da grandi processori a sempre più micro-processori integrati con le macchine che ormai sono in grado di comprendere quali sono i fenomeni all’esterno di essa ed essere automaticamente più flessibile ed autonoma.
Al giorno d’oggi lo scopo è ormai quello di creare la cosiddetta fabbrica automatica dove le materie prime entrano ed escono come prodotti finiti.
Tornando al 1700, possiamo dire che la macchina a vapore fu l’incontro tra conoscenze specifiche e le necessità pratiche. Ma su questo non tutti furono d’accordo, alcuni, infatti, dicevano che dipendeva solo da dati tecnici, altri da dati scientifici; in realtà furono utilizzati entrambi i dati. Ed è proprio dalla macchina a vapore che nasce la tecnologia.
Possiamo allora dare la definizione di macchina come un dispositivo tecnico che converte una forma di energia in forma di lavoro di trasformazione.
Ogni macchina può essere considerata come la modificazione delle più elementari macchine semplici: la leva, la carrucola, l’asse della ruota, il piano inclinato.
Classifichiamo le macchine a seconda della loro funzione:

macchine trasformatrici di energie

1) macchine motrici (o motori) che convertono energia chimica, termica, elettrica, ecc. in energia motrice;
2) macchine generatrici, che trasformano energia motrice in energia elettrica, idraulica, ecc.;
3) macchine operatrici, come le macchine utensili, sono quelle che realmente svolgono la trasformazione del materiale (il tornio, la fresa);
4) macchine trasmettitrici, hanno un ruolo fondamentale perché fanno da tramite tra chi dà l’energia alla forza e chi deve effettuare il lavoro meccanico.
Successivamente le macchine motrici saranno utilizzate per far muovere le macchine operatrici. Grande cambiamento si è avuto quando le macchine utensili sono state in grado a loro volta di produrre ulteriori macchine più efficienti, in grado di utilizzare al meglio le materie prime. Si è arrivati al giorno d’oggi con i sistemi informatici ed elettronici che controllano le macchine.
Galileo ha definito le macchine come sistemi formati da due elementi, cioè un motore, la forza, ed un congegno meccanico in grado di usare tale forza per effettuare una trasformazione.
Per cui diciamo che nella prima rivoluzione industriale le macchine tradizionali (operatrici, motrici, utensili) hanno sostituito i muscoli dell’uomo; nella seconda rivoluzione industriale, cominciata di recente, è subentrato l’uso di macchine cibernetiche dotate di autocontrollo, che sostituisce il cervello dell’uomo (energia + informazione).
La cibernetica quindi è la teoria della ricezione, elaborazione e trasmissione di informazioni con lo scopo di creare delle unità elettroniche da accoppiare a macchine. La cibernetica costruisce meccanismi autoregolanti basati su sistemi meccanici, elettrici ed elettronici con meccanismi di feed-back (cioè il sistema si migliora in base agli effetti che produce).
L’automatismo è l’insieme di congegni automatici (n.b. è diverso dall’automazione). Ha origine dal fatto che l’uomo ha sempre cercato mezzi e dispositivi per sostituirlo nell’esercizio del suo lavoro, quindi prima a livello muscolare e poi a livello di controllo. Così si sono migliorate prima le tecnologie meccaniche e poi l’integrazione tra le macchine per arrivare poi a quella che è l’automazione.
Il percorso per arrivare all’automazione è: mano à utensile à macchina automatica. Durante questo percorso la presenza dell’uomo diminuisce e quello che cambia è la tipologia di lavoro (il lavoro diretto diventa lavoro indiretto). Basterà così un semplice uomo che controlla il lavoro delle macchine attraverso uno schermo. A seconda di quello che è stato il percorso possiamo definire i vari livelli di automazione: lavorazione manuale, lavorazione con macchina, prima portatile e poi da banco, fino ad arrivare all’inizio dell’automatismo in senso stretto quando le macchine agiscono come strumenti di misura e sono in grado di valutare l’evolversi del processo attraverso il calcolo delle operazioni da fare per ottenere dei determinati risultati e agire di conseguenza. Si arriva così a robot di ultima generazione che sono in grado di modificare completamente il proprio comportamento a seconda di quelli che sono i fenomeni anche dell’ambiente. Il ruolo dell’uomo diventa quello di organizzatore, supervisore e controllore della macchina.
L’uomo così viene liberato dal lavoro manuale con macchine rese autonome ma affinché ci sia un processo, anche in una fabbrica automatica, è l’uomo a monte che deve conoscere e lavorare per impostare il processo. Il ruolo dell’uomo rimane fondamentale ma si sposta da lavoro diretto a lavoro indiretto.
Il livello di automazione può essere valutato in relazione alle funzioni principali del sistema, quindi avremo livelli di automazione superiore a seconda delle funzioni che si vanno a rendere automatiche e poi a integrare. Parte fondamentale nella produzione è il trasferimento del pezzo tra le macchine, che potrebbe fa abbassare il livello di efficienza della produzione come anche per il posizionamento del pezzo sulle macchine. Altro problema che può far diminuire l’efficienza e il riattrezzaggio delle macchine.
Se analizziamo il tipo di macchine e il modo di organizzare la produzione nel tempo distinguiamo 5 fasi:
1) macchinismo: macchine specializzate (1 input --à 1 output);
2) meccanizzazione spinta: si parla di automazione rigida. Ha 1 input e ha 1 output ma è formata da un sistema di macchine sistemate in maniera fissa;
3) meccanizzazione flessibile: si parla di automazione industriale. Le macchine iniziano ad avere la possibilità di fare più cose a seconda delle istruzioni che ricevono, il modo di ricevere queste informazioni si evolve nel tempo. Abbiamo allora macchine con nastri perforati o magnetici che contengono una serie di operazione che loro possono fare e che l’operatore cambia in base alle loro funzione. Le macchine fanno molte più cose ma ancora non sono autonome né in rete (a livello di informazione). In questa fase abbiamo anche i primi robot industriali che controllano il processo solo a livello meccanico.
4) Negli anni ’80 con l’elettronica e l’informatica inizia ad aumentare la possibilità di controllare le macchine per fare cose diverse. Quindi la stessa macchina sarà organizzata in modo che da ricevere solo gli input informatici e sarà in grado di cambiare completamente il suo modo di agire. Cosa fondamentale è che le macchine sono collegate ed integrate tra loro.
5) Sistemi flessibili di produzione: si cerca di rendere più flessibile la produzione; si arriva così ad una produzione di tanti prodotti diversi in tempi brevi e con costi contenuti. In questo modo l’azienda per avere successo deve organizzarsi nel più breve tempo possibile in modo da soddisfare le richieste dei consumatori. Lo può fare in teoria ma se non ha le macchine e l’organizzazione del processo, difficilmente potrà arrivare sul mercato nei tempi dei consumatori. Al giorno d’oggi c’è la possibilità di essere flessibili con costi ragionevoli. Affinché il processo sia “sistema” molto importante è la massima integrazione tra le macchine.
Il primo passo verso l’automazione è stato negli anni ’50 con la messa a punto di macchine utensili a controllo numerico che è stata la base da cui è partito il processo vero e proprio. Sono a controllo numerico perché hanno un dispositivo basato su un sistema di codificazione di tipo matematico con l’uso di caratteri di tipo binario (1,0). Questi si basano sull’uso di nastri o schede perforate.
L’inizio vero e proprio dell’automazione si ha grazie a questi sistemi automatici degli utensili a controllo numerico che sono in grado di effettuare una serie di operazioni predeterminate a seconda del tipo di lavorazione e del numero di fasi richiesto.
Negli anni ’60, con lo sviluppo dell’elettronica e dell’informatica, si è iniziato a migliorare quello che era il controllo delle macchine e a cambiare anche le modalità di programmare la macchina cercando di renderla il meno possibile dipendente dall’uomo. Grazie così all’elettronica e all’informatica si è potuto realizzare una serie di macchine elettroniche complesse in grado di controllare anche altre macchine automatiche. Da qui inizia l’integrazione tra i sistemi informatici ed elettronici con le macchine. Non c’è più allora la scheda perforata che controlla la macchina ma un elaboratore molto più versatile.
All’inizio questi elaboratori erano molto grandi.
Nasce successivamente la microelettronica che sarà connessa allo sviluppo dell’automazione, dei fenomeni di elaborazione e alla trasmissione dei dati.
Man mano che aumentano le conoscenze aumenta la possibilità di poter inserire degli elaboratori nelle macchine e più precisamente dei microprocessori collegati per via informatica ai controllori presenti nelle varie macchine. Si allarga così la rete di informazione tra le macchine.
Il percorso verso l’automazione è stato reso possibile innanzitutto dagli studi e dagli sviluppi dell’informatica e dell’elettronica e anche dal fatto che i microprocessori sono divenuti col tempo sempre più piccoli, poco costosi e molto più efficienti. Diminuisce così anche il volume dei processori e aumenta la velocità e affidabilità.
Le tecnologie che fanno uso del computer hanno dei vantaggi e degli obiettivi diversi dalla semplice meccanizzazione, quindi dall’utilizzo delle macchine, perché l’utilizzo delle macchine aveva il compito di svincolare l’uomo dal suo lavoro e rendere il processo più produttivo e meno costoso. L’obiettivo che si vuole raggiungere è quello di ridurre il costo in generale. Per arrivare a ciò il computer agisce sulle varie attività e sui vari processi all’interno di quello che è il ciclo produttivo. Quindi non è la produttività della macchina a far diminuire i costi ma l’intero sistema di produzione. Il tutto è finalizzato a non avere scorte, non avere tempi morti, ad avere prodotti di qualità ed essere sempre pronti a soddisfare le esigenze del cliente. Questo è quello che i giapponesi chiamano Total Quality Management e Just in time che prevede appunto la velocizzazione della produzione, il miglioramento della qualità dei prodotti e anche il risparmio di energia e materia prima per avere un sistema ben ordinato ed integrato con un risparmio complessivo.
Grazie all’utilizzo del computer si possono notare numerosi cambiamenti a livello di logica della produzione e quindi di organizzazione della fabbrica e del processo e più precisamente:

avere un’alta flessibilità;
avere una risposta rapida alla variazione della domanda;
avere un maggior controllo e precisione dei processi;
maggiore programmabilità e capacità di controllo del processo;
maggiore efficienza;
lavorazione più veloce.

Un settore con un particolare fermento è quello dell’intelligenza artificiale, applicata ovviamente alle macchine e ai robot utilizzati all’interno del processo produttivo.
L’intelligenza artificiale è definita come la disciplina appartenente all’informatica che studia i fondamenti teorici che permettono di progettare hardware e software con capacità tipiche dell’intelligenza umana (ragionamento analogico, generalizzazione, valutazione di ipotesi, ecc.). Tutto questo per creare macchine in grado di agire e di reagire. Si sta passando quindi da una società di tipo meccanico ad una di tipo cibernetico: dall’hardware specializzato al software specializzato.
Si attende per i prossimi anni, più della sostituzione del lavoro manuale, la sostituzione totale o parziale dell’intelligenza umana con quella artificiale, per migliorare qualità e affidabilità all’interno del processo.
Un sistema automatizzato è un sistema che utilizza congegni automatici: è il più economico perché riduce al minimo il costo della manodopera del lavoro. Un sistema automatizzato funziona con un programma predeterminato, quindi non è in grado di reagire ad eventuali cambiamenti esterni (tipo variazione della domanda), per cui possono verificarsi situazioni ex-post, situazioni in cui è l’operatore umano ad agire sulla macchina.
In questo sistema possono esserci dei costi aggiuntivi perché ci saranno delle perdite o degli sprechi. Ecco perché si cerca sempre di più di avere un sistema unico, ben ordinato e organizzato, ma soprattutto collegato a livello di informazioni.
La differenza tra automazione e automatizzazione è quello di un insieme di automatismi rispetto ad un sistema unico. Quindi invece di avere un insieme di automatismi, abbiamo un unico sistema automatico indipendente dall’uomo.
La necessità ultima è il cosiddetto brainware da mettere insieme a software e hardware per riuscire a collegare le macchine in modo tale che possano cominciare ad agire nel processo per rendere tutto il processo automatico.
L’automazione industriale, intesa in senso stretto, che ha iniziato il suo percorso negli anni ’80, ha cambiato completamente anche l’organizzazione del lavoro.
Col passare del tempo si può dire che si è avuta una vera e propria rivoluzione tecnologica con le tecnologie informatiche ed elettroniche; esse infatti hanno causato dei grossi cambiamenti sia nella produzione, sia nella programmazione e controllo e sia nella organizzazione del lavoro.
Molti hanno tentato di dare una definizione ad automazione, ma nessuna è pienamente corretta. Quando parliamo di automazione intendiamo un insieme di tecniche e metodi impiegati per sostituire l’attività umana nei suoi diversi aspetti con sistemi o dispositivi di vario tipo (gli automatismi).
Inizialmente l’automazione venne intesa con l’integrazione di macchine. (transfer) per il passaggio automatico del materiale da lavorare. Per altri personaggi, come il vice presidente della Ford si ha l’automazione quando le macchine non solo sostituiscono il lavoro dell’uomo, ma allo stesso tempo controllano il loro operato.
Il controllo si basa su meccanismi di retroazione (feedback) mediante, quindi, dei comandi automatici e che siano in grado di segnalare o regolare eventuali deviazioni rispetto a quello che è il programma che la macchina deve eseguire.
Ci possono essere due tipi di retroazione:

a circuito aperto (esempio produzione energia elettrica: se nella caldaia viene superato il limite di pressione, un meccanismo di retroazione la calcola in misura della pressione programmata, un segnale avvisa l’operatore che deciderà cosa fare)
a circuito chiuso (nell’esempio di sopra è la stessa macchina che agisce di conseguenza).

Quindi il significato vero di automazione è il metodo per analizzare ed organizzare i processi produttivi al fine di conseguire una migliore utilizzazione dei fattori della produzione (sia materiali, sia meccanici che umani).
Quindi non è solo un fatto tecnico ma un nuovo modo di concepire ed organizzare i processi produttivi. Si forma così una vera e propria filosofia della produzione.
L’automazione viene cos’ definita come un sistema che utilizza congegni elettronici, per compiere funzioni, a carattere ripetitivo, e per regolare la qualità della produzione.
Essa può essere applicata a tutte le funzioni amministrative di un’azienda. Avremo allora l’automazione industriale quando incorporeremo le tecnologie dell’informazione, e quindi l’informatica, l’elettronica e le telecomunicazioni, alla fase della progettazione della produzione e della produzione stessa.
L’automazione può essere intesa come l’applicazione contemporanea delle tecniche:

dell’integrazione -à il prodotto esce senza essere toccato da mani umane;
dalla regolazione automatica -à cioè l’applicazione del controllo a retroazione;
degli elaboratori elettronici applicati alle macchine.

Dario Scardino

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

Lezione n. 15 “Cicli Produttivi e Innovazione” – Prof.ssa Massari
27/10/2005 A (prima parte)

Abbiamo parlato di automazione, della sua evoluzione, abbiamo visto come si è passati dal macchinismo all’automatizzazione e all’automazione, abbiamo dato qualche definizione di automazione anche se non esiste, poi, una definizione unica, ufficiale, ma a seconda del momento storico automazione ha voluto dire molte cose.
Possiamo distinguere vari livelli di automazione, a seconda di quelle che sono le attività delle imprese coinvolte, quelle che sono le funzioni e i reparti del processo che vengono interessate al processo di automazione. Automazione, però, essenzialmente vuol dire controllo e integrazione; quindi un unico sistema reso automatico ed integrato.
Per avere un ciclo produttivo automatico in tutti i sensi, avremo che tutti i processi (quindi lavorazione, montaggio, trasporto dei semilavorati, imballaggio) sono portati avanti in maniera automatica, quindi l’uomo non dovrebbe assolutamente rientrare in nessuna di queste operazioni; quindi la materia prima diventa semilavorato e poi prodotto finito secondo un percorso che l’uomo non tocca mai.
I singoli processi di lavorazione sono collegati l’uno all’altro in modo che tutto possa scorrere in maniera ottimale. Tutto è collegato, anche le informazioni, i semilavorati passano automaticamente da una macchina all’altra e poi la fase ulteriore, che poi permette di avere altri vantaggi visibili, non solo a livello di produttività, ma anche di qualità dei prodotti, è che sempre automaticamente ci sono le fasi, per esempio, del collaudo, della verifica ed anche quelle che riguardano, per esempio, lo stato delle macchine. Se, per esempio, un problema ad un prodotto si ha in seguito ad un usura di un macchinario o di un utensile, naturalmente ne derivano perdite, problemi, costi e ne risente eventualmente la qualità del prodotto. Se, invece, le ultime fasi (tra cui anche quella di avvisare prima o nel momento in cui si stanno usurando le macchine) vengono fatte in maniera automatica, ovviamente preveniamo tutto quello che può succedere dopo e quindi possiamo garantire la qualità del prodotto.
Questa fase dell’automazione è fondamentale soprattutto nei processi continui, come l’altoforno nell’acciaieria; dove automaticamente sono gli stessi impianti che avvertono in anticipo che si sta per usurare, senza avere problemi, e il controllore è in grado eventualmente di capire cosa sostituire o cosa c’è da fare. In generale, se ci troviamo davanti ad un ciclo produttivo automatico e quindi abbiamo ottimizzato il tutto, indubbiamente avremo massima flessibilità, massima efficienza e quindi l’abbassamento del punto di pareggio. Quindi, alla fine, ottimizzando il processo riusciamo a ridurre i costi in generale, riusciamo ad avere la massima produttività, ma siamo anche in grado di essere flessibili. Naturalmente parliamo di massima possibile.

Classificazione automazione
Il settore dell’automazione può essere suddiviso, classificato in vario modo. Prima di tutto, il modo più semplice per classificare il settore dell’automazione è quello di distinguere:

automazione del controllo di processo;
automazione della produzione per parti.

L’automazione del controllo di processo si preoccupa dei processi continui (acciaieria, produzione di energia elettrica), tutti quei processi che funzionano con un impianto unico e che portano a svolgere il processo in maniera sequenziale; quello che interessa fare è il controllo del processo o al massimo l’interazione tra quello che è il processo e quello che è il risultato finale; abbiamo solo bisogno di un controllo, quindi di vedere effettivamente se le cose funzionano come si deve.
Oppure abbiamo il settore dell’automazione più comune e più sviluppato che riguarda invece l’automazione della produzione per parti, ovvero un processo discontinuo (ad esempio la produzione di un’autovettura), in cui ci sono più macchinari che fanno cose diverse e alla fine devono essere coordinate per ottenere il prodotto finito. Lì c’è bisogno di un livello di automazione, sicuramente superiore, perché c’è bisogno di integrare le macchine, bisogna standardizzare le macchine stesse per le funzioni, bisogna capire i tempi, quindi c’è da gestire una serie di informazioni e di processi più complessi rispetto ad un unico processo lineare.

Quindi, generalmente quando si parla di automazione, parliamo di quella applicata a questo secondo genere di processi; ed è in questo ambito di processi che possiamo distinguere l’automazione in:

automazione rigida;
automazione programmabile;
automazione flessibile.

Se l’automazione può essere identificata con l’applicazione di tecnologie meccaniche, elettroniche e computerizzate alla produzione industriale, avremo i 3 tipi fondamentali: rigida, programmabile e flessibile. È l’insieme sia di tecnologie di processo, sia di tecnologie informatiche, elettroniche e meccaniche.

L’automazione rigida
È stato il primo tipo di automazione, ed era essenzialmente legata alla scelta di unico impianto, all’interno del quale entravano sempre gli stessi input ed uscivano sempre gli stessi output. Quindi è stato il primo tipo di automazione che consentiva la produzione di massa, la standardizzazione e la velocizzazione del processo. Quindi si avevano elevata produttività e qualità del prodotto, perché ovviamente macchine specializzate, rese automatizzate facevano sempre la stessa cosa, erano finalizzate solo a fare quella cosa, quindi la qualità del prodotto era sicuramente garantita. Le macchine erano appositamente concepite per poter arrivare alla produzione in serie dello stesso prodotto.
Le caratteristiche della produzione rigida sono: alti investimenti iniziali per gli impianti specializzati; e questo, per la produzione rigida riguarda soprattutto i processi standardizzati, ma anche i processi continui in cui quello che ci interessa fare è ridurre i costi, velocizzare e creare un prodotto di qualità. Ovviamente più specializzati e dedicati sono gli impianti, tanto più saranno alti gli investimenti iniziali. Quindi andremo a risparmiare effettivamente sul processo ma per quanto riguarda gli impianti i costi sono alti.
Avremo la possibilità di ottenere elevati volumi di produzione, questa è la condizione necessaria per avere poi effettivamente degli alti rendimenti, perché producendo elevate quantità di prodotto, potremo ammortizzare i costi dell’impianto iniziale.
Quindi l’automazione rigida è localizzata su produzioni industriali di grossa portata, che danno grossi quantitativi di prodotto, però sempre uguali.
Scarsa capacità di adattamento del sistema ai cambiamenti, sia qualitativi che quantitativi, quindi sono i famosi impianti settati al massimo, che difficilmente possono interagire, per esempio con richieste di mercato differenti, sia a livello quantitativo, sia qualitativo. Quindi, anche se ci dovesse essere una variabilità nelle quantità richieste, purtroppo l’impianto è settato in un certo modo.
I sistemi rigidi soffrono di questo problema, di essere settati in un certo modo e di avere l’obbligo di produrre grossi quantitativi di prodotto proprio per cercare di minimizzare i costi d’impianto e di manutenzione. Questo genere di automazione così rigida lascia un po’ fuori, all’inizio, tutti quei sistemi e quelle produzioni che, invece, puntavano a piccoli lotti e a prodotti differenziati, perché per loro era difficile gestire alti costi, impianti automatizzati per piccoli lotti e che comunque dovevano differenziare il prodotto in maniera sostanziale.
In generale questi sistemi automatici davano la possibilità di ridurre la manodopera e di razionalizzare la produzione. I problemi, oltre a quello di avere sempre lo stesso prodotto, erano dovuti al fatto che, nel caso in cui avessimo voluto cambiare prodotto, essendo specializzati per una certa produzione, bisognava mettere in conto gli eventuali costi, molto elevati per riattrezzare i macchinari stessi. Quindi se fossimo in grado di cambiare il programma, dovremmo anche cambiare gli utensili per cambiare la produzione.
Quindi anche il riattrezzaggio delle macchine era da tenere in conto.

L’automazione programmabile
A causa dei problemi fin qui visti, ci si è spostati, piano piano, verso sistemi che fossero più flessibili e dall’automazione rigida si è passati all’automazione programmabile. In essa si è in grado di variare la sequenza di operazioni del sistema produttivo; questo lo si è fatto attraverso l’utilizzo di macchine utensili a controllo numerico. L’automazione programmabile è in grado di produrre piccoli e medi lotti con prodotti anche differenti tra di loro, all’interno di un gruppo di prodotti che possano essere ottenuti con una certa classe di beni.
Cos’ha di buono l’automazione programmabile? Ha il vantaggio di poter essere programmata a priori su una serie di operazioni diverse per ottenere prodotti diversi; quindi in maniera autonoma la macchina è in grado di svolgere operazioni differenti a seconda del programma che ha.
Quindi c’è una flessibilità maggiore e c’è la possibilità di variare sia la qualità dei prodotti, sia eventualmente la quantità.
Però l’automazione programmabile non riduce i tempi morti che riguardano il riattrezzaggio delle macchine o quelli che derivano dal posizionamento dei pezzi oppure dal movimento dei semilavorati, delle materie prime da una macchina all’altra. Si è osservato che questi tempi morti in una produzione tradizionale rappresentano gran parte del tempo che poi effettivamente il pezzo, la materia prima o il semilavorato impiega per arrivare al prodotto all’interno della fabbrica stessa. Infatti se analizziamo i tempi che il semilavorato ha all’interno del processo, vediamo che alla fine gran parte del tempo che si spende durante il processo non è dovuto alla lavorazione vera e propria ma è tempo sprecato, quello che ci vuole per prendere il pezzo, muoverlo, farlo andare da una macchina all’altra, ecc.. Ma anche sulla stessa macchina, generalmente, il tempo della lavorazione vera e propria è relativamente basso, rispetto al tempo che ci vuole per mettere bene il pezzo, per far combaciare tutto, per sistemare le dimensioni, alla fine è tutto tempo sprecato; tutto questo nella filosofia giapponese vuol dire costi. Tutto ciò che non aggiunge valore è uno spreco e tutto questo spreco provoca dei costi.
Ovviamente si cerca anche di ridurre tutti questi tempi, e lo si riesce a fare tramite l’evoluzione ulteriore dell’automazione programmabile che è l’automazione flessibile.

L’automazione flessibile
È il tipo di automazione che più consente di variare il mix di prodotti sia a livello quantitativo sia a livello qualitativo. Essenzialmente dipende, non soltanto dalla scelta delle macchine, che possono essere capaci di fare più cose, ma essenzialmente è dovuta ad un tipo di automazione che riguarda l’organizzazione del lavoro e delle macchine. Tutto è rivolto a ridurre gli sprechi e i tempi morti. Tramite l’automazione flessibile riusciamo a separare, quindi a distinguere, quello che è il ciclo di vita di un impianto dal ciclo di vita del prodotto. Siamo passati da un impianto fatto apposta per un unico prodotto (un prodotto - un impianto); ad un automazione programmabile in cui con lo stesso macchinario riusciamo a fare più cose, comunque nell’ambito di uno stesso gruppo di prodotti, ad un automazione flessibile, in cui quello che facciamo con le macchine non ha niente a che vedere con i prodotti che riusciamo ad ottenere, perché vedremo che i prodotti derivano da un insieme di pezzi che vengono fuori dalle varie macchine; quindi la stessa macchina, alla fine, può essere utilizzata per tantissimi prodotti (alla fine si arriva alla produzione modulare).
Essenzialmente sganciamo il ciclo di vita del prodotto dal ciclo di vita dell’impianto.
Altra cosa fondamentale è che esiste una separazione tra operazioni concrete delle macchine e flusso di dati ed informazioni. Quindi, quello che alla fine è il nostro prodotto non è altro che un insieme di informazioni, e quindi di dati, che dovranno essere gestiti dalle varie macchine ed integrati per fare il nostro prodotto. È un modo totalmente nuovo di concepire il modo di produrre.
Fondamentale è l’integrazione sia delle tecnologie informatiche, sia delle tecnologie industriali.
Alla fine, quindi si arriva a sostituire le procedure di collegamento meccaniche con collegamenti telematici, quindi, invece di essere i macchinari ad essere connessi, sono essenzialmente le informazioni, che vanno da un macchinario all’altro e permettono, ad esempio ai semilavorati o ai pezzi, di andare nel posto giusto ed essere sottoposti alle operazioni giuste.

(Classificazione automazione) Un altro modo di classificare l’automazione è quello di vedere a cosa è diretta, ovvero qual è il campo applicativo dell’automazione. Facendo così, possiamo classificare il settore dell’automazione industriale secondo tre criteri:

per aree funzionali;
per tecnologia;
per sistemi.

Se consideriamo la classificazione per aree funzionali dobbiamo distinguere le fasi che rientrano nella produzione, cioè la progettazione, la gestione della produzione e la produzione vera e propria. A seconda della funzione a cui si rivolge si può distinguere l’automazione in automazione riferita alla progettazione o alle altre fasi.
Nella ripartizione per tecnologia dobbiamo distinguere tra il contenuto elettronico, il contenuto meccanico e il contenuto di informazioni; quindi il settore dell’automazione può essere differenziato tra sistemi che hanno più elettronica e sistemi che hanno più informatica; poi in generale hardware e software. Quante più informazioni ci sono o quanto più materiale c’è.
La ripartizione per sistemi varia a seconda di quelle che sono le funzioni svolte dai macchinari, avremo i robot, i sistemi flessibili di produzione, i sistemi di controllo di processo, a seconda delle funzioni svolte dal sistema.

Mappa dell’automazione
Essa riprende un po’ i concetti visti finora, è essenzialmente un piano cartesiano su cui sono distribuiti i vari sottoinsiemi dell’automazione e vengono separati a seconda del contenuto, o meglio se sono più hardware o software, o se sono più materia o a contenuto informativo.
Avremo sulla sinistra i sistemi che sono più di supporto, cioè con più elettronica, e verso la parte destra ci sono i sistemi con più contenuto, quindi essenzialmente informazioni. Invece, sull’altro asse possiamo distinguere quelle che sono le tecnologie o i sistemi più integrati, quindi che costituiscono un solo sistema, oppure dall’altra parte i sistemi che sono singoli prodotti, singole tecnologie.
Il quadrante numero 1 e il quadrante numero 2 sono essenzialmente deputati ai sistemi di controllo, sia alla parte informatica, sia alla parte elettronica; quanto più in alto ci troviamo tanto più è la parte informatica e soprattutto il controllo/l’organizzazione totale rispetto alla singola macchina e rispetto al singolo sistema di controllo della macchina. Abbiamo già detto che per poter avere l’automazione in fabbrica, la cosa fondamentale è il controllo, che naturalmente dev’essere a più livelli: il controllo di una singola macchina, il controllo di più macchine, il controllo di funzioni, per arrivare poi al controllo totale.
Il quadrante 6 rappresenta il CIM che è la massima integrazione possibile, quindi è il sistema per eccellenza che integra tutti gli altri sistemi o sottosistemi del settore automazione.
Il quadrante 4 riguarda le tecnologie informatiche, in particolare quelle deputate alla progettazione e ingegnerizzazione.
Poi abbiamo i sistemi che si occupano della gestione della produzione (quadrante 7).
Il quadrante 8 riguarda l’intelligenza artificiale, cioè la massima fase dell’informazione, sono nuove tecnologie che permettono di avere uno scambio di informazioni tra le macchine all’esterno, come pure tra gli strumenti coinvolti nella produzione.
Analizziamo ora nel dettaglio i vari quadranti (slide “Mappa dell’automazione” 2).
Prima di tutto ci sono i sistemi di supervisione che sono quelli globali a livello di impianto o di fabbrica. Poi c’è il controllo integrato dei processi, continui e discreti.
Poi man mano che scendiamo sulla mappa ci sono i vari controlli a livello di macchina o di gruppi di macchine, quindi CN (controlli numerici), CNC (controlli numerici computerizzati), DNC (controlli numerici diretti), che ci consentono di mettere in circolo anche le informazioni e di far comunicare le macchine tra di loro.
Poi c’è l’area della progettazione, sia della tecnologia elettronica, sia dell’informatica.
Poi ci sono i sistemi per la gestione della produzione che essenzialmente sono strumenti che ci permettono di calcolare e valutare come sta andando la produzione.
Poi i sistemi di gestione produzione che si occupano di gestire, ad esempio, le richieste di materie prime, o che ci consentono di valutare il processo produttivo rispetto, ad esempio, agli ordini dei consumatori, dei clienti, rispetto ai magazzini o alle scorte che abbiamo. Ci permettono di capire se dobbiamo rivolgerci al produttore o meno.
Dell’integrazione superiore CIM abbiamo già parlato.
Abbiamo detto che prima di tutto c’è il sistema di supervisione, che consiste essenzialmente in un calcolatore unico, che poi è lo stesso con cui alla fine si deve interfacciare il responsabile o l’operatore. Questo è collocato all’interno dello stabilimento ed esso è collegato via rete a tutti i sistemi di controllo delle altre funzioni (degli altri sottoinsiemi).
Subito dopo la supervisione c’è il controllo integrato che si occupa più da vicino di controllare e integrare le informazioni che vengono dai controllori delle singole macchine.
La differenza tra controllo integrato e controllo in generale è che il controllo integrato, siccome riceve continuamente le informazioni dai controllori delle singole macchine, si interessa non tanto che la singola macchina funzioni come deve o secondo il suo programma, ma si occupa di far comunicare le altre macchine in modo tale che nell’insieme (perciò controllo integrato) ci sia il controllo del processo. Quindi non si occupa di controllare il singolo ma si occupa di integrare informazioni affinché il tutto funzioni nel modo giusto.
L’obiettivo è quello di massimizzare il rendimento complessivo del sistema e non quello delle singole macchine; per le singole unità avremo dei controllori delle singole unità.
Quindi a livello dei sistemi di controllo, applicati alle singole macchine o a sottoinsiemi del sistema, avremo il tipo di controllo più semplice che è il TNC (?) (essenzialmente ON/OFF), non è un calcolatore ma controlla entro certi parametri. Poi ci sono i controlli numerici, i controlli numerici computerizzati (che rispetto ai precedenti hanno il computer integrato), poi ci sono i controlli dei sistemi flessibili di produzione, i controlli dei robot, fino ad arrivare ai controlli dei magazzini e dei sistemi di movimentazione.
Tutti questi sono controllori che devono essere integrati per arrivare al controllo integrato; c’è quindi una certa difficoltà nel mettere in relazione le informazioni, in tempo reale, di tutti questi controllori, di farli comunicare tra di loro; non è automatico il fatto che un controllore usi lo stesso linguaggio e le stesse modalità di un altro. Quindi per arrivare all’integrazione globale non ci sono poche difficoltà e bisogna lavorarci su.
I sistemi CAD e CAE visti nella mappa sono tecnologie informatiche che con l’uso del calcolatore si occupano della progettazione e dell’ingegnerizzazione di nuovi prodotti. Quindi già dalla fase della progettazione è necessario fare in modo che poi nel momento in cui presentiamo il prodotto, il tutto venga interfacciato, o meglio che i sistemi di progettazione si colleghino/comunichino con tutto quello che viene dopo. Quindi già dalla fase della progettazione bisogna fare in modo che tutto venga comunicato e integrato col dopo.

Gli strumenti
Per poter fare tutto questo, nell’automazione abbiamo indubbiamente bisogno di altri strumenti che ci consentono di valutare/misurare e comunicare/interfacciarsi, fare in modo che ci sia una comunicazione tra le macchine, tra le macchine e l’uomo e tra le macchine e l’ambiente esterno.
Avremo:

strumenti per la rilevazione dei dati di produzione, che sono per esempio, sensori o terminali che raccolgono le informazioni relative a qualità e quantità della produzione. Se noi dobbiamo tenere sotto controllo tutto questo dobbiamo avere uno strumento o un sistema che misuri quello che sta succedendo. Se deve essere messo in azione un allarme, l’allarme verrà messo in funzione se, per esempio, un certo parametro supera un determinato valore, ma per poter renderci conto di questo dobbiamo aver bisogno di un sistema in grado di valutare e misurare quei parametri, quindi ovviamente a questo servono tali strumenti, tra cui soprattutto i sensori (di pressione, ottici), a seconda del parametro che dobbiamo considerare ci saranno sensori appropriati;
pacchetti software da utilizzare direttamente per la programmazione e la gestione; quindi per ogni singola attività, per ogni singola funzione del processo avremo dei programmi che si occuperanno della progettazione, della gestione della produzione, della gestione delle scorte, ecc.. ecc.. e ovviamente poi questi pacchetti software dovranno essere considerati integrati;
modelli atti ad individuare soluzioni ottimali al variare di obiettivi e di vincoli produttivi, quindi ci permettono di portare avanti la funzione e l’attività. Poi però ci dovranno anche essere dei modelli, che noi dovremmo utilizzare nel caso in cui decidessimo di cambiare gli obiettivi o di cambiare la nostra produzione, oppure potremmo utilizzare gli stessi software ma modificandoli.

I Sensori
Per ciò che riguarda i sensori distinguiamo a seconda di quello che fanno nella loro funzione:

sensori di processo: che sono utilizzati soprattutto nei processi continui, per esempio in una caldaia, in un impianto per la produzione di acciaio e che servono a misurare in continuo un parametro, come la temperatura, in ogni momento tramite dei sensori inseriti nella caldaia o nell’altoforno, in grado di leggere in continuazione per esempio la temperatura; poi l’operatore, in base a quello che legge è in grado di capire se c’è qualcosa da fare;
sensori discreti: sono fatti in modo tale che valutano, calcolano e misurano sempre determinati parametri, però rispetto all’operatore entrano in funzione soltanto quando quel parametro supera un certo valore settato dall’operatore;
sensori d’immagine: sono indubbiamente dei sistemi sofisticati, che per esempio utilizzano la visione artificiale e che hanno varie funzioni all’interno dell’azienda, come per esempio valutare la qualità di prodotto; immaginate ad esempio che durante il processo ci siano dei sensori che in base al colore, alla forma o alla dimensione sono in grado di dire se il prodotto è conforme o non conforme. Questi sensori settati su certi parametri hanno la capacità di dare dei prodotti di qualità superiore. Oppure sono utilizzati per l’allineamento delle macchine o per effettuare delle ispezioni, anche qui fino a qualche tempo fa era l’uomo che valutava la situazione adesso ci sono i sistemi automatici.

Gli attuatori
Fondamentali affinché tutto funzioni sono gli attuatori. Essi hanno delle funzioni più importanti, eseguono un’azione fisica, convertendo quello che può essere il segnale elettrico o elettronico proveniente dall’unità di controllo in un’azione meccanica.
Fino adesso abbiamo essenzialmente parlato di informazioni, di dati, di scambi di dati e di informazioni; poi a questo scambio di dati e di informazioni dovrà subentrare un sistema in grado di cogliere e di capire quelle informazioni per poi trasformarle in quello che dobbiamo fare sulla macchina, tipo un buco o saldare o ciò che sia.
Sono sistemi in grado di interfacciare la meccanica con quelle che sono le informazioni, i dati.

Gli analizzatori
Altri strumenti sono gli analizzatori che sono in grado di elaborare e analizzare le misure fatte ad esempio dai sensori; oppure i sistemi di interfaccia che indubbiamente sono fondamentali perché servono da dizionario tra linguaggi differenti, ad esempio quello che può essere il linguaggio di una macchina o quello che può essere il linguaggio di un operatore. Quindi i sistemi di interfaccia si pongono tra macchina e operatore oppure tra macchine diverse.
Infine ci sono i sistemi di testing automatico (ATE) che servono per il collaudo automatico, quindi non più si prende il pezzo e lo si pone a campionamento per questi test e sottoposto a collaudo, ma in maniera automatica, durante il processo, viene fatto il collaudo.

Le tecnologie intelligenti
Oggi si parla sempre di più di automazione intelligente quando integriamo ai sistemi tradizionali dei sistemi di intelligenza artificiale, tra cui per esempio, robot, produzione computerizzata, sensori dell’ultima generazione per permettere sempre di più l’interazione tra il processo e l’ambiente esterno.
Le tecniche di intelligenza artificiale che vengono applicate alle macchine servono per risolvere problemi che possono venir fuori durante il processo e che non possono essere programmati in anticipo (quindi non è la macchina che fa quello per cui è stata programmata), ma sono macchine in grado di cogliere problemi che non esistono, a cui non sono abituate, ma sono in grado di elaborare e di rispondere in maniera automatica.
Dispositivi per il comando vocale sono anche tecnologie più avanzate, che permettono all’operatore di agire semplicemente con dei comandi vocali sul processo e sulle macchine.

CIM
Sempre nella mappa dell’automazione rientra il CIM, che è stato definito come sistema integrato efficiente e flessibile, come massima integrazione possibile. Investe la globale funzione aziendale, quindi tutte le funzioni aziendali, tramite flussi di informazioni con l’ausilio di tecnologie informatiche. Proprio tramite tali tecnologie riesce ad unificare i flussi di informazioni in tutte le funzioni aziendali.
Per poter arrivare a quella che viene definita CIM, quindi il massimo livello di integrazione è necessario integrare le varie funzioni aziendali, quindi progettazione, immagazzinamento e recupero delle informazioni sui pezzi in lavorazione (quindi durante il processo), dopodichè gestione e controllo delle risorse disponibili, al variare delle esigenze (quindi per essere in contatto diretto a monte e a valle rispetto al processo), movimentazione dei materiali, controllo delle macchine utensili, dei macchinari, dei robot e di tutti i sistemi che agiscono.
Essenzialmente possiamo dire che le tecnologie informatiche e l’evoluzione dell’automazione hanno consentito, quindi, di arrivare ad una migliore capacità di controllo del processo, migliore qualità dei prodotti, maggiore flessibilità.

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE
Lezione n° 16 parte B del 27/10/2005

Slide: il controllo centralizzato *
Abbiamo detto che essenzialmente l’automazione per alcuni è nata come integrazione però alla fine il senso dell’automazione è il controllo. Abbiamo anche detto che gran parte della mappa dell’automazione è data da parte del controllo, proprio perché fondamentalmente non potremmo mai riuscire ad avere un sistema automatico se non abbiamo appunto dei dati per controllare le singole operazioni, il processo per intero. Il settore dell’automazione si è rivolto prima di tutto al controllo. Il controllo centralizzato, quindi, è nato sicuramente quando, con l’avvento della meccanizzazione, quindi con l’arrivo di diverse macchine, della suddivisione delle funzioni, con il moltiplicarsi delle stesse macchine, con la complessità delle operazioni che mano mano vengono svolte, ovviamente il singolo uomo o comunque la forza umana iniziava ad avere problemi nel controllare, nel gestire tutti questi macchinari. Per cui nacque la necessità di avere un sistema di controllo che potesse poi effettivamente controllare l’operato delle varie macchine, nacque così la necessità di un controllo centralizzato che potesse tenere sotto controllo l’intero impianto oppure l’intero reparto. Come? Praticamente trasformando quello che poteva essere la realtà, quindi l’insieme delle macchine, in un qualcosa tipo un video oppure un pannello che poteva essere controllato dall’operatore. Quindi si inizia ad avere la necessità di trasformare qualcosa di reale (quindi il funzionamento, la macchina) in qualcosa di schematizzato, di teorico, nel senso che ad un macchinario, ad una funzione corrispondeva una leva o pulsante e l’abbassamento o l’innalzamento di quella leva o pulsante.
Slide: l’automatica
Quindi diciamo che si è sviluppata quella che poi viene chiamata in gergo “l’automatica”, che non è altro che una scienza, la scienza dei processi automatici in generale. Diciamo che l’automatica non è altro che “l’insieme di metodologie e tecniche, o meglio di tecnologie, il cui obiettivo principale è quello del controllo”. Il controllo a cosa serve? Essenzialmente a far andare il processo nella direzione che noi vogliamo.
Slide: automatica
L’automatica si occupa essenzialmente di trasformare quella che è la realtà in una schematizzazione astratta. E’ la scienza che riesce ad affiancare al reale svolgimento del processo fisico un processo simbolico, cioè un’espressione sempre di dati, di informazioni, che devono rappresentare al meglio il processo reale, fisico, nel senso che “dal processo stesso vengono ricavate delle informazioni, queste informazioni vengono trattate come tali, indipendentemente dall’oggetto che esse presentano e quindi opportunamente ritrasferite dal …(?) al processo”…Che significa? Noi abbiamo delle macchine che funzionano, dei semilavorati che si muovono, quindi delle operazioni reali; quello che il controllore, l’operatore fa è per esempio avere un monitor dove ci sono dei pulsanti, che a livello astratto corrispondono a quello che può essere il funzionamento di quella macchina, però lo stesso pulsante poi potrebbe significare un’altra macchina, il funzionamento di un’altra cosa. Quindi l’automatica si occupa di organizzare tutti questi sistemi, queste tecnologie, in modo tale che alla fine ci sia una rappresentazione astratta di quella che poi è la realtà, in modo tale che si possa appunto controllare con, ad esempio, un singolo pc addirittura tutto il processo.
Slide: il controllo di processo
Per poter controllare il processo c’è bisogno di, innanzitutto, avere dei linguaggi unici, avere quindi delle rappresentazioni uniche di quel processo, di quel movimento, per esempio, di macchinario, che poi possa corrispondere, sul nostro pannello di comando, sul nostro computer, esattamente ad un pulsante, ad una lettera o ad una leva che si alza e si abbassa. “Una semantica precisa che faccia quindi corrispondere ad un certo evento un’informazione univoca”, ossia come interpretare i segni: sappiamo che a quel segno corrisponde quella funzione della macchina; un linguaggio umano e di macchina più o meno comune, in modo tale che l’uomo è in grado ci comunicare con la macchina e la macchina con l’uomo. Una serie di regole di elaborazione delle informazioni, nonché la capacità di quella stessa operazione che l’uomo fa sul pannello di controllo o al computer che possa essere trasportata alla macchina e la macchina poi rispetto a quello che ha avuto come informazione, appunto, agire.
Slide: il controllo del processo
Diciamo quindi che alla fine la possibilità di controllare il processo tramite un calcolatore digitale di processo ha indubbiamente consentito di migliorare il processo stesso e di fronte alla complessità delle funzioni di controllo si sta cercando di ottimizzare la rete di processi e di ridurre anche l’incidenza del costo delle materie prime e dell’energia, proprio perché noi tramite il controllo ottimizzato di tutto il processo siamo in grado di evitare gli sprechi, ridurre per esempio la quantità di materiale che poi andrà a finire come scarti o come materiale non lavorabile e anche ottimizzare da un punto di vista energetico nel momento in cui facciamo lavorare efficientemente tutte le macchine.
Slide: sistema di controllo distribuito
Un tipico sistema di controllo è quello del sistema di controllo distribuito, che prevede un calcolatore centrale il quale, quindi a livello di impianto essenzialmente, è in connessione (quindi abbiamo un flusso di informazioni) con altri controllori, che sono dei calcolatori di supervisione, cioè calcolatori che si occupano di un insieme di macchine. Dopodiché i calcolatori di supervisione a loro volta sono in connessione con i microprocessori e tutti quei microcalcolatori, che sono all’interno delle singole macchine e che si occupano delle singole funzioni. Quindi vedete che esiste un sistema gerarchico nella funzione del controllo e questo è importante perché ci consente di avere indubbiamente dei vantaggi soprattutto per quanto riguarda la possibilità di aggiungere, per esempio, delle unità senza andare a disturbare il sistema oppure nel momento in cui c’è un guasto in uno degli ultimi controllori il sistema comunque rimane sostanzialmente integro.
Slide: “Un sistema di controllo…” [SENZA TITOLO] *
Un sistema di controllo distribuito permette:

il decentramento delle funzioni di controllo, in modo tale che l’eventuale guasto non vada a inficiare tutto il sistema;
di espandere il sistema, quindi per esempio aggiungere una macchina proprio perché, così come è strutturato il sistema, a livello gerarchizzato, se aggiungiamo una macchina il sistema non ne risente, non dobbiamo ricambiare tutta la struttura;
l’autodiagnostica in linea: essendo tutte le macchine sia interfacciate con la realtà (l’operatore) che tra le macchine stesse, c’è anche la possibilità di fare un’autodiagnosi in linea e quindi capire se c’è un problema e da che parte viene.

Slide: “Schematicamente…” [SENZA TITOLO] *
Schematicamente un sistema distribuito è quindi costituito alla fine da:

controllori distribuiti, che sono quelli che stanno all’interno delle singole macchine e che si occupano dei “loops”, ossia sistemi che si occupano nello specifico, per esempio, del movimento di un braccio di un macchinario, e quindi sono in grado di agire nel caso in cui ci siano dei problemi o superamento dei limiti in modo tale da dire, per esempio, con meccanismo di retroazione su quella specifica funzione;
unità di interfaccia con il processo, sono essenzialmente sistemi fondamentali in grado di interfacciarsi con il processo, quindi con l’avanzamento e la funzione che svolge la macchina, e poi di comunicare eventualmente con l’operatore;
linee digitali di comunicazione, trasmettono poi alla postazione dell’operatore e permettono lo scambio di informazioni, sia dal processo all’operatore sia dall’operatore al processo;
postazione dell’operatore, quindi essenzialmente dei video, comunque la postazione, tramite la quale l’operatore può agire sulla singola macchina.

Slide: Calcolatore centrale *
Il calcolatore centrale ha quindi la funzione fondamentale di

produrre rapporti in tempo reale sulla situazione;
segnalare agli operatori eventuali situazioni anomale;
inviare ai sottosistemi gli ordini sulle azioni da intraprendere.

Quindi c’è uno scambio in tempo reale di informazioni, tra le macchine al calcolatore centrale, il quale poi interfacciandosi con l’uomo, è in grado di dare gli ordini da impartire direttamente alle macchine, sempre in tempo reale.
Slide: Funzioni elaboratore
Le funzioni dell’elaboratore fondamentali sono:

il controllo diretto dell’impianto, per esempio la regolazione diretta degli organi finali tipo le valvole, o comunque quello che riguarda essenzialmente il procedere;
il posizionamento dei valori di riferimento dei regolatori: ogni macchinario automatico ha dei sistemi di autoregolazione, mediante per esempio i meccanismi retroazioni; per poter funzionare bisogna avere dei valori di riferimento (i “set points”), quindi questi valori di riferimento, nei casi più semplici, glieli dà l’operatore sempre tramite il calcolatore centrale (invia quelli che sono i parametri di riferimento, per cui il macchinario stesso mentre funziona, avendo i parametri di riferimento dati dall’operatore, è in grado di dire “sto superando”, “sono nei limiti”, e agire di conseguenza); oppure nei casi più avanzati, non è l’operatore che fissa i parametri ma è tutto il sistema che si autofissa i parametri a seconda delle condizioni esterne ed interne al sistema;
amministrazione ed elaborazione dei dati: anche questo è fondamentale perché nel momento in cui i dati vengono registrati ed elaborati, per l’operatore è molto più semplice eventualmente capire, agire, riprogrammare e quindi fissare, ad esempio, dei nuovi set points.

Slide: Sistemi di controllo
E poi vedete come possono essere i sistemi di controllo. Essenzialmente possono essere di tre tipi e questo dipende da come è strutturato il processo e dalle necessità di controllare lo stesso.

Sistema di controllo guida – operatore : se questi sono gli organi attuatori, cioè il macchinario che funziona, i quali macchinari funzionano secondo dei parametri che gli vengono forniti dall’interno (l’operatore dice alla macchina “devi fare il buco di 20 cm”); se la macchina sbaglia si rende conto da sola che, ad esempio, sta andando oltre i 20 cm. In questo caso c’è un controllore in grado di captare la differenza rispetto ai set points, il controllore invia tramite degli altri sistemi questi dati al calcolatore, il quale dice all’uomo “vedi che stano superando i limiti”, così l’uomo va di nuovo ad agire sui set points, cioè va a dare dei parametri diversi per continuare il processo.
Controllo di supervisione: essenzialmente il ruolo dell’operatore è appunto quello di supervisionare, nel senso che ha il sistema di interfaccia, si rende conto di quello che è il processo, però i set points non li dà direttamente l’operatore ma è il computer stesso, con il quale l’operatore interfaccia, che è in grado di riaggiustare i parametri a seconda di quelle che sono le variabili di processo e lo fa però sempre tramite degli altri calcolatori che sono collegati con le macchine, quindi un sistema abbastanza complesso.
Controllo digitale diretto: all’inizio l’operatore stabilisce i parametri, li comunica al calcolatore centrale che non ha più bisogno di altri controllori ma direttamente agisce sul macchinario, quindi un sistema molto più veloce, però non è sempre semplice e possibile fare questo tipo di controllo.

Slide: Macchine a controllo numerico *
Le macchine, come si sono evolute per poter poi essere controllate? Le prime macchine che poi hanno consentito il distacco della macchina stessa dall’uomo, sono le macchine a controllo numerico:

NC: in cui esiste un’apparecchiatura elettronica, per esempio schede perforate, nastri magnetici che hanno un programma prestabilito;
CNC: sono macchine a controllo numerico computerizzato; quindi non abbiamo più il nastro perforato o la scheda, ma è un microcalcolatore (prima “mini” che poi è diventato “micro”) che rientra nella macchina stessa e quindi è molto più flessibile, molto più variabile perché può agire con programmi diversi che vengono forniti di volta in volta, senza che l’operatore va lì, toglie la scheda, rifà il tutto e la pone nella macchina;
DNC: un sistema più complesso in cui più macchine vengono controllate da un unico controllore, da un unico computer; “un elaboratore collegato in rete a più macchine, fino a 100”.

Questo riguarda come può essere controllata la macchina; come fa la macchina a parlare con il controllore? Deve avere un sistema che permetta di scambiare informazioni.
Slide: Evoluzione controllo
E così c’è l’evoluzione del controllo delle macchine per l’automazione della produzione: all’inizio c’è la semplice macchina utensile, che non era controllata se non dalla mano dell’uomo oppure da meccanismi pneumatici o automatici, però ce niente avevano a che vedere con l’elettronica e l’informatica. Dopodiché si è passati alle macchine utensili a controllo numerico (per esempio i nastri perforati), poi le macchine utensili a controllo numerico computerizzato, e vedete che quello che viene sostituito è il nastro con il microcalcolatore; poi i sistemi DNC, controllo numerico diretto, in cui ci sono più macchine a controllo numerico computerizzato, collegate tra di loro con un calcolatore. E poi per arrivare fino ai sistemi flessibili di produzione, la cui differenza è essenzialmente che mentre all’inizio c’è solo un collegamento a livello informatico, qui c’è anche un collegamento non soltanto informatico ma anche fisico dato che vengono sottoposti allo stesso controllo anche i sistemi di movimentazione, quindi materialmente anche i pezzi vengono controllati, non solo le informazioni. E vedete quindi che la parte del controllo assume sempre più importanza: all’inizio non ce n’è quasi per niente, man mano che andiamo avanti, in rapporto a quella che è la struttura, la macchina, la parte del controllo assume sempre più importanza.
Slide: Controllo numerico
Il controllo numerico, sia fatto con i nastri perforati, sia fatto con il calcolatore, è un dispositivo che permette la codificazione di tipo matematico, che a sua volta permette agli organi mobili delle macchine utensili di eseguire dei movimenti; quindi alla base del controllo numerico c’è la codificazione. Ovviamente ci deve essere un linguaggio comune, la possibilità di trasformare delle informazioni (per esempio degli impulsi elettrici) in azioni e quindi ci deve essere un linguaggio codificato. Perciò sia i nastri perforati, che i dischi magnetici che il calcolatore deve avere la possibilità di trasformare l’input, elettronico e per esempio elettrico, in movimento della macchina.
Slide: istruzioni segnali movimento CN *
Per cui una macchina a controllo numerico è costituita essenzialmente da:

un programma di istruzioni, che sono le informazioni codificate in forma numerica o simbolica, essenzialmente 1/0 (sistemi binari), quindi ad una certa quantità di dati corrisponde un’operazione (avanti, dietro, alzare, abbassare, ecc.);
un’unità di controllo che legge e interpreta il programma e lo converte in segnali, che amplificati, mettono in movimento gli organi mobili della macchina utensile.

Quindi alla base di una macchina utensile a controllo numerico devono esserci queste due strutture; uno è un programma delle istruzioni codificato e l’altro è il sistema che analizza queste istruzioni e consente di trasformarle in movimento macchina.
Slide: CNC
Andando avanti nell’evoluzione il sistema è sostanzialmente lo stesso; quello che cambia fra il CNC e il CN è l’uso di un microcalcolatore installato nella macchina utensile; siccome è un microcalcolatore noi possiamo cambiare il programma molto velocemente anche facendolo al di fuori, non c’è bisogno di stare lì dove c’è la macchina per cambiare manualmente il programma ma, essendo un calcolatore lo si può fare molto più flessibilmente.
Slide: CN CNC *
Ci guadagniamo in flessibilità perché mentre nel controllo numerico c’era la possibilità di svolgere qualche operazione, con il computer c’è la possibilità di programmarlo tutte le volte che vogliamo, di svolgere un numero maggiore di operazioni e quindi aumenta la flessibilità senza la necessità dell’operatore umano. Quindi alla fine abbiamo più programmi di lavoro.
Slide: DNC *
I DNC sono ancora più evoluti: sono dispositivi per il controllo e l’invio di programmi a più centri di lavoro non integrati dal punto di vista della movimentazione dei pezzi. Quindi seppur siamo ad un livello maggiore di automazione non abbiamo ancora raggiunto il massimo e quindi non possiamo parlare di sistemi flessibili di produzione perché c’è sempre l’handicap della movimentazione materiale, quindi flussi di informazioni si, flusso materiale no. Con un calcolatore centrale invia ai controlli delle singole stazioni di lavoro.
Slide: Sistema DNC
E vedete essenzialmente la differenza con quello di prima è che c’è un calcolatore unito ai calcolatori delle unità di macchine utensili a controllo numerico.
Slide: Gli attuali sistemi DNC
Gli attuali sistemi di controllo numerico diretto hanno un certo numero di macchine utensili, controllate da un elaboratore centrale, il quale provvede ad ottimizzare la ripartizione del lavoro sulle macchine. Quindi, la funzione è quella di arrivare all’ottenimento del prodotto con le caratteristiche, la qualità, i tempi che noi vogliamo, ottimizzando il lavoro delle singole macchine. Quindi essenzialmente, riceve le informazioni dalle varie macchine, le integra e poi dispone il lavoro delle singole macchine per arrivare poi all’ottimizzazione del processo di tutte le macchine stesse.
Slide: DNC
Il DNC si differenzia dai sistemi flessibili di produzione perché l’integrazione è di tipo informatico ma non di tipo meccanico (questa è la differenza sostanziale).
Slide: Controllo adattativo *
Fino ad adesso abbiamo parlato di controllo, sostanzialmente un insieme di elaboratori che scambiano informazioni e che forniscono informazioni alle macchine stesse. Il controllo adattativo è un passaggio ancora superiore: permette alle macchine di automantenersi, perché sono in grado di comunicare non solo secondo quella che è l’operazione che devono svolgere, secondo i programmi che hanno ricevuto ma anche di comunicare, per esempio, il loro stato, quindi evitare problemi, quindi per salvaguardare il macchinario stesso e per salvaguardare la produzione. Nel momento in cui ci sono dei problemi, sono in grado di comunicarlo e quindi gestire al meglio anche la qualità dei prodotti.
Slide: “Il controllo adattativo…” [MANCA TITOLO] *
Il controllo adattativo:

migliora la qualità della produzione;
aumenta la durata di alcuni organi della macchina utensile;
riduce la necessità di intervento da parte dell’operatore.

Quindi eliminiamo quelli che sono i blocchi fermi e i problemi di usura delle macchine e quindi il problema degli scarti, perché se una macchina non funziona produciamo prodotti non conformi.
Slide: I circuiti autocontrollati
Per poter avere un controllo effettivo e che funzioni c’è bisogno di avere i circuiti autocontrollati; non basta avere le istruzioni da fuori ma bisogna anche avere la possibilità che il singolo macchinario sia in grado di capire quello che sta succedendo e quindi autocontrollarsi. Per poter avere dei circuiti autocontrollati abbiamo bisogno di avere:

elaboratori elettronici;
organo sensoriale in grado di leggere e di capire che cosa sta succedendo.

L’organo sensoriale invia al calcolatore i dati che lui riesce a captare; l’elaboratore porta poi alla memoria quelli che sono i dati captati. La memoria poi ha un programma o ha un insieme di misure (che per esempio non devono essere superate), per cui poi c’è il confronto con la memoria: esiste un dispositivo di raffronto che mette insieme i dati che ha nella memoria di quello che dovrebbe essere, i dati del sensore, che è il sistema che permette di captare quello che veramente sta succedendo, li mette insieme, li confronta e poi la memoria impartisce le istruzioni per portare avanti il processo e queste istruzioni vengono date agli organi che poi effettivamente fanno il lavoro.
Slide: Evoluzione del controllo di processo
E vedete che anche in questo c’è stata un’evoluzione: si è passati da un “controllo di processo a livello manuale”, quindi c’era il processo e l’uomo guardava, per esempio l’avanzare dei pezzi, e si rendeva conto visivamente se c’era un problema o meno e quindi prendeva le decisioni. Poi sono stati introdotti “strumenti di registrazione e misura”, grazie ai quali l’uomo è facilitato nel capire se ci sono problemi o no e quindi nel decidere che cosa fare; se prima era esclusivamente visivo, adesso ha dei numeri e quindi è più facile raffrontarli con i limiti, però alla fine è sempre lui che prende le decisioni. Poi abbiamo il “controllo di processo automatico locale”, in cui l’uomo dà semplicemente i valori di riferimento però rispetto a tali valori esistono dei sistemi interni in grado di portare avanti il processo e di correggere automaticamente. Acquisizione ed elaborazione dei dati tramite l’operatore, il quale operatore dà semplicemente dei valori di riferimento; in base ai valori di riferimento i controllori automatici agiscono sul processo in modo tale che poi rispetto a quella che può essere la memoria (mediante comparazione) ci può essere la segnalazione d’errore. E poi ci sono i sistemi più sofisticati che sono quelli in “feed – back” o “feed - follower (?)” in cui essenzialmente in uno, quello che si vuole mantenere costante è per esempio una certa funzione di processo, quindi se ci sono delle variabili che cambiano il controllore fa in modo di cambiare ulteriormente le variabili per raggiungere quella funzione di processo. Oppure, nell’altro sistema, a seconda delle variabili lui aggiusta quello che era l’obiettivo iniziale con le nuove variabili, cercando di ottimizzare la realtà.
Slide: Tecnologie informatiche *
Adesso vediamo qualcuno delle tecnologie che fanno uso del calcolatore e che servono di supporto per l’automazione per la fabbricazione dei prodotti. Le tecnologie informatiche, che si servono del calcolatore e che servono per l’automazione in fabbrica, sono distinte a seconda della funzione specifica che svolgono durante il processo produttivo.
Per quanto riguarda l’area progettazione abbiamo il CAD, il CAE e il CAPP. “CA” vuol dire “Computer Aided”, quindi con l’aiuto del calcolatore; quindi siccome sono tutte tecnologie che fanno uso del calcolatore avranno CA e poi tutto il resto. “D” sta per “Design”, “E” “Engineering”, cioè ingegnerizzazione, poi CAPP significa “Process Planning” con l’aiuto del calcolatore, quindi ci aiuta a progettare il processo. CAD e CAE si riferiscono al prodotto, CAPP al processo.
Poi, per quanto riguarda la produzione avremo una tecnologia che si chiama CAP, che essenzialmente verifica l’avanzamento della produzione, e il CAM che essenzialmente è la produzione, la fase che si occupa di vedere come agiscono le macchine rispetto ai programmi.
E poi abbiamo tutta una serie di tecnologie che si occupano della gestione e controllo della produzione. Quindi avremo:

sistemi computerizzati applicati alle macchine;
sistemi flessibili di produzione;
due sistemi che si occupano di ispezione e “testing”, quello che generalmente prima si faceva o interrompendo o prelevando il tipo di prodotto, facendo una verifica per vedere se rispondevano, qui è tutto automatico; quindi tramite le tecnologie di “testing” e “inspection” durante il processo si è in grado di arrivare al prodotto di qualità;
MRP (Material Requirement Planning), ossia pianifica le richieste materiali; quindi se noi stiamo portando avanti un processo, ci dice in tempo reale se effettivamente abbiamo bisogno di ulteriori materie prime o se nei magazzini ci sono scorte sufficienti, quindi è in grado di gestire il flusso materiale.

Slide: Il flusso informatico
Ovviamente affinché ci sia l’automazione tutti devono collegarsi, interagire e scambiare informazioni. Per cui avremo la parte della pianificazione e controllo della produzione, la parte della progettazione, ingegnerizzazione del prodotto, i sistemi di produzione e di movimentazione. Quindi tutti e tre i sistemi che scambieranno informazioni in entrata e in uscita perché ovviamente il tutto deve essere coordinato, quindi sebbene le singole parti siano ottimizzate c’è bisogno di integrare.
Slide: Sistematizzazione
Quindi, quello che si arriva a fare è la sistematizzazione ovvero vedere il tutto come un singolo sistema. Per cui progettazione, produzione, mercato, rientrano a far parte di un singolo sistema e le varie parti si autoregolano per ottimizzare i singoli fattori delle singole funzioni per arrivare ad un unico sistema.
Slide: Uso del calcolatore nella fase di progettazione ed ingegnerizzaz. *
Iniziamo con la fase della progettazione. Abbiamo essenzialmente tre tecnologie informatiche fondamentali:

CAD: è una tecnologia molto importante, ormai è una tecnologia informatica a supporto bene o male di tutte le produzioni, esistono addirittura delle figure professionali che si occupano solo di CAD, “caderisti” credo si chiamino. CAD sta per “Computer Aided Design”, quindi il disegno: nel momento in cui abbiamo l’idea di un prodotto nuovo prima cosa da fare è mettere a punto il progetto, disegnarlo nei minimi dettagli; prima lo faceva il disegnatore, adesso esiste il computer che lo fa anche molto meglio e più velocemente. Realizza qualsiasi tipo di disegno tecnico, con tutte le indicazioni necessarie per l’esecuzione, lo fa mediante disegno bidimensionale e tridimensionale, quindi noi siamo in grado, per esempio, di calcolare i volumi o l’occupazione di spazio, vedere tutte le facce contemporaneamente e quindi analizzare un progetto “X” in tutti i suoi aspetti, per cui vedere da prodotto finito che cosa sarà e come si presenterà. In più analizza gli elementi finiti: l’analisi degli elementi finiti è molto importante perché è alla base di quella produzione modulare e della Group Technology che ci consentirà di avere una produzione flessibile.
CAE (Computer Aided Engineering): è in stretta connessione con il CAD, perché agisce sul disegno, cioè il progetto del CAD, andando a fare tutti i calcoli, tutte le analisi che si dovrebbero fare sul progetto finito materiale. Quindi invece di prendere il progetto, farlo diventare un prototipo e poi analizzarne lo stress, se deve essere un oggetto a contatto con altri materiali o essere soggetto a sollecitazioni, ecc…. fa tutto il computer, in modo tale ce alla fine noi sappiamo se quel prodotto è valido, a cosa può essere sottoposto, agli sforzi, ecc., quindi è tutto ben calcolato.
CAPP (Computer Aided Process Planning): è la pianificazione del processo produttivo migliore per ottenere quel prodotto. Se prima si faceva il disegno e si adattava il processo alla realizzazione del prodotto, adesso il computer, a seconda che io il prodotto lo voglio “così” o “così”, mi stabilisce tutto il processo: i macchinari, i materiali, come deve funzionare il processo stesso, i tempi…tutto, per avere quel prodotto che io ho calcolato col computer. “Individuazione di pezzi e cicli di lavorazione simili attraverso l’archiviazione con la Group Technology GT, rendendo possibile la produzione modulare”. Una delle funzioni fondamentali del CAPP è quella quindi di interagire con la progettazione, interfacciarsi con la produzione vera e propria e, una delle funzioni fondamentali, è quella di avere un database che mantiene tutti i dati della fase della progettazione, per cui poi alla fine ci consente di raggruppare i pezzi o insieme di pezzi, con dei codici, in modo tale che, in un periodo successivo,se dovrò fabbricare un prodotto che ha pezzi simili, io sarò avvantaggiato perché ho già le macchine e ho già memorizzato quel processo adatto a produrre quel prodotto.

Slide: Progettazione e IM   *
Essenzialmente nella produzione integrata avremo indubbiamente un’integrazione, innanzitutto nella fase di progettazione del prodotto mediante il CAD e il CAE.
Slide: CAD   *
Il CAD da essere uno strumento che serviva per fare i disegni meglio è diventato uno strumento fondamentale per pianificare ed organizzare tutto il processo; perciò al di fuori di avere disegni migliori, ridurre i tempi, ridurre il personale perché lo stesso lavoro invece di farlo 10 ingegneri lo fa un computer o invece di metterci 4 giorni ci mette 2 ore, ovviamente questo riguarda la progettazione. Però con il sistema più evoluto noi siamo in grado non solo di fare il disegno preciso, ma anche di calcolare una serie di altri parametri tra cui, per esempio, i costi riferiti a quel progetto: per esempio se serve un materiale invece che un altro tutto ciò che ne consegue è tutta prova. Quindi vedete che è uno strumento a supporto della produzione, assolutamente fondamentale.
Slide: Applicazione CAD
Per poter funzionare bene ovviamente il CAD deve avere delle banche di immagini ad accesso rapido a costi limitati, nonché periferiche per la stampa a colori di alta qualità. Per esempio, ultimamente il CAD è sempre più usato nell’industria tessile; cioè noi, tramite il CAD, siamo in grado di produrre tessuti che abbiano esattamente disegni che noi già sul computer siamo in grado di organizzare e vedere, a livello di distribuzione dei colori, dei vari materiali, per poter avere dei pezzi tutti uguali, di qualità superiore, che abbiano dei disegni anche particolari. Quindi lo si fa ormai con il CAD.
Slide: CAD   *
In merito all’area della progettazione, le tecnologie CAD hanno consentito di integrare le attività di calcolo e simulazione con quelle del disegno e di rappresentazione tridimensionale. Per cui il CAD sin dall’inizio ha avuto un grosso successo, è ancora in fase di evoluzione, perché vi ho detto si è partiti semplicemente da uno strumento di disegno per diventare poi uno strumento fondamentale di programmazione e organizzazione. C’è stato il grosso boom negli anni ’90 e adesso è diventato utilizzato pressoché in tutti i processi.
Slide: CAD/CAE   *
Tradizionalmente il CAD/CAE, o meglio l’integrazione fra il CAD ed il CAE, si riferisce esclusivamente alla fase di disegno del progetto, escludendo quelli che sono, invece, tutti i processi di decision – making, o tutto quello che riguarda la gestione reale del processo, tutto quello che può essere ad opera del manager. Questo però sta sicuramente cambiando perché oltre al disegno vengono inserite nuove variabili, tipo analisi dei costi, materiali, ecc. e man mano che si va avanti, per esempio con lo sviluppo dell’intelligenza artificiale, si è più in grado di integrare la parte della progettazione con la fase della produzione e quella della programmazione e del controllo in generale.
Slide: “In particolare il CAD…” [MANCA TITOLO]   *
Quindi diciamo che il CAD riguarda essenzialmente le fasi di:

disegno;
rappresentazione matematico – geometrica del progetto, quindi la modellizzazione, che ci consente di capire realmente alla fine quel disegno che cosa diventerà;
valutazione delle modifiche del progetto, quindi partendo da un progetto posso fare tutte le modifiche che voglio per vedere poi il prodotto finale migliore e sceglierlo;
archiviazione dei dati relativi alle fasi precedenti e di tutte le informazioni associate; quindi, ovviamente, avendo un database con tutte le modifiche che ho fatto per arrivare ai risultati che ho ottenuto, ogni volta che io farò una modifica o un prodotto nuovo, che prevede le stesse fasi e gli stessi percorsi, sarò avvantaggiato perché non lo farò più in quanto avrò già il computer che mi dice “guarda che queste cose le hai già fatte”.

Slide: CAD *
Quindi alla fine dal CAD, che utilizza da uno a più computer, avremo un archivio contenente i dati di progetto, a livello di caratteristiche, di dimensioni e anche di risposte, per esempio, alle simulazioni che noi abbiamo fatto sul disegno, e che potranno essere ripresi ogni qualvolta noi vorremo.
Slide: CAD
II progetti con il CAD vengono fatti mediante l’esplosione delle parti: supponiamo di avere un elemento complesso… supponiamo di voler produrre questa lavagna, il CAD mi consente di esplodere la lavagna, nel senso di farla diventare un insieme di pezzi, di linee, di reti di punti, sulle quali io posso lavorare per cercare di capire, per esempio, come questa lavagna, nel momento in cui la base va a finire sul tavolo, reagirà e quindi mi concentro su quel pezzo. Poi andrò a vedere gli altri pezzi, ne vedrò il comportamento, modificherò il materiale per vedere cosa succede e poi alla fine metterò tutto insieme e farò ottenere la lavagna.
Slide: “In generale le tecniche CAD…” [MANCA TITOLO] *
Ogni progetto viene portato avanti tramite:

disegno bidimensionale;
modellizzazione tridimensionale;
analisi degli elementi finiti; quindi, ogni singolo prodotto viene riportato sul computer come un insieme di elementi finiti, cioè un insieme di punti connessi da delle linee, delle maglie. Ovviamente quante più maglie, quanti più punti dello stesso pezzo facciamo, tanto più saremo in grado di valutare al massimo tutte quelle che possono essere le modifiche nel caso in cui quel pezzo è soggetto a sollecitazione. Una cosa è avere tutto il disegno e vedere che succede, una cosa è vedere nei minimi dettagli quello che può succedere a ciascun singolo pezzo. Questo ci serve non solo per capire come si comporta il disegno che noi stiamo portando avanti, ma ci consente anche di immagazzinare e di mantenere nella memoria ciascun singolo pezzo, perché alla fine se noi scomponiamo, esplodiamo, il nostro disegno in un insieme di pezzi piccoli e facciamo tutti i calcoli su tutti i pezzi e conserviamo nella memoria tutto quello che succede ai singoli pezzi, quei singoli pezzi potremmo unirli in miliardi di combinazioni per ottenere prodotti completamente diversi. Abbiamo però risparmiato un sacco di tempo e di soldi perché abbiamo già fatto tutti i calcoli sui singoli pezzi, abbiamo capito quale sia la macchina migliore per fare quel pezzo, quindi ogni volta che faremo quel pezzo sapremo essenzialmente già tutto.

Slide: Costruzione del disegno
Per cui la costruzione del disegno diventa una costruzione di parti e questo soprattutto per quanto riguarda i progetti di prodotti molto complessi che possono essere, ad esempio, le barche, gli elicotteri, gli aerei o qualsiasi cosa. Per esempio, il disegno delle palline da golf della Danlock (?), la quale per poter costruire un prodotto di elevata qualità, si è presa la pallina, l’ha scomposta in una serie di elementi finiti, e ha valutato per ciascun elemento, per esempio, il colpo punto per punto che cosa avrebbe comportato. Dopo che ha calcolato in ciascun punto l’eventualità del colpo subito, ha capito dove mettere le fossette e ha fatto la pallina. Quindi c’è tutto uno studio a monte grazie al fatto di avere esploso il progetto e quindi poter calcolare nei minimi dettagli quella che è l’interazione tra il prodotto e quello che se ne deve fare nell’ambiente.
Slide: Analisi degli elementi finiti (FEA)
Quindi si parte da un progetto e quindi si mettono dei dati, si prepara, nella fase di pre – processo, il modello, il modello viene scomposto mediante elementi finiti, viene poi applicato il processo di studio di questi elementi finiti; dopodiché vengono analizzati tutti i risultati ottenuti dall’analisi degli elementi finiti, per arrivare poi a quello che è il progetto finale migliore e si arriva poi alla costruzione del progetto finale.
Slide: Procedura FEA
E questa è sempre procedura degli elementi finiti tra cui si immettono inizialmente nel computer i parametri geometrici, le caratteristiche del carico che deve sopportare l’oggetto, le proprietà del materiale, le condizioni perimetrali, quindi tutto quello che può riguardare la vita dell’oggetto; dopodiché, nella parte pre – processo, si arriva sempre alla scomposizione e poi dopo aver capito il comportamento dell’oggetto si passa all’archiviazione dei dati e quindi a mostrare poi i risultati dell’analisi, tra cui, per esempio, vengono stampati i valori di sollecitazione, o la deformazione subita, per cui poi, alla fine, il disegnatore decide la cosa migliore da fare.
Slide: Il nuovo modo di produrre
Quindi, il CAD è alla base di un nuovo modo di produrre, secondo il quale i caratteri del prodotto finito svincolano da quelli dell’impianto per mezzo del quale esso viene ottenuto. Man man che andiamo avanti nell’automazione e aumenta la flessibilità, noi sganciamo il ciclo di vita del prodotto dal ciclo di vita degli impianti; non sono più gli impianti dedicati al singolo prodotto e siamo in grado di farlo perché, tramite il CAD, tramite l’analisi degli elementi finiti, tramite l’archiviazione dei dati dei singoli pezzi, noi siamo in grado di standardizzare i pezzi e non il prodotto e quindi non abbiamo bisogno di standardizzare il macchinario, ma semmai avremo bisogno di mettere insieme macchinari specifici per pezzi, i quali pezzi però possono essere i pezzi di qualsiasi prodotto. Quindi alla fine si progetta un catalogo di parti che possono essere combinate in vari modi; per cui alla fine otterremo una gamma di parti e la produzione non farà altro che decidere come inserire queste parti per fare un prodotto. Ovviamente questo nell’ambito di una serie di parti che possono interagire.
Slide: Tecnica produttiva moderna *
Quindi diciamo che la tecnica produttiva moderna riguarda:

il controllo rigoroso della lavorazione;
la coordinazione pianificata delle varie fasi produttive;
la standardizzazione delle parti.

Ovviamente se i macchinari agiscono contemporaneamente e fanno diverse parti e quello che vogliamo ottenere è una combinazione delle parti, per ottenere il prodotto che vogliamo dobbiamo fare in modo che il controllo sia massimo, l’integrazione sia massima fra le macchine che fanno pezzi diversi appartenenti a prodotti diversi.
Slide: Group Technology   *
Per cui il CAD ci porta a quella che viene definita la Group Technology, ossia la possibilità di gruppi di pezzi che costituiscono essenzialmente famiglie di pezzi che possono essere prodotti nell’ambito dello stesso processo produttivo. Quindi, i prodotti sono un insieme di parti; all’interno di famiglie di parti noi possiamo scambiare, combinare e fare prodotti diversi. Tutto questo ovviamente si ripercuote sul modo di organizzare la produzione, sul tipo di macchinari, sul tipo di percorso che devono fare le materie prime e i semilavorati, quindi è tutto un modo di organizzare la produzione completamente diverso. Il metodo CAD, grazie al fatto che consente un’archiviazione dei particolari, per tipologie, consente la preparazione di famiglie di pezzi, che possono essere poi archiviate e suddivise all’interno del database del CAD o perché, ad esempio, hanno forme e dimensioni uguali, o perché condividono le stesse tecnologie di produzione, sono soggetti ad un tipo di lavorazione simile        produzione di lotti appartenenti a famiglie di pezzi simili.
Quindi alla base della Group Technology c’è la scomposizione del prodotto; invece di avere la tradizionale scomposizione del processo seguendo il prodotto, come filone di unificazione, abbiamo invece la scomposizione del prodotto. Quindi cambia completamente il modo di concepire la produzione.
Slide: “Il sistema di codificazione…” [MANCA TITOLO]   *
Per poter ottimizzare tutto questo sistema della Group Technology (una volta che abbiamo fatto il progetto, abbiamo conservato i pezzettini, per poterli poi richiamare, per poter utilizzare il lavoro svolto) dobbiamo standardizzare, codificare, i pezzettini, perché se un domai voglio fare un prodotto che utilizza due o tre di quei pezzi dovrò richiamarli in maniera univoca. Allora è necessario un sistema di codificazione e identificazione dei pezzi, secondo il quale:

vengono identificati i pezzi e dati dei parametri;
vengono identificati all’interno di un gruppo;
vengono identificati come singolo pezzo per una singola cosa.

Slide: Es. Codificazione standard
Per esempio questo è un tipo di codificazione che permette, mediante dei codici numerici, di risalire al pezzo specifico (come i codici a barre); ci saranno dei numeri che corrispondo al gruppo, alla famiglia e così si identica esattamente il pezzo.
Slide: Tecnica produttiva moderna
Quindi diciamo che “nella tecnica moderna, l’intero ciclo produttivo ha subito una scomposizione in parti distinte, ciascuna delle quali è trattata come un concetto indipendente, che però deve essere controllato rigorosamente”. Alla fine bisogna conoscere in anticipo quello che poi sarà il prodotto, per ovviamente agire sulla gestione del processo.
Slide: Group Technology
Quindi la Group Technology (Tecnologia dei gruppi) permette non soltanto una riduzione dei tempi e un risparmio dei costi, ma soprattutto rende possibile l’attuazione della produzione modulare, con la quale è possibile contemplare le esigenze di standardizzazione, produttività e flessibilità. Fino all’avvento di questo modo di concepire la produzione si poteva essere flessibili ad alti costi o, generalmente, standardizzati a costi bassi. Per unire le due cose il modo migliore è organizzare una produzione di tipo modulare, quindi scomposizione del prodotto, non essenzialmente riferito al ciclo di vita del processo.
Slide: CAE; CAPP   *
Subito dopo il CAD, dopo che abbiamo fatto il nostro progetto, quindi in stretta connessione, subentra il CAE, che mi permette di fare tutti i test e di capire essenzialmente il comportamento di quel progetto; posso fare tutte le analisi che voglio evitando di costruire materialmente il prodotto, evitando i prototipi e spendendo meno. Dopo che ho fatto il progetto, ho capito tutto quello che può subire il mio progetto, inizio a mettere in pratica e quindi inizio a produrre. Per iniziare a produrre devo capire come produrre quel progetto, devo capire i macchinari da usare e a questo scopo interviene ugualmente il computer, le tecnologie informatiche, con il sistema CAPP, che vuol dire “Process Planning”, ossia a seconda di quello che è il progetto mi dà il miglior metodo di produzione. Quindi non è più a caso o deputato alla scelta dell’operatore, ma direttamente collegato con il prodotto c’è il processo migliore per ottenere quel prodotto e quindi ovviamente la qualità ne risente tantissimo.
Slide: CAPP    *
La pianificazione del processo assistita dall’elaboratore è una metodologia automatica che consente la definizione dei processi di lavorazione appropriati, delle macchine, degli utensili, delle attrezzature e della sequenza delle operazioni. Quindi sin dalla fase di progetto io so esattamente cosa devo fare, che tipo di macchine, come devono essere usate le macchine, che tipo di utensili usare, cioè tutto il mio processo è ben chiaro e definito, il tutto in funzione delle caratteristiche morfologiche e delle tolleranze richieste dal disegno del pezzo che io devo fare.
Slide: CAPP   *
In altre parole il CAPP tende ad ottimizzare la sequenza delle operazioni, i tempi, le fasi di lavoro e si preoccupa anche di capire come organizzare il processo, in relazione anche alle quantità di prodotto che io voglio produrre; quindi non solo mi ottimizza il processo per il progetto, ma a seconda anche di quanti di quei prodotti io voglio ottenere mi stabilisce i tempi, le macchine come devono agire, la velocità, la quantità di materiale da utilizzare, ecc. E’ essenzialmente integrato con la fase della progettazione. E’ possibile predisporre un programma con algoritmo per livellare le linee e conservare le “congiunzioni” (?); quindi a seconda delle richieste che possono cambiare ci possono essere anche dei programmi integrati che mi consentono di agire da monte a valle, per livellare le linee.
Slide: La progettazione di processo: CAPP   *
La progettazione del processo non è altro che la determinazione sistematica dei metodi attraverso i quali un prodotto viene fabbricato in modo economico e competitivo. Quindi siccome tutto è ottimizzato (materiali, macchinari, utensili, velocità e quantità) noi riusciamo ad ottimizzare il processo e quindi ottenere al massimo la produzione che noi ci siamo prefissati di ottenere.
Slide: CAPP
L’elemento indispensabile di integrazione tra l’area della produzione e quella della progettazione è appunto il CAPP; quindi il CAPP è una tecnologia che mi consente di integrare, che si interpone tra la progettazione e la produzione vera e propria. Consente il miglioramento delle tecniche di lavorazione e garantisce una maggiore conformità del prodotto finale alle specifiche tecniche.
Slide: Integrazione CAD/CAPP/CAM
Per cui il CAPP si pone come base fondamentale di intermediazione tra la fase di progettazione, quindi il CAD, e la fase della fabbricazione, avanzamento della produzione, quindi il CAM. Tramite il CAPP e l’utilizzo del database del CAPP, quindi in stretta relazione con il CAD e il CAM, il CAPP mi dà il piano di lavorazione, quindi mi stabilisce macchine, tempi, movimentazione, essenzialmente come dobbiamo fare la produzione. Fondamentale per questo sistema è il database di Production and Management Information System del CAPP.
Slide: Database di CAPP
E qui un modellino per farvi vedere quanto è complesso il database del CAPP, proprio perché deve integrare, interaire in tempo reale tra la progettazione e la produzione; quindi in tempo reale deve stabilire i piani di produzione rispetto a quelli che sono gli obiettivi, rispetto a quelli che sono gli ordini, rispetto alla movimentazione, rispetto ai progetti. Quindi deve:

dialogare con le fasi a monte, quindi con gli obiettivi di produzione iniziali;
capire come sta andando la produzione;
integrarsi, per esempio, con il CAD nel momento in cui c’è un progetto nuovo; in questo caso il database del CAPP va a richiamare, a interrogare l’archivio dei dati del CAD per vedere se il nuovo progetto ha dei pezzi che sono già stati prodotti e quindi andare a vedere, per esempio, quali sono i macchinari utilizzati per poi ottimizzare il processo. Tutto questo per dare un nuovo piano di produzione ed arrivare poi alla produzione vera e propria.

Slide: CAPP/GT (Group Technology)
I vantaggi dell’integrazione tra il CAP e la Group Technology sono:

la standardizzazione dei cicli e dei percorsi e quindi l’ottimizzazione dei processi;
la riduzione dei costi e dei tempi;
la riduzione e razionalizzazione di parti nel database, quindi ovviamente se una parte è stata già analizzata ed utilizzata, viene individuata e poi richiamata successivamente.

Slide: CAD CAM
Se l’obiettivo del CAD è quello di ottenere e memorizzare la configurazione tipica nell’archivio dei dati, il CAM, che diciamo è la tecnologia informatica successiva, si occupa della realizzazione del materiale e di quello che è stato il progetto, attraverso l’impiego integrato di sistemi di produzione automatizzati. Le operazioni eseguite dagli impianti di produzione automatizzati vengono chiarificate, gestite e controllate dal computer.
Slide: CAM   *
Ovviamente affinché la produzione possa essere automatica dobbiamo usare macchinari che siano in collegamento in rete, altrimenti ci fermiamo alla progettazione. Il CAM può essere definito come l’uso di sistemi informatici per pianificare, gestire e controllare il funzionamento di attività produttive. Quindi man mano che effettivamente il processo si svolge noi siamo in grado, tramite i calcolatori, di analizzare i dati, di interfacciarli con l’uscita e l’entrata e cercare di mantenere in collegamento tutte le tappe. Quindi il CAM è la determinazione tramite l’elaboratore delle modalità di fabbricazione dei prodotti e dei componenti progettati. Quindi, alla fine, l’utilizzo del CAD, CAE, CAPP e CAM che mi permette di raggiungere standardizzazione, produttività e flessibilità.
Slide: CAM (Computer Aided Manufactoring)
Diciamo che il CAM si occupa di pianificazione, gestione e controllo della produzione tramite il computer e può poi agire e quindi fare eseguire le operazioni, stabilite con il computer nella pianificazione, gestione e controllo, tramite l’utilizzo di macchine automatiche essenzialmente CNC.
Slide: CAD               NC                CAM   *
Il trasferimento delle informazione e quindi l’ottimizzazione del processo e per cui, alla fine, arrivare al processo automatico, richiede l’integrazione tra il CAD e il CAM e questo si può fare tramite l’uso di macchine a controllo numerico computerizzato.
Slide: CAM   *
Il CAM, a sua volta, può servire per due scopi:

CAM di monitoraggio e controllo del processo, quindi noi, tramite l’uso dei computer, dei calcolatori inseriti nelle macchine, siamo in grado, mediante la tecnologia informatica CAM , di controllare effettivamente il processo e rendersi conto di quello che sta succedendo;
CAM di supporto all’attività produttiva, ossia utilizzando il CAM off – line, cioè non inserito nel processo, ma un insieme di tecnologie informatiche (soprattutto di software) che ci consentono di pianificare e gestire la produzione e che poi, al momento opportuno possono essere utilizzati.

Gli elementi fondamentali che caratterizzano il CAM sono oltre alle macchine utensili CNC, i sistemi flessibili di produzione (FMS) e essenzialmente i robot, i quali robot ci consentono di mettere in collegamento i flussi materiali tra una macchina e l’altra. Oltre a questi elementi il CAM fa uso anche di altre tecnologie che sono il CAI e il CAT, ossia “Inspection” e “Testing”: durante la produzione, contemporaneamente, si fanno dei test per vedere se effettivamente i semilavorati, i prodotti, rispondono ai requisiti richiesti.
Slide: Integrazione CAD/CAM
Nel sistema di produzione integrato CAD/CAM si ha una trasformazione automatica dei dati relativi alle caratteristiche del progetto in istruzioni per macchina; è fondamentale avere dei linguaggi comuni fra la fase della progettazione e la fase della produzione, perché noi dobbiamo trasformare delle informazioni relative al progetto, che essenzialmente sono disegni, in operazioni macchina, quindi c’è necessità di mettere insieme le due fasi. Spesso questi linguaggi non sono comuni ed è difficile integrarle. Per esempio, in alcuni casi i disegni sono fatti in modo tale da poter essere facilmente letti dall’operatore, però dal sistema che segue non possono essere letti.
Slide: CAD + CAM          CIM   *
Per arrivare all’integrazione CIM abbiamo necessità di integrare le parti produttive, in particolare quelle di CAD e CAM, con un solo database per poter realizzare l’integrazione reale dei due.
Slide: CAD/CAM   *
Alla fine, con tutti questi sistemi, si cerca di ritornare alla situazione iniziale dell’artigiano che inventava quello che doveva fare, sceglieva i pezzi, sceglieva i materiali, fabbricava, controllava e vendeva il prodotto; era lui l’unico responsabile e sapeva bene come dovevano essere gestite le varie operazioni. Nel momento in cui si è avviata l’industrializzazione, la nascita della grande industria, con una serie di macchine automatiche, diventa sempre più complicato avere un’unica figura in grado di comprendere tutte le fasi; quindi, alla fine, lo scopo di tutte queste tecnologie informatiche, quello di integrare la fase della progettazione con la pianificazione della produzione, la fase del CAD/CAE con il CAPP e poi il CAM, serve per riportare quella che è la figura dell’artigiano in sistema fabbrica, però in senso automatico.
Slide: “I vantaggi […]” [MANCA TITOLO]
I vantaggi del sistema CAM sono:

alta produttività;
maggiore affidabilità;
versatilità delle macchine e dei prodotti;
incremento dell’efficienza;
prodotti di qualità superiore.

Slide: Vantaggi   *
Subito dopo il CAD/CAE/CAPP/CAM arriva il CAP: adesso siamo nella fase di gestione e controllo della produzione. Se siamo in grado di organizzare un processo, ottimizzato rispetto al prodotto e stiamo seguendo il processo, dobbiamo anche essere in grado di gestire la fase della pianificazione e del controllo, per esempio se cambiano gli ordini, se dobbiamo cambiare il mix, se dobbiamo cambiare il volume oppure se dobbiamo cambiare gli ordini rispetto alle materie prime, rispetto ai fornitori, quindi ovviamente ci de, ve essere un sistema, informatizzato, che si occupa della fase di pianificazione e controllo. Il CAP verifica l’avanzamento della produzione rispetto al programma e quindi, supponendo di avere un programma iniziale, per esempio se noi abbiamo stabilito di metterci 10 giorni e invece sono cambiati gli ordini e dobbiamo migliorare i tempi, abbiamo bisogno di rivedere un po’ il tutto. Oppure se inizialmente avevamo visto che ci volevano “X” quintali di materie prime, invece ci troviamo sfasati dobbiamo andare a modificare la produzione.
Slide: Programmazione della produzione   *
Quindi i sistemi di gestione della produzione, sia hardware che software, sono utilizzati per le funzioni gestionali specifiche dell’area della produzione: quindi programmazione della produzione, sia a livello macro (rispetto agli ordini, ai magazzini, ai tempi necessari perché arrivino le materie prime) sia a livello micro    (tipo come gestire la produzione giornaliera quindi per esempio la velocità e i tempi delle macchine); questo avviene sulla base di simulazioni complesse che tengono conto dei fabbisogni, delle priorità e delle capacità produttive. Quindi un sistema che deve conoscere bene i macchinari, le capacità dei macchinari, quanti uomini sono necessari per svolgere quel lavoro, i tempi necessari affinché le materie prime arrivino al magazzino, quanto tempo affinché vadano dal magazzino al processo, i tempi necessari affinché il prodotto sia ben confezionato, distribuito e arrivi al consumatore finale.
Slide: La gestione dei fabbisogni   *
Le tecnologie informatiche che si occupano della fase della pianificazione, controllo e gestione della produzione sono il CAP e i sistemi MRP di vari livelli.
MRP = Material Requirement Planning, ossia pianificazione nella necessità e nelle richieste di materiale: se noi ci siamo fatti l’organizzazione del processo, dobbiamo sapere in ogni momento se le materie prime ci sono o nel caso in cui, per esempio, non ci sono, quanto tempo ci vuole perché arrivino, perché ovviamente poi dobbiamo organizzare tutto il resto della produzione.
Abbiamo tre tipologie di MRP:

una controlla semplicemente le scorte, quindi si occupa della gestione del materiale;
poi abbiamo la gestione delle scorte e della programmazione, quindi prende in considerazione non solo le scorte ma le esigenze materiali, essenzialmente come sta evolvendo la produzione;
infine abbiamo il Manufactoring Resource Planning, che è un sistema di gestione ancora più avanzato che non si occupa soltanto dei fabbisogni e delle richieste del materiale ma prende in considerazione quelli che sono i fabbisogni delle capacità in genere, ossia macchinari, uomini, tutto quello che è necessario per arrivare ai prodotti finiti. Possiamo dire che l’MRP II non è altro che l’insieme di CRP + MRP I, ossia fabbisogno del materiale + rendicontazione e fabbisogno delle capacità, ossia alla fine la gestione di tutto.

La programmazione viene fatta a ritroso, conoscendo, ad esempio, la data prevista di spedizione del prodotto finito: io parto dalla conoscenza della data in cui il prodotto finito deve uscire dalla fabbrica, quindi a ritroso mi devo organizzare, sempre in maniera automatica (collegando tutti i software, mettendo in collegamento tutti i sistemi), la produzione, quindi i tempi, le macchine, i trasferimenti, ecc. Lo si può fare addirittura anche prendendo in considerazione il tempo che intercorre tra il momento in cui il prodotto esce dalla fabbrica e il momento il cui arriva all’utente, se per ho degli obblighi rispetto al mio cliente.
Per poter arrivare a un sistema tal fatto ho bisogno di conoscere perfettamente tutto quello che avviene all’interno del processo, quindi devo avere un insieme di informazioni precise e dettagliate su:

piano di produzione programmato e materiali necessari;
tempi necessari per ogni singolo stadio di montaggio;
tempo necessario per la fabbricazione dei singoli pezzi;
livello attuale delle scorte;
tempi necessari per prelevare dal magazzino tutti i pezzi;
tempi necessari per produrre ed assemblare tutti i pezzi;
centri di lavoro attraversati dai pezzi in lavorazione;
tempo di attraversamento cumulativo.

Se non siamo in grado di conoscere e integrare tutte queste informazioni non riusciremo mai ad avere la gestione completa del processo.
Così facendo si passa da una logica di tipo “push” a una logica di tipo “pull”: invece di partire dall’idea iniziale e arrivare al prodotto finito, si parte dal prodotto finito per risalire poi a quello che è il progetto iniziale, cercando di non avere scorte (se tutto viene fatto in maniera automatica e ben coordinata, noi siamo in grado di sapere che nel momento “x” il mio prodotto deve uscire dallo stabilimento, quindi a ritroso mi organizzo tutta la produzione in modo tale che una materia prima arrivi e venga usata senza che si creino delle scorte).
Tutto questo ovviamente richiede un impiego di dati ed informazioni assolutamente precise e integrate tra loro.

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE lezione n.3(a) 29/09/2005

SCARSITà DELLE MATERIE PRIME (slide 2° fascicolo pag. 26)
Il concetto della scarsità delle risorse è un concetto dinamico, è un concetto che dipende da vari fattori. Se parliamo delle risorse minerarie è stato notato che esistono dei meccanismi che riequilibrano la scarsità delle risorse nel lungo periodo. Subentrano una serie di meccanismi che, partendo dalla scarsità delle risorse, riescono invece ad aumentare la risorsa che era inizialmente scarsa. Essenzialmente questi meccanismi, che mettono in moto, ad esempio, l’utilizzo di nuove tecnologie, comunque di mezzi, ci permettono di aumentare lo stock iniziale attraverso il progresso tecnologico o il cambio nelle scelte dei consumatori o il modo di produrre le merci ( es. prima utilizzavamo il legno per fare il tavolo, ora utilizziamo la plastica, è iniziato a mancare il legno e abbiamo trovato un modo per produrre lo stesso oggetto, soddisfare gli stessi bisogni, ma utilizzare risorse diverse). Tutti questi nuovi meccanismi riequilibrano il sistema, però, dopo un lungo periodo. È un problema di lungo periodo, quindi, bisogna considerare che affinché possa avvenire un cambiamento è necessario avere un certo periodo di tempo entro il quale cambiare i processi di produzione, il modo di produrre o essenzialmente le materie prime, o prendere più di quella materia diventata scarsa grazie all’utilizzo di nuove tecnologie.
LE MATERIE PRIME
Le risorse rientrano in quelli che sono i cicli produttivi come materie prime. Le risorse o le riserve, che sono poi, queste ultime, quelle che realmente utilizziamo, vengono trasformate in materie prime nel momento in cui l’uomo opera dei processi e quindi trasforma in un qualche modo quelle che sono le risorse esistenti in natura in qualcosa di più facile da utilizzare, utile essenzialmente ai cicli produttivi, le porta in luoghi accessibili o le trasforma in modo tale che possano essere utilizzate, entrare come input all’interno dei cicli produttivi stessi. Quindi vengono trasformate in seguito a questa prima serie di trasformazioni in materie prime. Le risorse trovate in natura dopo qualche processo operato dall’uomo si trasformano in materie prime.
RISORSEàMATERIE PRIMEàMERCI
Il concetto di risorse e materie prime è sempre stato un concetto po’ confuso, nel senso che confondiamo le risorse con le materie prime. Le risorse naturali sono la fonte delle materie prime che mediante opportuni fattori di produzione vengono a loro volta trasformate tramite processi produttivi in merci. Le merci sono ciò che noi realmente utilizziamo, i prodotti. Ci sono una serie di fasi, di attività, che partendo dalle risorse attraverso le materie prime ci portano ad avere le merci,i prodotti, quello che noi utilizziamo come consumatori finali.
Per poter trasformare le materie prime in qualcosa di utile utilizziamo i fattori di produzione, che da un punto di vista economico classico sono capitale e lavoro. Per poter trasformare le risorse in materie prime e le materie prime in merci abbiamo bisogno di una determinata tecnologia.
SLIDE
Possiamo dire che il ciclo dei materiali, il ciclo delle materie prime è questo: le risorse vengono trasformate in materie prime attraverso una prima fase di attività che viene definita raffinazione, le materie prime a loro volta possono, già, essere prodotte, intese come merci (es. la petrolchimica è a metà tra l’industria di raffinazione e quella della produzione di materie plastiche; i prodotti della petrolchimica sono già prodotti e venduti come merce, che però di per se non hanno un significato come merce per i consumatori finali, perché sono materie prime che verranno poi utilizzate in altri cicli produttivi: sono esse stesse materie prime, ma allo stesso tempo merci.)
Le materie prime poi attraverso la produzione vera e propria si trasformano in prodotti finiti i quali poi ovviamente possono essere ulteriormente processati, lavorati per arrivare poi al prodotto finito. Una serie di fasi, di attività, ciascuna connessa con una tipologia di industria, con un tipo particolare di fattori produttivi. Quello che fino a qualche anno fa non rientrava in questo ciclo dei materiali è il ciclo dei rifiuti. Una volta che noi utilizziamo i prodotti, i manufatti, le merci queste poi si trasformano in rifiuti, che dovranno essere rIciclati. I rifiuti che non vengono utilizzati andranno a rifinire nella terre e eventualmente nei secoli riutilizzati.
IL SIGNIFICATO DI MERCE
La merce è un bene economico. Per essere un bene economico deve rispettare le condizioni di accessibilità, limitatezza e utilità. Le risorse sono beni economici e le merci sono beni economici che sono suscettibili di essere scambiate in operazioni commerciali, quindi hanno essenzialmente un valore e soddisfano i bisogni dell’uomo.
SLIDE
Per creare ricchezza non è soltanto fondamentale avere le materie prime, le risorse, ma è molto più importante avere la possibilità di utilizzarle, la possibilità di essere dotati delle fasi a valle, quindi non della prima trasformazione da risorse in materie prime, quanto più nella trasformazione di materie prime in prodotti finiti. I prodotti finiti sono quelli che hanno un valore economico, sono quelli che noi utilizziamo e che soddisfano i nostri bisogni e le nostre aspettative. Affinché si possa creare ricchezza oltre alle risorse naturali sono necessari capitali, impianti, tecnologie che sono in grado di trasformare queste risorse.
L’Italia è un tipico paese trasformatore, cioè l’Italia è povera di materie prime, cioè è povera di risorse di tutti i tipi, per cui prende le risorse sia energetiche sia materiali dagli altri paesi, è dipendente in tutto e per tutto dagli altri paesi. La ricchezza in Italia è solo quella di poter trasformare materie prime in prodotti finiti.
SLIDE
La maggior parte dei cicli produttivi partendo dalle materie prime si basano piuttosto su una quantità limitata di materie prime, di risorse, che fanno parte di pochi settori, dai quali, poi, verranno create ulteriori materie prime che andranno a costituire tutti i prodotti utilizzati normalmente. Grande importanza hanno i settori della petrolchimica e della carbonchimica, anche se oggi si parla solo di petrolchimica perché per motivi economici si è preferito utilizzare il petrolio come materia prima piuttosto che il carbone. Sia dal petrolio sia dal carbone possiamo ottenere idrocarburi, materia prima, per poi ottenere tutta una miriade di prodotti, dalla plastica, ai tessuti, alla gomma. Passare dal carbone al petrolio e dal petrolio al carbone è solo una questione di convenienza economica in un certo momento storico.
Un’altra parte di risorse fondamentali che poi sono alla base per tantissimi altri cicli produttivi sono quelli che derivano dall’ attività estrattiva, tutto ciò che si ritrova sulla crosta terrestre, tutti i minerali, i metalli che poi ci portano, ad esempio, alla produzione dell’acciaio.
A parte c’è l’industria agraria, un settore limitato per la produzione agricola e alimentare, che trasforma ciò che ci offre la natura per arrivare ai prodotti.
SLIDE
C’è una differenza, o meglio una classificazione delle risorse naturali, rinnovabili, non rinnovabili. È fondamentale ricordarci che tutti i paesi industrializzati hanno fondato il proprio sistema di produzione dei beni sulle risorse non rinnovabili sia come materie prime sia come risorse energetiche. I beni esistenti in natura rientrano nei nostri cicli produttivi, sono alla base dei nostri cicli produttivi, sia come fonte di materie prime, sia come fonte di energia. Essenzialmente, per avere una trasformazione, per ottenere i prodotti finiti abbiamo bisogno sia di materie prime che di lavoro,che viene trasformato in energia.
SLIDE
Per ogni paese industrializzato esistono delle materie che sono definite materie prime strategiche, perché sia da un punto di vista strategico, sia da un punto di vista materiale, rappresentano la base su cui è stato costruito poi tutto il sistema di produzione di questo paese. Le materie prime strategiche sono energetiche e non energetiche. Per quanto riguarda quelle energetiche sono il petrolio, il carbone, il gas naturale e l’uranio (alla base della produzione di energia da fissione nucleare). Per quanto riguarda le risorse non energetiche, la maggior parte di queste sono i metalli che poi rientrano a far parte dei catalizzatori che accelerano e rendono possibile i processi industriali (es. nel corpo umano i catalizzatori servono per fare avvenire il metabolismo e sono gli enzimi). I catalizzatori sono il platino, il titanio. Senza questi metalli non riusciremo a fare nessun tipo di processo produttivo, questi metalli rappresentano delle materie prime strategiche perché rientrano come base nella produzione di qualsiasi tipo di bene e di merci. Questi metalli sono una fonte di ricchezza notevole per quei paesi dove sorgono giacimenti o aree in cui è concentrata una certa quantità di questi metalli. Oggi, si cerca di recuperare il più possibile questi catalizzatori.
LA SOSTITUIBILITà TECNOLOGICA
Analizziamo ora il concetto di sostituibilità delle risorse, che poi diventano materie prime. È un concetto fondamentale perché è in stretta connessione con quella che può essere la scarsità delle risorse stesse. Tanti teorici cercano di capire fino a che punto sia possibile sostituire le risorse, le materie prime. Nel settore minerario, il progresso tecnologico è solo una di quelle variabili che spiega la possibilità di aumentare la quantità delle risorse stesse, man mano che va a avanti la tecnologia noi siamo in grado di recuperare sempre più risorse. Questo non è l’unico meccanismo che ci permette di risolvere il problema.
Nel momento in cui una risorsa diventa scarsa subentrano quei famosi meccanismi tra i quali ci può essere o il risparmio di quella risorsa stessa (e in questo interviene ancora la tecnologia, tipo se noi siamo abituati a produrre il foglio di carta utilizzando 100 metri cubi di acqua e l’acqua diventa scarsa può succedere che inventiamo una tecnologia che per produrre il foglio di carta ne utilizza 50 metri cubi, quindi alla fine la scarsità della risorsa è cambiata, ma non perché la risorsa è aumentata in quantità, ma perchè la tecnologia ci ha consentito di risparmiare la risorsa stessa) oppure un altro meccanismo per risolvere il problema della scarsità delle risorse è quello della sostituzione della risorsa con un’altra, se la prima diventa scarsa.

LA SOSTITUIBILITà

Oggi l’uomo è sempre più in grado di agire, di sostituire, tutto ciò che vuole con altro inventato da sé, tramite l’utilizzo della conoscenza, l’utilizzo della scienza e l’utilizzo della tecnologia e tutto quello che può essere il progresso scientifico e tecnologico. La sostituibilità può verificarsi:

tra merci uguali;
tra merci diverse;
tra fattori di produzione;
nell’ambito dello stesso fattore.

Oggi, l’uomo è in grado di sostituire tra i vari fattori di produzione, quindi nei processi oppure è in grado di soddisfare gli stessi bisogni e ottenere gli stessi vantaggi con merci diverse o cambiando le materie prime. L’uomo, ha un’ampia possibilità di scelta nel momento in cui dovesse scarseggiare una risorsa, è riuscito in qualche modo a trovare la possibilità per sostituirla.
La sostituibilità può essere riferita o tra merci uguali però fatte con metodologie diverse, (es. supponiamo che noi dobbiamo produrre un foglio di carta con una tecnologia lo produciamo con 100 metri cubi di acqua e con un’altra tecnologia ne utilizziamo 50, alla fine produciamo lo stesso foglio di carta, ma ciò che cambia è il modo di produrre) oppure tra merci diverse ottenute con processi diversi che però hanno lo stesso uso (es. supponiamo che noi non abbiamo la possibilità di produrre il foglio di carta, ci inventiamo, per dirvi, la lavagna, per poi alla fine soddisfare lo stesso bisogno, quello di scrivere).
Tra fattori di produzione, in un certo processo, abbiamo la possibilità di cambiare o concentrarci su tecnologie che utilizzano più capitale e meno lavoro o viceversa, oppure nell’ambito dello stesso fattore di produzione noi abbiamo una certa capacità di sostituzione. Tutto ciò ci aiuta a controbilanciare quello che può essere la scarsità delle risorse naturali.
SLIDE
Altre alternative per venire incontro alla problematica della scarsità delle risorse naturali sono o quella di agire su processi e tecnologie oppure quella di modificare le attitudini dei consumatori, è fondamentale indirizzare i comportamenti degli utenti finali per evitare di arrivare a problemi derivanti dalla scarsità delle risorse.
SOGLIA DI SOSTITUZIONE
Nel momento in cui dobbiamo sostituire una risorsa con un’altra dobbiamo anche tener conto di una serie di altri aspetti che determinano la convenienza o meno a sostituire una risorsa con un’altra. Si parla di soglia di sostituzione nel senso che ci sarà un momento in cui la risorsa sarà scarsa e nel frattempo subentrano delle altre risorse che potrebbero sostituire quella risorsa stessa, però non è detto che nel momento in cui vengono fuori queste risorse alternative sia conveniente, poi, sostituire veramente la risorsa divenuta scarsa. Ci sarà un momento che viene definito la soglia di sostituzione che è il momento in cui diventa conveniente da un punto di vista economico passare da quella che era la risorsa che era divenuta scarsa alla risorsa nuova per produrre lo stesso tipo di merce.
SLIDE
Oggi, con lo sviluppo tecnologico siamo in grado di sostituire tantissime materie prime, che invece tradizionalmente erano usate solo per determinati scopi. Questo perché ci sono alcune risorse che sono divenute scarse e si è cercato di sostituirle. Oggi, siamo nella fase in cui possiamo, per esempio, sostituire i metalli che fino a qualche tempo fa era impossibile sostituire, poiché ciascun metallo era finalizzato a determinati scopi, con altri metalli, altre materie prime che, ad esempio, hanno una durata nel tempo molto più lunga di quella prevista per i metalli che stiamo usando.
Ci sono una serie di sostituti quali le materie plastiche, che stanno entrando a far parte di tutti i prodotti, in tutti i processi e stanno sostituendo tutte le materie. Tutto questo può essere fatto grazie all’innovazione tecnologica che ha consentito di migliorare sempre più la qualità della materia prima e quindi ottenere dei prodotti sempre più vicini a quelli che erano originariamente ottenuti con le materie prime scarse.
EFFETTI DELL’INCERTEZZA
Rispetto all’arrivo di un possibile sostituto della materia prima, che sta per diventare scarsa, ci possono essere due tipi di atteggiamenti, questo perché siamo di fronte ad un’incertezza sui tempi sia dell’esaurimento delle riserve, sia della scoperta di sostituti (cioè un’incertezza che non ci dice quanto potrà durare la mia risorsa divenuta scarsa nel momento in cui subentra un’eventuale altra risorsa):

da una parte, i ritmi di estrazione possono essere accelerati per evitare che un sostituto “prematuro” renda invendibile la materia prima ancora estraibile dalla miniera, (per paura che la risorsa nuova sostituisca la risorsa stessa mettiamo in atto tutti quei meccanismi che ci portano poi ad avere più risorse di quella che avevamo prima);
dal’altra se capiamo che i tempi di sostituzione di quella risorsa con un’altra sono molto lunghi e che quella risorsa è semmai alla base di tutti i cicli produttivi non possiamo permetterci di utilizzarla ancora più del necessario, per cui rallentiamo i ritmi di estrazione, per evitare l’esaurimento prematuro della riserva, e quella risorsa continua ad essere pressocchè scarsa.

L’OTTIMISMO TECNOLOGICO
Nel mondo in cui viviamo abbiamo la possibilità di sostituire le risorse, utilizzando la scienza, investendo capitale e mettendo a punto processi, tecnologie, invenzioni in modo da consentirci di sganciarci dalle risorse ritenute scarse. L’ottimismo tecnologico è essenzialmente questo, cioè si dà il potere alla tecnologia di risolvere qualsiasi tipo di problema. Diciamo da un certo punto di vista, ci sono stati casi nella storiche che hanno dimostrato essere vero questo principio, es. il sostituire materie prime diverse che prima non era possibile sostituire. Il problema reale è quello dei tempi.
SLIDE con esempi in cui si notano i minerali più utilizzati e la loro possibilità di essere sostituiti oggi con vari sostituti esistenti che possono rientrare in vari cicli produttivi. Per ciascun tipo di metallo, minerale, materia prima non è che possiamo sostituirli al 100%, ovviamente dipende da come sono fatti i prodotti e dai processi produttivi che utilizziamo.
I sostituti per lo più sono le materie plastiche derivate dal petrolio. Esistono però dei metalli, tipo il piombo, che entrano a far parte di accumulatori, batterie di alcuni determinati processi che oggi non sono sostituibili. Ovviamente, anche se ci inventiamo nuove tecnologie e nuovi processi, esistono determinate materie prime che nel momento in cui divengono scarse, creano il caos (perché noi sappiamo fare certe cose solo con quelle materie prime).
SLIDE
È stato dimostrato che l’ottimismo tecnologico è vero sul lungo periodo, perché nel momento in cui una risorsa diventa scarsa, noi ci dobbiamo inventare la materia prima alternativa o ci dobbiamo inventare in modo completamente nuovo tutta una serie di attività, processi produttivi, macchine. Questo ovviamente non lo possiamo inventare dall’oggi al domani ci sono dei tempi che eventualmente devono essere rispettati.
La critica che viene fatta a questa visione dell’ottimismo tecnologico è quella che ci possono essere dei problemi improvvisi, dati dall’ambiente, dal contesto in cui si opera, dal mettere a punto dei processi nuovi, per i quali la tecnologia non ci può aiutare, perché i tempi sono molto più ristretti rispetto a quelli che invece sarebbero necessari per mettere a punto le tecnologie nuove. Es., con la guerra in Iraq ci si ritrova all’improvviso a dover fronteggiare delle situazioni di mancanza di petrolio che niente hanno a che vedere con lo sviluppo tecnologico.
SLIDE
I paesi industrializzati danno molta importanza alla visione dell’ottimismo tecnologico.
L’effetto della scarsità di una risorsa su un paese industrializzato, su un paese in via di sviluppo o sottosviluppato è decisamente diversa. Nei paesi industrializzati la tendenza è quella a sostituire la risorsa divenuta scarsa con una materia prima nuova, nei paesi in via di sviluppo vengono messe in moto una serie di attività per cui se la risorsa diventa scarsa si fa in modo di migliorare la tecnologia, il processo affinchè quella risorsa possa diventare non più scarsa, si cerca cioè di far qualcosa per aumentare quella risorsa divenuta scarsa.
SLIDE
Oggi la tecnologia fa sempre più uso della scienza, il progresso tecnologico avanza continuamente e oggi l’uomo ha continuamente la capacità di inventare quello di cui ha bisogno.
PROGRESSO E DIMINUZIONE DI INTENSITà FATTORIALE
Una tendenza che in questi ultimi anni è abbastanza chiara e visibile, soprattutto nei paesi industrializzati, è quella della diminuzione dell’intensità fattoriale, cioè la capacità del processo tecnico di economizzare la quantità di risorse naturali necessaria per l’unità di prodotto finale (si cerca di diminuire la quantità di materia prima in fattori che rientrano nella produzione per ottenere un’unità di prodotto).
Nelle società più industrializzate quello che conta è il servizio, il soddisfacimento dei bisogni e di quello che noi vogliamo. Quindi tutta la tendenza evolutiva che riguarda l’organizzazione dei processi, che riguarda la produzione, sta andando verso la diminuzione dell’intensità fattoriale.
Se noi siamo in grado di ridurre l’intensità di fattori utilizzati per ciascuna unità di prodotto che dobbiamo ottenere, ovviamente siamo anche in grado di risparmiare le risorse ritenute scarse.
Se da una parte i paesi industrializzati hanno la “capacità” di sostituire le risorse divenute scarse, dall’altra grazie al progresso tecnologico sono in grado di conservare le risorse, perché sono in grado di produrre beni che soddisfano gli stessi bisogni però utilizzando meno risorse.
DEMATERIALIZZAZIONE
La DEMATERIALIZZAZIONE è essenzialmente la quantità di materia prima che rientra in ogni prodotto. Es. per appoggiare un libro, a noi non interessa un tavolo fatto di legno con una certa quantità di risorsa, ma a noi interessa un supporto anche di un materiale composito innovativo sottilissimo con un peso irrisorio rispetto a quello di legno ma che soddisfa la stessa funzione, quella di appoggiare il libro.
Quello che interessa è la funzione, non è più il prodotto di per sé, la materia prima che rientra nel prodotto, a noi interessa soddisfare i nostri bisogni.
Si è quindi passato da un’industria del prodotto a un’industria della funzione in cui grande importanza hanno i servizi. Nel processo produttivo ciò che vale non è la quantità di risorsa naturale impiegata, ma il “servizio” che essa rende ai fini di ottenere un bene finale con determinate caratteristiche.
SLIDE
Es. delle automobili -settore da sempre all’avanguardia per quanto riguarda l’applicazione di materiali innovativi- si è cercato di sostituire i materiali tradizionali a base di metallo che sono molto pesanti con materiali molto più leggeri che avessero la stessa sicurezza e potessero essere utilizzati allo stesso modo. Questo perché se l’auto pesa molto i consumi sono superiori quindi l’efficienza è minore, se noi vogliamo far risparmiare carburante e vogliamo avere automobili sempre più efficienti è necessario alleggerire il prodotto stesso. Dal ’75 a oggi per ciascuna auto si è risparmiato ben 400kg semplicemente cambiando materiali.
Molti settori hanno la priorità di cercare di cambiare i materiali per ottenere le stesse funzioni ma con una quantità materiale minore.

CICLO PRODUTTIVO ( vedi il 3° fascicolo di slide)
Quindi, abbiamo parlato di risorse naturali, abbiamo detto che le risorse vengono trasformate in materie prime, le materie prime vengono trasformate in merci attraverso i processi produttivi. Quindi i processi produttivi non sono altro che quell’ insieme di attività, di processi (i processi comprendono una serie di attività) che trasformano le materie prime in beni finiti. Ovviamente dal punto di vista economico il valore del bene finito è superiore rispetto a quello della materia prima.
SLIDE (grafico n.1 in allegato)
Generalmente nei processi industriali non si ottiene mai il 100% di prodotto finito, di ciò che vogliamo ottenere. Quindi se mettiamo 100 di materie prima non otterremo mai 100 di prodotto finito, questa è purtroppo una legge naturale che si cerca di combattere da quando hanno inventatato i processi produttivi, purtroppo non si può far nulla. C’è sempre una quantità di materie prime sotto forma di scarti o di rifiuti o, bene che vada, di sotto prodotti o co-prodotti. La differenza tra sottoprodotti, co-prodotti e scarti è sempre nel valore e in quello che può essere l’utilizzo finale di quello che noi abbiamo ottenuto trasformando. Se durante un processo produttivo abbiamo ottenuto merci di ugual valore verranno chiamati co-prodotti.
LA PRODUZIONE
La legge dell’entropia si ha quando si trasformano le risorse in materie prime, le materie prime in merci.
Da un punto di vista economico la produzione è l’attività diretta ad ottenere, in termini di valore, un output superiore agli input (il valore aumenta), da un punto di vista fisico, cioè ciò che riguarda la trasformazione della materia, il valore diminuisce. La diminuzione del valore si ha in quanto le risorse naturali non sono altro che uno stock di quelle possibili, che poi diventano materie prime ordinate, cioè facili da utilizzare. Nel momento in cui poi le materie prime vengono inglobate, trasformate e diventano, poi, prodotti finiti alla fine vengono estrapolate dal contesto naturale, quindi si dissipano nell’ambiente, perché ovviamente i prodotti finiti, poi, diventano rifiuti, quindi in parte rimangono così, nella migliore delle ipotesi in parte vengono riutilizzati, cioè vengono a far parte dello stesso ciclo produttivo o in altri ( questa è la tendenza attuale). Alla fine si ha un aumento del caos.
Questa è la legge dell’entropia che è una legge fisica che viene applicata ai processi produttivi, per cui piuttosto di avere un qualcosa di ordinato con un valore elevato, otteniamo un qualcosa di assolutamente disordinato con un valore non elevato. Nell’eventualità in cui noi volessimo, poi, prendere i rifiuti o i prodotti a fine vita e farli ritornare in materie prime dobbiamo investire in energia, lavoro, e capitale.
Alla fine l’unica cosa che veramente conta è la disponibilità di energia, perché se noi disponiamo di tanta energia possiamo anche andare a recuperare quelle materie prime che sono state disperse nei prodotti finiti. Oppure se noi abbiamo energia, energia, vuol dire, capitale e lavoro, possiamo recuperare materie prime che sono molto diffuse nell’area e nell’acqua di mare, ad esempio. Es. nell’acqua di mare ci sono tanti elementi che noi utilizziamo normalmente, però non è che noi utilizziamo l’acqua di mare come materie prima ci verrebbe a costare tantissimo in termini sia economici sia di impiego di energia, di processi per l’utilizzo della tecnologia, quindi quegli elementi non gli utilizziamo. In caso noi avessimo tanto capitale e tanta energia, cioè capacità di compiere lavoro potremo andare a recuperare essenzialmente le materie prime ovunque, quindi andare contro quella che è la legge dell’entropia che invece è la legge fisica.
SLIDE
L’energia, il compiere lavoro, è indubbiamente uno dei fondamentali input, cioè entra nei processi produttivi.
Anche per quanto riguarda il discorso dell’energia possiamo fare un ragionamento simile a quello della scarsità delle risorse, nel senso che processi produttivi diversi, materie prime diverse utilizzano quantità di energie diverse per ottenere, poi, il bene finito. Quindi se noi mettiamo a paragone quella che è la quantità di energia necessaria –espressa in termini di tonnellate di petrolio equivalente- per ottenere una unità di materiale plastico, o di acciaio, o di rame, vediamo che c’è una grossa differenza.
Se il mio intento è quello di risparmiare energia perché non ho le fonti, non ho il capitale necessario da investire per utilizzare tanta energia, posso anche decidere, per esempio, se me lo consente il prodotto che io devo andare a produrre, di sostituire una materia prima con un’altra. Quindi il problema della sostituzione non è soltanto riferito alla scarsità delle risorse, ma anche a quelli che sono gli input che io devo usare per ottenere poi lo stesso prodotto.
SLIDE
Esistono settori industriali che sono tradizionalmente definiti energivori, cioè sono mangiatori di energia, ossia per trasformare le materie prime in prodotto finito con un valore aggiunto del prodotto finito anche basso, utilizzano tantissima energia, sottoforma di calore, di energia elettrica che serve per muovere i macchinari, quindi per fare la trasformazione. Es. il cementificio. Il cemento è un prodotto con bassissimo valore aggiunto però se noi andassimo a vedere quanta energia viene consumata per ottenere il prodotto finito, ci renderemo conto che in effetti c’è una certa disparità di valore tra quello che noi consumiamo e quello che poi noi otteniamo. Esistono dei settori ad alta intensità energetica per la quale il consumo di energia in termini di valore è superiore al 15% del valore della marce stessa e di quello che viene utilizzato per la merce stessa.
SLIDE
In questo periodo si sta cercando di agire tantissimo nel campo dell’EFFICIENZA ENERGETICA. Se si va ad analizzare la maggior parte dei processi produttivi e andate a fare una valutazione di quelli che sono stati i cambiamenti vedete che tantissimi sforzi, investimenti, attività di ricerca sono finalizzati a cercare di ottenere la stessa cosa utilizzando meno energia. Come si fa? Ad esempio, cambiando o utilizzando meno i macchinari, cambiando le materie prime, cercando di ottenere le stesse cose con sempre meno consumo di energia.
L’efficienza energetica è, oggi, la tendenza fondamentale nell’evoluzione del processo produttivo.
Quello che nella maggior parte dei casi rimane essere il problema per cui queste soluzioni tecnologiche non vengono utilizzate sono i costi. Si cercano le soluzioni tecnologiche per risparmiare energia con costi compatibili con la produzione stessa. Sinceramente nei settori ad alta intensità energetica esistono soluzioni tecnologiche che ci permettono di farlo, purtroppo da un punto di vista dei costi, questi sono ancora talmente elevati che poi alla fine non vengono utilizzate.
Poi ci sono dei settori a media intensità energetica che quindi hanno un consumo di energia intermedia e poi ci sono settori a bassa intensità energetica.
Una tendenza attuale che ormai è rimasta in tutti i cicli produttivi è quello di recuperare il calore. Tutti i cicli produttivi hanno una fase per cui si sprigiona il calore, che se viene rilasciato nell’ambiente diventa un rifiuto, uno scarto, una perdita (energia che una volta utilizzata va sprecata), invece oggi ci sono tantissime tecnologie, i processi produttivi sono studiati in modo tale che ci sia un recupero del calore, recupero vuol dire che del 15% di quell’energia che noi dovevamo utilizzare, il 3%,4%,5%,10% la riutilizzeremo prendendo il calore che noi altrimenti avremmo buttato in atmosfera come rifiuto. Quindi una grossa fetta del progresso tecnologico rientra nel RISPARMIO ENERGETICO, nell’efficienza. Es. una innovazione di prodotto è la lampadina a bassa intensità energetica.
IL PROCESSO PRODUTTIVO ( vedi grafico n.2)
Possiamo schematizzare un processo produttivo,meglio un processo in grado di trasformarmi gli input in output. Gli input fondamentali in tutti i cicli produttivi sono le materie prime, il lavoro, il capitale investito in modo da ottenere la tecnologia, quindi i macchinari, e l’ energia. Gli input sono utilizzati per ottenere i prodotti, quelli che mi danno il valore, anche se insieme ai prodotti poi ci sono i rifiuti.
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Ciascun processo produttivo, poi, è costituito generalmente da una serie di fasi, ciascuna delle fasi utilizza a sua volta gli stessi input, materie prime, energia, capitale e lavoro, per ottenere, alla fine output, prodotti, per es, semilavorati, per poi ottenere gli scarti di lavorazione.
INPUTS-OUTPUTS
La trasformazione di input in output è condizionata ovviamente dall’acquisizione di input esterni (e quindi ci deve essere un collegamento con chi fornisce le materie prime), dalla disponibilità di risorse interne al sistema, (quindi gli uomini, le tecnologie e il capitale che sono il processo, quindi dalla nostra industria), e poi dagli output, quindi i prodotti e i servizi che devono essere comprati o che devono servire a qualcuno, perché altrimenti il processo produttivo si ferma.
IL PROCESSO PRODUTTIVO
Il processo produttivo si AUTOMANTIENE se esistono delle componenti interne al sistema che assicurano il processo di trasformazione stesso, delle componenti esterne che lo motivano (i clienti finali che danno una ragione per fare la trasformazione) e che lo alimentano (i fornitori che devono essere pronti a ricevere l’ordine).
LA PRODUZIONE
Ciascun tipo di processo produttivo può essere studiato da un punto di vista tecnico e da un punto di vista economico, ovviamente la tecnica è alla base del processo economico, che poi mi da il valore.
Ciò che trasforma realmente le materie prime in prodotti finiti è il progresso tecnico. Da un punto di vista tecnico, fisico, ci sono i materiali, le prestazioni nel caso in cui quello che otteniamo è un servizio e non i prodotti. Ricordiamoci che oggi siamo passati da prodotti costituiti da materia a quelli che è la società di servizi, quindi alla fine quello che noi vogliamo è semplicemente soddisfare i bisogni. Per cui i beni propriamente detti sono non solo i beni materiali, ma anche quelli immateriali, i servizi. Quindi i processi di trasformazione, in maniera allargata, possono anche essere riferiti a quelli che sono le erogazioni di servizi, le prestazioni che diventano servizi.
Il processo fisico à uomini, tecnologie e capitale
La differenza con il processo economico è che nel processo economico, quello che ci interessa, è avere un output superiore agli input a livello economico.
SISTEMA DI PRODUZIONE
Il sistema di produzione in senso stretto è il sistema che consente lo svolgimento del processo di produzione (tutto ciò che serve per far avvenire il processo produttivo).
Il processo produttivo è la trasformazione.
Un sistema di produzione in genere è costituito dall’intreccio di due sottosistemi:

un insieme di mezzi e di unità che mi determinano la trasformazione fisica della materia prima in prodotto
un complesso di mezzi che mi assicurano il flusso delle materie prime, dei semilavorati o dei componenti nel processo produttivo, fino al completamento del prodotto finito.

SISTEMA DI PRODUZIONE
Ovviamente perché questo processo di produzione funzioni ci devono essere flussi in entrata che sono gli input di produzione, flussi in uscita che sono gli output di produzione e poi un sistema di comunicazione che collega tutto ciò che c’è prima , tutto ciò che c’è dopo e all’interno del sistema stesso. Senza la COMUNICAZIONE non possiamo fare la trasformazione non possiamo portare avanti il processo.
IL SISTEMA PRODUTTIVO (vedi grafico n.3)
Il sistema produttivo può essere schematizzato in due modi diversi. O può essere inteso come sistema produttivo in senso stretto, ossia combinazione di fattori di produzione, essenzialmente capitale e lavoro, in una certa combinazione tecnologica per ottenere il valore economico oppure il secondo schema prende in considerazione non solo i fattori di produzione che vengono trasformati in valore economico, ma prende in considerazione anche la comunicazione e l’interrelazione tra il sistema di produzione e quello che c’è fuori, prima e dopo. E prende in considerazione anche i rifiuti.
MERCI AD UTILITà NEGATIVA
I rifiuti vengono considerate merci ad utilità negativa, perché invece di trasformare le materie prime in un qualcosa che abbia valore economico maggiore (prodotto), le materie prime si trasformano in qualcosa che ha un valore economico inferiore (rifiuto), perché costa tanto potercene disfare.
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Il sistema produttivo tradizionale è semplicemente la trasformazione input-output in grado di poter produrre un valore economico. Oggi, dobbiamo avere l’accortezza di considerare il sistema produttivo allargato, cioè integrato nell’ambiente in cui viviamo e quindi considerare tutti i vincoli e le problematiche legate agli input, quali le risorse naturali (acqua, aria, suolo, energia) e quelli legati agli output ( prodotti e rifiuti).
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I RIFIUTI INDUSTRIALI. Tutte le trasformazioni hanno dei rifiuti, esistono una serie di rifiuti che si trovano nella maggior parte dei processi di trasformazione e sono rifiuti solidi, gassosi, liquidi che vengono generalmente detti reflui. Esistono quindi dei rifiuti propriamente caratteristici delle attività industriali.
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Sempre seguendo il trend del momento, cioè quello di considerare il sistema di produzione allargato, tutti i nuovi cicli produttivi, quindi l’evoluzione tecnologica, danno importanza agli scarti. In che senso? Nel momento in cui noi dobbiamo produrre un foglio di carta e abbiamo due tecnologie differenti per produrlo, tra le variabili che dobbiamo considerare per scegliere una tecnologia o un’altra c’è quella di andare a vedere che tipo di scarti produce.
Premesso che gli scarti, i rifiuti, ci sono comunque e che sono delle perdite, non sempre ci conviene utilizzare la tecnologia che produce meno rifiuti, scarti. Non è solo una questione di quantità, ma di qualità. È più conveniente utilizzare un processo che produce più rifiuti, ma che quei rifiuti possano essere più facilmente riutilizzabili, integrati semmai come materie prime in altri processi produttivi. Bisogna calcolare non solo quanti scarti, ma anche che tipo di scarti si producono. Quindi, a monte, dobbiamo inventarci i prodotti e i modi di fare i prodotti in modo tale che arriviamo a fare questo risultato.
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Una delle concezioni dei moderni cicli produttivi è quello di creare contemporaneamente più merci, perché nel momento in cui questi scarti non sono considerati scarti da prendere e mettere in discarica, ma sono considerati scarti riutilizzabili come materie prime di altri cicli produttivi, noi facciamo in modo da far combaciare tutte queste necessità e utilizziamo delle tecnologie o organizziamo i nostri cicli produttivi in modo tale che contemporaneamente produciamo più merci. Quindi non ci focalizziamo solo sul foglio di carta e degli scarti non ci interessa, ma facciamo in modo che io produco il foglio di carta però allo stesso tempo produco degli scarti che diventano materie prime che producono contemporaneamente un altro prodotto.
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Esistono poi dei settori produttivi, delle tipologia di industria che sono tradizionalmente portate più delle altre al riutilizzo degli scarti e lo fanno per motivi diversi. Es. per quanto riguarda il settore delle materie plastiche è facile, perché le materie plastiche sono facilmente riciclabili, entro certi limiti. Le materie plastiche si possono facilmente riciclare quindi possono essere utilizzate come materie prime per produrre altre merci. Nel settore delle materie plastiche, tantissime delle materie prime non sono vergini, ma riciclate, le tecnologie esistono, costano poco e si può fare.
Nell’industria dell’acciaio c’è una certa spinta al riutilizzo degli scarti ferrosi soprattutto nei cicli moderni dove si usa il forno elettrico, perché gli scarti ferrosi servono proprio perché quel determinato processo produttivo è fatto in modo tale che si debbano usare gli scarti. Gli scarti hanno un valore servono in quel ciclo produttivo.
Le industrie che utilizzano i metalli del gruppo del platino, tipo quella che produce i reattori chimici nel settore delle materie plastiche hanno tutta la voglia di riciclare e riutilizzare perché sono quelle materie prime strategiche che valgono tantissimo es. i metalli che fanno parte dei catalizzatori. In questo caso è la convenienza economica a riciclare, riutilizzare, perché i metalli sono difficili da ottenere.
Le spinte al riciclaggio dipendono dal settore produttivo.
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Oggi ci interessa il discorso dei rifiuti, cioè una volta che noi utilizziamo i prodotti, i manufatti, le merci, questi si trasformano in rifiuti. Fino a qualche anno fa il ciclo produttivo finiva con la produzione dei rifiuti oggi invece si dà una certa rilevanza a quello che sono i rifiuti e stanno sorgendo tantissime attività anche imprenditoriali, industriali, tecnologie nuove che si occupano di prendere i rifiuti e di riportarli nel ciclo produttivo come materie prime. Ci sono tante opportunità per i nuovi imprenditori che vogliono aprire attività di riciclaggio, riutilizzo dei materiali. La tendenza del momento è quella di riutilizzare quanto più possibile ed evitare la produzione di rifiuti.
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La merce è un qualsiasi bene economico (devono soddisfare tre condizioni: LIMITATEZZA, UTILITà e ACCESSIBILITà) che è essenzialmente suscettibile di essere scambiato in operazioni commerciali e che sostanzialmente soddisfa i bisogni dell’uomo.

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

Lezione del 29/9- Seconda parte

Circa gli input utilizzati in tutti i cicli produttivi, oltre l’energia e oltre le materie prime, da un punto di vista fisico è fondamentale l’acqua.
Così come l’energia anche l’acqua rientra in tutti i cicli produttivi; per un motivo o per un altro tutti i cicli produttivi utilizzano l’acqua in grandi quantità.
Ovviamente anche per quanto riguarda l’acqua, la tendenza è quella di risparmiare quanto più possibile, per esempio riutilizzando le acque reflue (quindi una volta che abbiamo fatto il ciclo produttivo, abbiamo utilizzato l’acqua, l’acqua si è “sporcata”, riempita di sostanze diverse, si fa di tutto per riutilizzarla) perché l’acqua sta diventando una risorsa naturale scarsa.
L’acqua è indispensabile a tutte le attività industriali e addirittura è talmente importante che nella maggior parte dei casi la localizzazione di un’attività industriale è sempre vicina al mare o ad un fiume o ad un bacino.
L’acqua può rientrare nei vari cicli produttivi o come materia prima, per esempio, nell’industria delle bevande, nelle industrie alimentari, (la coca-cola, quello che compriamo è acqua con qualcosa dentro) è già una materia prima che rientra nel prodotto finale; oppure l’acqua in tantissime industrie, per esempio anche nelle industrie alimentari rientra nel lavaggio: semplicemente durante le fasi dei processi ci sono una serie di attività di lavaggio, lavaggio dei semilavorati, dei macchinari, che ci servono per arrivare al prodotto finito.
Oppure l’acqua serve per riscaldare: tantissimi cicli produttivi utilizzano il vapore per portare avanti il processo stesso.
Oppure viene utilizzata anche per raffreddare: in questo caso utilizzeremo l’acqua fredda che servirà per estrapolare il calore e portarlo da qualche altra parte.
Essenzialmente, qualsiasi fase del ciclo produttivo utilizza l’acqua; per poi non parlare dell’acqua che serve alle persone che lavorano nelle fabbriche, quindi essenzialmente acqua utilizzata nei servizi.
Quindi l’acqua diventa un input fondamentale.
Nel caso in cui dovessimo scegliere tra un processo produttivo ed un altro, tra una tecnologia ed un'altra o tra una materia prima ed un'altra e ci troviamo in un momento in cui abbiamo bisogno di risparmiare acqua dobbiamo fare questo tipo di valutazione: con i cicli produttivi attuali, per ogni quantità fissa di una determinata materia noi oggi non possiamo risparmiare acqua oltre certi limiti.
Quindi ciascuna materia prima viene trasformata utilizzando una certa quantità di acqua specifica con la tecnologia che conosciamo oggi. Un domani il progresso tecnologico ci porterà a risparmiare acqua, a risparmiare energia, a riutilizzare tutto il possibile e quindi ovviamente questi valori cambieranno.
Per capire, se siamo in un momento in cui dobbiamo risparmiare acqua e possiamo sostituire l’acciaio con la gomma, ovviamente utilizzeremo il processo produttivo che utilizza meno acqua; così come per qualsiasi altra risorsa.
A seconda di quelli che sono gli usi dell’acqua nei processi produttivi, le caratteristiche dell’acqua devono essere differenti. Una cosa è l’acqua che dobbiamo mettere nella coca cola per farla diventare prodotto utilizzabile, una cosa è l’acqua che ci serve semplicemente per raffreddare il nostro macchinario, una cosa è l’acqua che invece deve essere trasformata in vapore e deve entrare nelle caldaie. Ciascuno di questi tipi diversi di acqua deve avere caratteristiche diverse l’una dall’altra. Per cui, a seconda della finalità dell’acqua all’interno del ciclo avremo acqua depurata, pura, acqua semplicemente presa dal mare, acqua a cui sono stati tolti i sali. Quindi a seconda di quello che è l’uso agiremo sull’acqua.
La durezza dipende essenzialmente da alcuni ioni. Avete mai notato che in montagna se lavate le mani il sapone rimane attaccato? A seconda della durezza dell’acqua (la quantità di ioni presenti nell’acqua, soprattutto calcio e magnesio) gli ioni hanno la capacità di legarsi al sapone e quindi avete più o meno difficoltà ad avere il sapone attaccato alle mani.
Per poter utilizzare l’acqua per esempio nei circuiti all’interno dei macchinari bisogna eliminare la durezza, quindi gli ioni calcio e magnesio. Esistono delle tecnologie che servono appunto per eliminare gli ioni calcio e magnesio. Che cosa si fa? Si trasformano questi ioni che sono disciolti nell’acqua in dei composti insolubili che precipitano e poi mediante dei filtri si elimina la durezza dell’acqua. Eliminare la durezza dell’acqua non vuol dire, però renderla pura: abbiamo soltanto tolto gli ioni calcio e magnesio, nell’acqua ci può essere tantissimo altro. Per esempio, le acque per le caldaie devono essere assolutamente il più pure possibili perché qualsiasi metallo, qualsiasi ione che è presente nell’acqua può creare delle incrostazioni. Man mano che utilizziamo l’acqua si possono depositare incrostazioni sulla struttura: che cosa succede? Alla fine ottengo un processo che non è efficiente al massimo, quindi diminuisce l’efficienza, vuol dire che consumo più materie prime, più acqua, più energie per ottenere lo stesso prodotto. Tra l’altro posso rovinare la struttura stessa, quindi sono costretto a cambiare i macchinari, a fare la revisione, ecc.
Per esempio è stato calcolato che se sulle pareti di una caldaia si viene a creare un’incrostazione dello spessore di 5 o 6 millimetri c’è un incremento del consumo di energia del 30-35%, che per un qualsiasi imprenditore, per una qualsiasi persona che deve produrre avere un aumento del consumo di energia del 30-35% non è assolutamente da poco: dove già bisogna risparmiare quell’1, 2, o 3% è già molto. Per cui è fondamentale avere l’acqua depurata al punto giusto.
Uno degli altri utilizzi dell’acqua è quello del mezzo di raffreddamento, ad esempio per spegnere il coke, oppure per far condensare il vapore, ecc.
Gran parte dei processi produttivi utilizzano il vapore, poi alla fine questo vapore deve ritornare in forma di acqua. Come si fa? Bisogna raffreddarlo con l’aria o l’acqua fredda. L’acqua fredda prende il calore e se lo tiene per sé; quest’acqua viene poi generalmente scaricata nei bacini, nei fiumi, nel mare, ecc.

La dinamica tecnologica

Il rapporto esistente tra tecnologia e scienza è alla base del processo innovativo.
Per poter utilizzare le risorse naturali, quindi per fare i cicli di trasformazione, abbiamo necessità di utilizzare la tecnologia. Quindi alla base di qualsiasi trasformazione esiste una particolare tecnologia. La tecnologia si basa essenzialmente sull’applicazione di quelle che sono le conoscenze scientifiche, quindi in un certo qual modo potremmo dire che alla base della tecnologia esiste la scienza e la tecnologia è un qualcosa che mi consente di applicare, essenzialmente a queste trasformazioni di risorse in prodotti finiti, quelle che sono le conoscenze scientifiche.
A poco o a nulla servono le risorse naturali quando scarsa è la conoscenza.
Per cui diciamo che quello che viene definito come dinamica tecnologica non è altro che quell’insieme di modificazioni che poi portano ad una serie di conseguenze che possono essere negative o positive nel modo di produrre, di trasformare gli input in output.
La dinamica tecnologica, da un punto di vista molto teorico, si può suddividere in una serie di fasi: essenzialmente sono 3 le fasi della dinamica tecnologica.
Ossia per arrivare a cambiare il modo di trasformare le risorse in prodotti finiti noi generalmente seguiamo un percorso fatto a 3 fasi. Quindi avremo una fase della scienza a cui segue una fase più applicativa che è la fase tecnologica a cui segue poi la fase realmente pratica che è quella tecnica.
Generalmente la scienza è contraddistinta da quella che può essere la scoperta; la fase tecnologica può essere contraddistinta da quella che può essere appunto un’invenzione; mentre la fase tecnica, di applicazione, pratica, può essere contraddistinta dall’innovazione.
Quindi man mano che andiamo dalla scienza alla tecnica o dalla scoperta all’innovazione, andiamo sempre più verso l’applicazione pratica e poi alla fine con un valore anche economico. Però se è vero che da un punto di vista teorico funziona così, nel senso che per poter mettere a punto una nuova tecnologia devo avere delle conoscenze scientifiche, una volta che metto a punto una nuova tecnologia poi posso arrivare alla produzione della tecnica, nella realtà dei fatti come pure andando ad analizzare la storia, molti studiosi si sono resi conto che questa consequenzialità non è sempre stata così e non è sempre così: quindi non è detto che dalla scienza dobbiamo passare alla tecnologia per arrivare alla tecnica, perché ci sono tanti momenti storici, tanti esempi, in cui la tecnica e la scienza fanno cose diverse, in cui la tecnica viene prima della scienza, oppure la tecnologia prende forma in maniera diversa e può anche non trasformarsi in tecnica; alla fine vedete che da un punto di vista teorico formale vale la pena di suddividere, però poi molti studiosi hanno cercato di capire veramente quale fosse il processo che portasse alla formazione di tecnologia e quali fossero le interazioni tra scienza, tecnologia e tecnica, che poi vengono ovviamente ribaltate su scoperte, invenzioni e innovazione.
Per poter quindi capire questa dinamica tecnologica, cerchiamo di definire cos’è la tecnica, cos’è la tecnologia, cos’è la scienza.
La scienza è l’insieme di conoscenze che si hanno in un certo momento storico riguardo al mondo che è al di fuori dell’uomo, quindi essenzialmente la scienza non è altro che l’insieme delle conoscenze di quello che è al di fuori, che può essere il mondo animato o inanimato. Quindi presupponendo che esiste già qualcosa, la scienza è l’insieme di tutte le conoscenze che noi abbiamo rispetto a quel qualcosa che già esiste.
La scoperta invece non è altro che un aumento della conoscenza, quindi nel momento in cui facciamo una scoperta abbiamo aumentato la nostra conoscenza sempre su quello che esiste o esisteva già, quindi non abbiamo fatto qualcosa di nuovo,semplicemente sappiamo qualcosa di più su quello che esiste. Quindi la scienza è l’insieme delle conoscenze acquisite, la scoperta non è altro che il miglioramento della conoscenza.
Però fino adesso non produciamo niente, abbiamo solo conoscenza. Quindi la scoperta è accreditamento recato al sapere preesistente che scaturisce dalle molteplicità di tutti i contributi più o meno rilevanti e quindi da tutto quello che noi facciamo per aumentare queste conoscenze.
La tecnologia invece è un qualcosa diciamo di diverso ( spesso gli storici non sono riusciti a capire quale fosse la differenza tra scienza e tecnologia perché si focalizzavano sulle modalità, però spesso la scienza e la tecnologia agiscono allo stesso modo). Quello che cambia è la finalità, gli obiettivi, perché alla fine anche la tecnologia è conoscenza; la scienza è conoscenza e la tecnologia è conoscenza. Quindi se ci focalizziamo sulle modalità spesso confondiamo la scienza con la tecnologia e la tecnologia con la scienza.
Invece si è visto che ciò che ci permette di distinguere sono gli obiettivi, quindi le finalità: quelle che sono le finalità della scienza e quelle che sono le finalità della tecnologia.
Infatti la tecnologia utilizza essenzialmente le risorse scientifiche, le conoscenze scientifiche per l’ottenimento di un qualcosa legato alla produzione, qualcosa di pratico, di materiale che abbia un valore anche economico e che è legato alla produzione.
Quindi diciamo che la scienza sviluppa conoscenza astratta e a-finalizzata. Essenzialmente questo è quello che distingue le varie fasi: quanto è finalizzata al raggiungimento di obiettivi pratici.
Gli scienziati veri sono quelli che vogliono conoscere, scoprire, capire come funziona il mondo non perché devono produrre qualcosa o devono applicare quello che sanno: semplicemente è lo studio finalizzato ad aumentare la conoscenza.
Fino al ‘600 gli scienziati erano pressappoco dei filosofi; il loro sapere era teorico, volevano conoscere le leggi dell’universo, volevano conoscere le cose e il perché delle cose. Però rimanevano completamente distaccati da per esempio i tecnici, gli artigiani, tutti quelli che invece producevano qualcosa di pratico che semmai, senza nemmeno saperlo, utilizzavano principi scientifici, avevano anche insite delle conoscenze che facevano parte della scienza ma che loro stessi non sapevano di conoscere.
Per cui fino ad un certo momento storico scienza e tecnica sono stati 2 mondi completamente separati; quindi gli scienziati erano al di sopra di tutto, i filosofi passavano le loro giornate alla scoperta di quello che era il mondo esterno, i tecnici erano quelli che utilizzavano semmai dei principi fisici-pratici per arrivare a degli obiettivi specifici. E questo fino al 1600, quando invece è arrivato il momento in cui scienziati e tecnici hanno iniziato a collaborare perché era sempre più necessario creare un collegamento tra scienza e applicazione della scienza.
Quindi la tecnologia è la finalizzazione del sapere scientifico a fini utili con obiettivi specifici, quindi, quando parliamo di tecnologia siamo ancora nell’ambito della teoria, cioè non è ancora l’applicazione pratica, però è il come dobbiamo fare una cosa per ottenere obiettivi specifici.
La tecnica invece è la fase successiva alla tecnologia ed è essenzialmente la materializzazione di quello che la tecnologia ci dice di fare.
Quindi essenzialmente i macchinari, i modi di fare le operazioni per ottenere realmente il bene finale. Sulla tecnologia sono stati scritti libri per cercare di dare una definizione, un senso a questa parola “tecnologia”, che tra l’altro ha assunto valori diversi a seconda delle epoche.
Possiamo comunque dire che in greco voleva dire capacità pratica: quindi saper fare le cose applicate alla realtà. Era semplicemente un modo di dire come noi dobbiamo fare una certa cosa per ottenere un obiettivo pratico.
Quindi la capacità non vuol dire il fare, ma vuol dire avere la capacità di fare, in altri termini detto anche “scritto teorico”, quindi è sempre una fase teorica ancora.
La tecnologia quindi utilizza le conoscenze scientifiche per risolvere e migliorare i problemi della produzione, quindi l’obiettivo è finalizzato sulla produzione, quindi sulle trasformazioni fisiche.
Non è altro che il modo di operare per fare queste combinazioni; ossia mi dice quali sono le macchine, quali sono i materiali da utilizzare, come le persone devono interagire e come devo organizzare il lavoro. C’è sempre un come, quali…quindi sempre a livello teorico mi dice: io devo produrre questo, tutto quello che devo fare, organizzare per produrre, ma non ho ancora prodotto niente.
Uno dei principi su cui si basa la differenza tra scienza e tecnologia è invece la finalità-obiettivo: quindi la scienza è conoscenza del diverso, ricerca quello che esiste già senza nessuna finalità; la tecnologia ciò che è utile sempre ai fini della produzione, ai fini dell’uomo.
Scienza e tecnologia sono state per molto tempo separate; però negli ultimi anni c’è stata una specie di fusione, tanto che oggi la tecnologia viene definita scienza applicata; perché la scienza, man mano che è andata avanti, è divenuta sempre più scienza basata ad esempio sull’empirismo, sugli esperimenti.
Cioè per cercare di capire la natura, il mondo, gli scienziati hanno cercato sempre più di capire le leggi alla base del mondo e per poterle capire hanno avuto bisogno di strumenti, di fare esperimenti.
Gli strumenti fanno parte già del mondo della tecnologia, quindi oggi la scienza non potrebbe fare niente se non esistesse la tecnologia di supporto; come pure la tecnologia esistente dà delle spinte in un certo qual modo agli scienziati perché gli scienziati, avendo gli strumenti, dicono: utilizzo gli strumenti per andare avanti.
Al contrario oggi i processi, i macchinari e quindi il modo di fare le cose non potrebbe essere più fatto come facevano gli artigiani: per poter progredire, sviluppare innovazione, migliorare, la tecnologia si basa sempre di più sulla scienza. Quindi tutto viene fatto perché sappiamo il perché e il come e quindi possiamo migliorare in questo senso.
Il momento emblematico in cui la tecnologia e la scienza si sono avvicinate è stato con la messa a punto della macchina a vapore, la macchina di Watt: perché fino ad allora c’era lo scienziato e il tecnico; Watt, mettendo a punto la macchina a vapore, non ha fatto altro che mettere a punto delle leggi fisiche con quello che era l’utilizzo pratico, quindi mettendo insieme la conoscenza scientifica con la conoscenza dell’utilità pratica: e quindi ha fatto sposare tecnica e scienza; si dice che quello è il momento in cui le 2 hanno iniziato ad interagire.
Per cui oggi sempre di più si parla di scientifizzazione della tecnologia e la tecnologia è una forma in sé di conoscenza scientifica.
Mentre in passato i grandi sviluppi della tecnica si sono avuti proprio al di fuori di tutte le leggi; ci sono molti casi di macchinari messi a punto e semmai fatti funzionare anche per secoli e dopo secoli si è cercato di capire il perché del funzionamento in un certo modo: e quindi sono venute le leggi fisiche e quindi la scienza. Oggi non è più così: c’è sempre un legame scienza-tecnologia.
Uno dei primi impegnati affinché il mondo dei tecnici, degli artigiani e degli scienziati si mettessero insieme è stato Galileo o comunque altri scienziati come Bacone che sempre nel 1600 hanno capito che la scienza aveva bisogno della tecnica e la tecnica della scienza.
Bisogna precisare una cosa: sebbene oggi la dinamica tecnologica sia quella: quindi che la scienza è alla base per produrre tecnologia che poi serve ad ottenere appunto la tecnica, continua ad esserci una parte della scienza che è però a-finalizzata: semplicemente conoscenza di leggi, della natura, del mondo esterno, e che non è finalizzata a produrre tecnologia. Quindi sebbene le 2 si siano avvicinate, comunque questo non vuol dire che la scienza sia sempre alla base della tecnologia: esiste una parte della scienza che segue un percorso completamente diverso.
Ovviamente nel momento in cui si viene a creare il legame tra scienza e tecnologia, si viene sempre più a stringere il legame tra ricerca scientifica e innovazione tecnologica: la fase scientifica può essere caratterizzata dalla scoperta; la fase tecnologica può essere caratterizzata dall’invenzione.
L’avvicinamento di scienza e tecnologia, ai nostri fini, a cosa serve?
Perché oggi affinché ci possa essere innovazione, è fondamentale che tutti coloro che si occupano di tecnologia investano a priori nella ricerca scientifica. Quindi non è soltanto la messa a punto del macchinario o il cambiare il processo senza preoccuparsi di conoscere ancora di più, aumentare conoscenze e quindi fare ricerca scientifica, trovare quelle basi scientifiche sulle quali poi è possibile costruire il cambiamento.
Possiamo dire in generale che la tecnologia è una fase successiva alla scienza, ma è una fase ancora progettuale, quindi la tecnologia può essere equiparata al progetto di quello che poi faremo; intendendo per progetto il modo esatto di dover fare le cose, quindi macchinari, le persone, il modo di gestire, le materie prime: tutto esattamente come deve essere fatto poi nella realtà.
Una definizione che ho trovato essere molto appropriata alla tecnologia è quella di know-how: come dobbiamo fare una certa cosa.
La tecnologia a questo punto diventa il legame tra la scienza e la tecnica: quindi quello che è il sapere, quella che è l’applicazione, al centro c’è la tecnologia. Quindi alla fine la tecnologia mi dice come produco un certo bene, come eseguire un processo di produzione; ovviamente abbiamo detto che la tecnologia è la scienza applicata, finalizzata all’obiettivo della produzione e nell’ambito della produzione mi dice o come devo fare un certo bene o come devo portare avanti un certo processo produttivo.
Una cosa che dobbiamo tenere ben presente è che la scienza (l’insieme delle conoscenze sul mondo) è un bene pressoché pubblico; diventa parzialmente privato solo nel momento in cui uno scienziato pubblica un lavoro ed ha però i diritti d’autore, ma una volta che viene pubblicato un lavoro scientifico quella conoscenza che ha portato lo scienziato ovviamente viene divulgata e diventa pubblica. Questo è completamente diverso rispetto alla tecnologia: la tecnologia è un progetto, fatto da qualcuno e nelle mani di qualcuno, finalizzato per un obiettivo particolare; quindi non è di dominio pubblico. La tecnologia è un bene privato, quindi ovviamente chi investe in ricerca e fa tutto il percorso della dinamica tecnologica e arriva a mettere su una tecnologia, ha tutto l’interesse a tenerlo per sé, a utilizzarlo e al massimo a sfruttarlo per ottenere degli utili. Non sarà mai un bene pubblico.
Come si può proteggere e tenere per se la tecnologia?Per esempio con i brevetti: è un tipico esempio in cui mettiamo a punto una nuova tecnologia e la brevettiamo, quindi diventa nostra e nessuno può usarla.
Quindi la tecnologia è il complesso delle conoscenze, delle capacità professionali, delle procedure, delle competenze, delle attrezzature, delle soluzioni tecniche per la realizzazione di un prodotto o di un processo.
Basta anche che qualcuno non ci dica un minimo di questo insieme di conoscenze che noi non riusciamo a portare avanti effettivamente la produzione; basta un quinto, il know-how deve essere completo.
Dal momento che la conoscenza tecnologica è privata, finalizzata a degli obiettivi particolari, diventa anche costoso trasferire la tecnologia da un paese ad un altro, da un’industria ad un’altra; perché siccome la tecnologia è tutto quell’insieme di cose che abbiamo detto essere finalizzato ad un obiettivo e che dipendono dalle attività di ricerca semmai svolte all’interno dell’impresa, diventa complicato prendere la tecnologia e trasferirla, cioè farla usare a qualcun altro: mancherà sempre quel quid o sarà difficile trasferire tutto quello che vuol dire tecnologia. Quindi mentre il trasferimento di conoscenza pura, la scienza, riesce ad essere più facile: basta replicarla, pubblicare; la tecnologia, con tutto quello che significa, diventa difficile da trasferire.
Quindi quando diciamo che manca il know-how, vuol dire che manca tantissimo. Ritorniamo al discorso precedente: i paesi in via di sviluppo non hanno il know-how; vuol dire che semmai hanno i macchinari, la materia prima, ma gli manca una serie di altre cose per poi arrivare allo stesso livello dei paesi industrializzati.
Arriviamo poi alla tecnica, abbiamo detto dinamica tecnologica: scienza, tecnologia, tecnica.
La tecnica è la fase finale ed è la fase della concretizzazione.
Indubbiamente la fase tecnica è la realizzazione di quel progetto che era la tecnologia e nel momento in cui realizziamo il progetto dobbiamo ovviamente spendere molto di più: quindi la tecnica è già la fase economica, nel senso che noi dobbiamo realizzare il macchinario, il processo per ottenere quei prodotti finiti.
Anche su questo con il passare del tempo ci sono stati una serie di problemi per definire cosa fosse la tecnica e che differenza vi fosse con la tecnologia; sempre perché il legame tra scienza, tecnologia e tecnica è sempre stato prima separato, poi si è confuso, fuso, ecc.
Generalmente per tecnica si intende per esempio un procedimento di lavorazione, un uso pratico degli strumenti, mentre la tecnologia si occupa dei procedimenti.
Per concludere, la tecnica può coincidere con il processo di fabbricazione nel momento in cui lo svolgo, nel momento in cui lo utilizzo; la tecnica è il contesto nel quale è condotto il processo produttivo. Quindi nel momento in cui facciamo avvenire la trasformazione, il contesto generale (che vuol dire come stanno agendo le persone, come funzionano i flussi di materiali, come funzionano i macchinari per arrivare al prodotto finito) vuol dire la tecnica. Oppure in generale il modo in cui fare una certa trasformazione. Quindi la tecnica è l’insieme di mezzi per ottenere un certo fine utilitario con il minor dispendio di tempo e di energia.
Noi potremmo in linea di principio dire che la tecnica è il modo di trasformare la materia prima in prodotto finale: non è così semplice, perché la tecnica di fare una certa cosa vuol dire il modo migliore che abbiamo di trasformare quell’input in output.

La produzione che cos’è? La trasformazione di input in output grazie all’utilizzo dei fattori della produzione, quindi tutto quello che entra nel ciclo per ottenere la nostra trasformazione.
Dal punto di vista economico invece quello che importa è che il valore dell’output sia superiore a quello dell’input.
In generale il rendimento è il rapporto che esiste tra quello che abbiamo ottenuto rispetto a quello che abbiamo messo, quindi ciascun macchinario avrà un proprio rendimento, ciascun processo avrà un proprio rendimento. E quindi a seconda della tecnologia che noi useremo, del modo di fare la trasformazione, potremo andare a variare il rendimento.
Diciamo che il rendimento è alla base di tutto, perché mi consente di ottenere di più impiegando di meno. Ovviamente a seconda di come funziona un certo processo potremo avere dei rendimenti maggiori o minori, crescenti o decrescenti, nel senso che se diamo x otteniamo di più oppure diamo un certo input e otteniamo meno output.
E’ vero sì che soprattutto da un punto di vista economico, quel che interessa nella produzione è che l’output sia superiore all’input (alla fine è quello che volevamo ottenere), quindi un valore in più; però da un punto di vista tecnico e per capire meglio tutto ciò che è la problematica alla base del progresso tecnologico, dello sviluppo tecnologico, non basta focalizzarsi solo sul fatto che lì l’output è superiore all’input, ma dobbiamo prendere in considerazione degli altri fattori, parametri.
Questi parametri, soprattutto quando andiamo a considerare un processo o una tecnologia, sono la produttività, l’efficienza e l’efficacia.
La produttività è essenzialmente una misura quantitativa, mi dice quanto ho ottenuto rispetto a quello che ho dato; quindi se ho un valore positivo vuol dire che ho ottenuto di più rispetto a quello che ho dato: sono contento. Ma fino a che punto posso dire che sono contento o che posso essere più contento?
Cioè essendo una misura solo quantitativa non mi dice se io posso fare meglio, mi dice che ho ottenuto 10, ma come faccio a sapere se posso ottenere 100 o se potevo ottenere 1?
Quindi parlare di produttività, quindi rapporto tra output e input, è molto riduttivo. Se da un punto di vista economico potrebbe essere soddisfacente, per capire il progresso tecnologico questo non ci aiuta.
Bisogna quindi andare a considerare altri 2 fattori che sono l’efficienza e l’efficacia.

L’efficienza (per esempio di un processo, quindi riferita ad una particolare tecnologia) mi dice essenzialmente quello che abbiamo ottenuto rispetto a quello che avremmo potuto ottenere facendo tutto al meglio. Quindi rispetto al valore massimo teorico che noi potremmo ottenere utilizzando quel processo e quegli stessi fattori produttivi per ottenere quel prodotto, rispetto a quello che poi invece si è realizzato nella realtà. Quindi mettendo a confronto la produttività e l’efficienza abbiamo già la possibilità di fare delle valutazioni quantitative e qualitative: ho ottenuto 10, so che il massimo è 100 = sto facendo una schifezza di processo; se sapevo che era solo 10 poteva pure andare bene e non miglioravo.
Ovviamente l’efficienza è strettamente legata alla produttività, però andiamo oltre.
Non sempre ci basta sapere che il nostro processo è efficiente, che il nostro processo ha una produttività di un certo livello, ma per poter valutare realmente quanto buono sia il processo, la tecnologia, devo anche capire cosa io voglio ottenere dal processo, dalla tecnologia: voglio ottenere il prodotto x, ma voglio solo produrre il prodotto x o ho anche una serie di altri obiettivi, di altre finalità da raggiungere? Per esempio, supponiamo che in un momento storico produco il foglio di carta: in questo momento storico c’è la guerra in Iraq e non posso usare il petrolio; devo usare altre risorse. Allora esistono 2 processi che hanno la stessa efficienza e produttività, ossia dando tanto ottengo tanto, però la fanno in maniera diversa: uno usa il petrolio, l’altro il carbone. Ovviamente il mio obiettivo è raggiungere la produzione del foglio di carta utilizzando il carbone, non il petrolio. Quindi il mio obiettivo sarà quello di scegliere il processo o la tecnologia che usa quel determinato bene.
Un altro esempio: ho un processo che produce più scarti di un altro, se io devo pagare un sacco quello che viene a recuperare gli scarti, ovviamente io userò il processo che usa meno scarti.
Alla fine il concetto dell’efficacia è quello di raggiungere gli obiettivi, obiettivi che per ogni impresa, per ogni momento storico non sono unici, ma possono essere tantissimi. Per cui valutare se un processo o una tecnologia è ottimale o meno, è buona o meno, o se è arrivato il momento di sostituire la tecnologia con un’altra, prevede a monte tutta una serie di considerazioni che si preoccupano della produttività, dell’efficienza e dell’efficacia.

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

Lezione di cicli del 29/11/05 lez n° 28 ore 16- 17 prima parte

Continuiamo a parlare di produzione di energia elettrica, l’altra volta vi ho dato un po’ di notizie sulla produzione, quali sono le fonti energetiche più utilizzate, le problematiche legate all’eccessivo uso del petrolio, abbiamo visto come si produce l’energia elettrica. Ora analizziamo tutti gli aspetti per vedere dal punto di vista tecnologico cosa si sta facendo per l’energia elettrica.
Slide 1 (schema) centrale termoelettrica( presente nelle slide che ha dato)
Riprendiamo il discorso della produzione di energia nella centrale termoelettrica, nella maggior parte dei casi la produzione di energia elettrica avviene ad opera delle centrali termoelettriche. Conversione di energia chimica in calore, e il calore in energia meccanica, e poi in corrente elettrica. Essenzialmente vedete uno schema di una qualsiasi centrale qui c’è una termoelettrica qui c’è una idroelettrica, alla fine le ultime parti sono uguali pressoché per tutte. Può essere lo stesso anche per una centrale termonucleare vedremo, quello che noi vogliamo è avere un gradiente di temperatura, un qualcosa che alla fine mi consente di muovere la turbina. In modo da innescare la turbina, alternatore, trasformatore, parti che vanno bene per qualsiasi tipo di centrale.
In questa slide c’è riportato il rendimento ( simbolo ή) ossia se noi partiamo da 100 quanto poi effettivamente abbiamo di energia utilizzata, quindi alla fine di energia elettrica, asseconda del tipo di centrale di tipo termoelettrica e quindi asseconda della turbina che utilizziamo, possiamo avere dei rendimenti completamente diversi o meglio nella maggior parte dei casi al di sotto della media del 50%, ma tra una turbina a gas e turbina a vapore e asseconda anche dello stato della turbina e del grado di avanzamento della tecnologia che noi utilizziamo possiamo avere dei rendimenti diversi. Ricordatevi che nel settore dell’energia elettrica una delle cose più importanti è quello di migliorare l’efficienza, il rendimento e l’efficienza in generale, in ogni fase del sistema produttivo, che deriva dall’utilizzo del combustibile, al momento in cui noi utilizziamo il nostro apparecchio è necessario aumentare l’efficienza, e si ha migliorando l’innovazioni di natura tecnologica.
Vedete turbina a ciclo combinato dal vapore che oggi risulta essere la produzione ottimale meglio di quello al momento riusciamo a fare, vuol dire che il meglio che riusciamo a fare oggi arriviamo ad un massimo di un 60% , immagina te che partendo da 100 di calore noi riusciamo a prendere 60 tutto quel 40 è alla fine sprecato, se noi riuscissimo a migliorare la tecnologia e aumentare anche di poco quel rendimento possiamo attere dei grossi vantaggi economici, a livello di pressione sulle risorse, a livello d’impatto sull’ambiente.
Slide 2 Dimensioni turbine (schema)
Vedete qui le dimensioni, questi sono i modelli diversi di turbine, nelle centrali termoelettriche e quelli piccoli sono gli omini, queste sono le dimensioni più o meno di una centrale.
Slide 3 Rotore Isolante (schema)
Come sapete l’energia elettrica si ha con il movimento del magnete con il movimento generato. Asseconda questo tipo di spire che colleghiamo possiamo avere la generazione o di corrente continua.
Slide 4 Alternata
Ma noi uomini abbiamo deciso che la corrente di cui dobbiamo disporre è quella alternata. Perché la corrente alternata è una corrente che ha un andamento sinusoidale grazie al modo in cui colleghiamo le spire, e captiamo l’energia di ciascuna spira.
Slide 5 Andamento sinusoidale
Generalmente la frequenza delle sinusoidi è nelle nostre case di 50 Herz, 50 H significa quante volte la sinusoide cambia il verso dell’unità di tempo.
Il problema di corrente alternata e della corrente continua essenzialmente la corrente alternata ha dei vantaggi sulla continua soprattutto per quanto riguarda il trasporto della stessa per grosse distanze e più facilmente. Oggi nelle nostre case abbiamo la corrente alternata, però anche di corrente continua abbiamo qualche applicazione, ma con il supporto di un trasformatore che consenta il suo utilizzo.

Slide 6 Effetti della corrente elettrica
La corrente alternata e la corrente continua hanno degli aspetti comuni che delle differenze, nei circuiti elettronici che prevede dei meccanismi di rottura con l’energia elettrica, per avere delle reazioni.
Slide 7 Produzione Energia Elettrica
Se vogliamo schematizzare un po’ tutto il ciclo della corrente elettrica qui sono riportate le materie prime ( Input),come a qualsiasi ciclo produttivo, dopo di che vedete che nel settore dell’energia elettrica possiamo identificare le fasi principali.
La produzione
La trasmissione
La distribuzione.
Oggi abbiamo la liberalizzazione del mercato dell’energia e del mercato del gas, avviatasi nel 99 con il decreto Bersani, prima produzione trasmissione e distribuzione che finora appartenevano ad un’unica società oggi produzione, trasmissione e distribuzione, sono gestite e controllate ma con un proprio sistema indipendente, ovviamente devono collegarsi in modo da non avere dispersione e sprechi, rifacendosi alle regole di mercato per la produzione e poi un insieme di gestori di trasmissione e un insieme di gestore riguardanti la distribuzione.
Esiste inoltre l’autorità dell’energia che controlla che tutto funzioni, anche si sta cercando sempre più di privatizzare e liberalizzare di far funzionare tutto con le regole di mercato.
Certo rimangono dei problemi che alterano un po’ la situazione perché in Italia c’è la rete che è un po’ obsoleta e non funziona bene, per questo quindi si cerca di promuovere la produzione di energia elettrica di fonti rinnovabili. Promuoverle vuol dire che ogni utente potrebbe utilizzare un fotovoltaggio ma creerebbe problemi al momento in cui dovrebbe collegarsi alla rete Nazionale che ha delle regole e dei limiti ben precisi di tolleranza problematiche che comportano un po’ di problemi che ancora non fanno funzionare bene il tutto.
Qui vedete la perdita di rete e altri problemi che determinano la perdita di efficienza quindi se prima abbiamo 100 di petrolio nelle case arriva molto di meno.
Per quanto riguarda l’interazione aria e acqua sono comparti ambientali più soggetti a problemi per la produzione di energia elettrica ma anche la salute umana con altri fenomeni tipo quello d’inquinamento magnetico o dovuto alle reti ad alta tensione di trasmissione.
Slide 8 scelta di conduttori e trasporto di corrente elettrica i superconduttori ( Slide presente in quelle date dalla prof nella lez)
Nel momento in cui la si produce la corrente elettrica dobbiamo trasmetterla e distribuirla, dal momento che poi deve arrivare. Uno dei problemi più o meno risolti, ma che si cerca di migliorarlo sempre di più è quello della scienza del materiale utilizzato per trasmettere ( i conduttori) la corrente elettrica. Bisogna accontentarsi dei materiali esistenti raggiungendo anche dei compromessi tra costi e benefici.
Il problema è la resistenza che presentano i materiali, essenzialmente la legge di Ohm ( V=RI) e anche la legge di Joule.
Nel momento in cui si produce la corrente elettrica, dobbiamo fare in modo che se produciamo 100 quello che arrivi sia la stessa quantità, a parte le effettive perdite in rete.
Uno dei primi problemi di cui ci si deve preoccupare è la resistenza del conduttore, quanta resistenza impone il conduttore nel passaggio della corrente che è il prodotto che io devo cercare di vendere.
La resistenza, in generale, è uguale al valore specifico di ogni materiale, l’oro avrà una resistenza interna minore rispetto a quella per esempio del ferro, è UN VALORE CHE DIPENDE DAL MATERIALE. Una volta scelto il materiale, in base i costi, si sceglie quello che presenta minore resistenza ma costi contenuti. Fino a qualche tempo fa si usava il rame da un po’ di tempo le linee sono sostituite da un altro tipo di materiale l’alluminio.
Una volta scelto il materiale andiamo a vedere il resto, dobbiamo trasmettere la corrente dal punto in cui viene prodotta, punto A al punto B, per una distanza quasi sempre fissa detta L, la lunghezza, S invece non è altro che la dimensione del conduttore. Possiamo scegliere varie grandezze di conduttori, quello che cambia è che se noi aumentiamo la dimensione del conduttore permettiamo a più corrente di fluire quindi ciò sarebbe meglio in linea teorica già qui capiamo che non possiamo aumentare a dismisura il diametro del nostro filo che deve trasmettere la corrente perché da un punto di vista dei costi significa che dobbiamo avere più materiali, è un compromesso da raggiungere, dopo di che quanto più grosso sarà la nostra sezione ci darà problemi di mantenere la struttura, subentrano altri problemi per isolare il materiale stesso e quindi dei costi aggiuntivi, quindi se da una parte risparmiamo dall’altro aggiungiamo costi.
Un altro problema da porre è che esiste una legge di joule, secondo la quale quando passa corrente attraverso un conduttore che ha una resistenza R si genera una certa quantità di energia dissipata sottoforma di calore. La quantità di corrente dissipata è direttamente proporzionale alla resistenza del conduttore sia all’intensità, se è vero che a noi se abbiamo più corrente con l’intensità è pur vero che più intensità c’è più energia disperdiamo, altro calcolo da considerare, alla fine si è visto che oggi utilizziamo dei fili di un certo diametro che sono fatti di alluminio.
Esiste un’altra legge secondo alla quale la potenza erogata è uguale al prodotto per il potenziale e l’intensità, da questa legge noi capiamo che riducendo l’intensità e aumentare la differenza di potenziale( la tensione dei fili). Ci sono le linee ad alta media e bassa tensione per trasportare la corrente nella fase della trasmissione dal produttore, in giro per l’Italia o per l’Europa si utilizzano linee ad alta tensione per risparmiare sui costi. Cosa fattibile solo con la corrente alternata, ecco il motivo per cui scegliendo l’alternata possiamo abbassare o innalzare la tensione a nostro piacimento, non possibile con quella continua.
Slide 9 Turbine a gas
Fino adesso abbiamo parlato del modo più tradizionale di produrre la corrente elettrica, ossia con le centrali termoelettriche che utilizzano il vapore che muoveva la turbina utilizzando nei sistemi più tradizionali carbone o olio combustibile, c’è un’altra possibilità quella di creare l’energia con il gas. Quello ce si pensa essere tra le alternative ecocompatibile, più economica, con una serie di vantaggi. Quindi utilizzabile per la produzione di energia con le turbine a gas, infatti può risultare più semplice mettere in moto una centrale che va a gas rispetto ad una che va a petrolio, tempi di costruzione molto più veloci.
Cosa succede nella turbina a gas, non abbiamo bisogno del vapore perché abbiamo già qualcosa che è gassoso che andrà a muovere la turbina, noi abbiamo gas che viene bruciato nelle camere di compressione il quale produrrà gas ulteriore ad alta temperatura sottopressione che andrà a muovere le nostre turbine. Si parla tanto di cicli combinati è al momento l’alternativa migliore esistente per poter produrre l’energia elettrica; perché noi combiniamo nella stessa centrale la turbina a gas e la turbina a vapore. Nella turbina a gas inoltre utilizziamo il gas avendo anche più possibilità di modulare le azioni per migliorare efficienza delle turbine, siamo in grado di variare la temperatura all’interno della turbina per evitare che si formino i composti inquinanti che derivano dall’elevato aumento di temperatura del gas, riducendo così l’impatto ambientale.
Slide 10 schema d’impianto di ciclo combinato
Oggi la soluzione migliore è il ciclo combinato, abbiamo una turbina a gas, una volta che l’abbiamo fatto bruciare provoca la spinta alla turbina e va all’alternatore e c’è corrente elettrica, ma dalla combustione del gas si crea un ulteriore gas che è molto caldo, invece di essere eliminato ha la temperatura sufficiente per far diventare vapore dell’acqua che serve alla caldaia. Quindi riutilizziamo il gas di scarto per far muovere l’altra turbina a vapore. Alla fine raggiungiamo un’efficienza sicuramente migliore e superiore perché sfruttiamo una volta e mezzo il potere del gas utilizzato, alla fine arriviamo ad avere un rendimento vicino al 60%.
Slide 11 centrale a ciclo combinato
La centrale a ciclo combinato da un punto di vista delle risorse, dei costi e del rendimento l’utilizzo del ciclo combinato è più conveniente.

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

LEZIONE DEL 29 NOV 2005 (SECONDA PARTE)

Un’altra opportunità che oggi viene offerta è la COGENERAZIONE. Per migliorare l’efficienza, dato che i combustibili finiranno, i problemi ambientali e i costi aumentano, la cogenerazione viene considerata una delle opzioni migliori al momento. In che cosa consiste? Non fa altro che ottimizzare una centrale termoelettrica normale con la turbina elettrica a vapore. Nelle centrali termoelettriche normali una volta che il vapore è passato nella turbina e ha fatto produrre la corrente elettrica, ci sarà poi un circuito ad acqua che dovrà raffreddare quella stessa acqua che dovrà poi diventare vapore. Nella cogen utilizziamo il calore residuo che è presente nel vapore per fare altre cose, ossia non possiamo più utilizzare quel vapore residuo per produrre corrente elettrica, perché ormai è stata sfruttata quella forza che aveva, però è rimasta l’alta temperatura che, non essendo più sufficiente per utilizzi della centrale, è invece più che sufficiente per altri utilizzi per esempio industriali. Che significa? Ci sono tantissimi impianti industriali dove contemporaneamente è necessario sia l’utilizzo dell’energia elettrica che di quella termica (il calore). La maggior parte dei cicli produttivi necessitano di energia termica a vapore. Allora che si fa? Si utilizza l’impianto che fornisce allo stesso momento energia termica e energia elettrica; quindi, se è vero che abbiamo sempre prodotto la stessa quantità di corrente elettrica, però andiamo a risparmiare sull’utilizzo dei combustibili che dovrebbero servire per produrre il calore al posto di buttarlo in all’aria!. Ci sono dei comuni anche in Italia che hanno adoperato la cogen per cercare di utilizzare il calore delle centrali da sfruttare per esigenze domestiche; diciamo che l’ideale sarebbero gli impianti industriali in cui i quantitativi sono importanti, in cui la necessità di energia elettrica è contemporanea, però ci sono degli esempi di teleriscaldamento che cerca di sfruttare questi fluidi caldi che dalla centrale arrivano poi nelle case domestiche o nei servizi, insomma dove può essere utile. Anche in questo caso parliamo di “cascami termici” (consente di rendere disponibile il calore prodotto nelle centrali, sotto forma di acqua surriscaldata a 130°-150°C, successivamente convogliata in condotti pressurizzati fino alle aree urbane), man mano che ci si allontana dalla centrale termoelettrica la temperatura diminuisce però arriviamo sempre ad una temperatura compatibile per gli usi domestici. Immaginate che l’acqua della doccia che facciamo è di circa 40°, immaginate che utilizziamo il gas metano delle nostre caldaie domestiche o la nafta negli impianti vecchi, cmq combustibili fossili per bruciarli per ottenere l’acqua calda che a noi serve a 40-45°! Questo viene definito uno spreco termodinamico xkè noi con la stessa quantità di energia che è contenuta in quel m³ di gas noi potremmo ottenere molta più energia per esempio per produrre corrente; per produrre corrente abbiamo bisogno di energia di alto valore, per produrre 40-45° sfruttare i combustibili fossili è considerato uno spreco! Oggi la tendenza è quella che cerca di utilizzare, in tutti i cicli industriali in generale, nelle case domestiche in particolare, i cascami termici. Tutti gli impianti dove si produce energia termica che ha una temperatura non sufficiente per essere convertita in lavoro utile per l’impianto ma che può essere convertita per 40-45° i cerca di utilizzarla il più possibile per eliminare la pressione sulle risorse fonti primarie di energia. Con la cogenerazione riusciamo a recuperare quelle 51 unità di energia che altrimenti perderemmo nel condensatore. Alla fine il risparmio è solo globale tra le fonti primarie e ….
I LIMITI DELLA COGENERAZIONE. Costruire un impianto cogenerativo ha dei costi superiori rispetto ad un impianto tradizionale, però tutto dipende se riusciamo ad utilizzare nello stesso modo l’energia elettrica e il calore prodotto. Il problema è che l’energia elettrica e il calore prodotto vengono prodotti insieme, non possiamo decidere se ci serve più calore o energia elettrica, e quindi se abbiamo una situazione in cui possiamo sfruttarli insieme nello stesso momento ottimizziamo, altrimenti rischiamo di utilizzare più calore o meno energia elettrica, cmq il rendimento globale non vale la pena. Oggi si sta facendo tanto per promuovere la cogenerazione con una serie di incentivi, a livello comunitario e nazionale, per favorire la trasformazione degli impianti tradizionali in impianti cogenerativi.
Oggi si parla anche della TRIGENERAZIONE. Con la cogenerazione recuperiamo calore ed energia elettrica, però non sempre questo calore effettivamente serve (tranne alle industrie dove effettivamente serve). Pensiamo alle case domestiche, non è che in estate utilizziamo la stessa quantità di combustibili che usiamo in inverno, anzi negli ultimi anni sta succedendo che la richiesta di corrente elettrica è molto aumentata a causa dell’utilizzo dei condizionatori. In Cina, già dall’anno scorso, hanno dei blak-out programmati xkè d’estate non ce la fanno a fornire tutta la corrente necessaria proprio a causa dei condizionatori, quindi alla fine si è capito che se si riuscisse a fare un qualcosa che producesse corrente elettrica, calore e freddo quando serve, ottimizzeremmo il tutto. Oggi si parla di trigenerazione che significa produzione di energia elettrica, calore e freddo quando servono mediante delle sostanze chimiche che grazie a dei processi di condensazione ed espansione, assorbono o emettono calore. Mediante la trigenerazione riusciamo così a limitare le perdite e ad utilizzare tutto quello che ci serve evitando che si utilizzi ulteriore corrente e quindi ulteriori combustibili. Questo è lo stato attuale di produzione della corrente elettrica (abbiamo visto a livello di impianti di produzione di energia che cosa si sta cercando di fare per massimizzare l’efficienza e utilizzare al massimo l’energia). Allo stesso tempo però ci sono altri indirizzi di sviluppo e altri studi in atto sempre nel settore dell’energia elettrica.
Alcuni INDIRIZZI DI SVILUPPO sono per esempio:

la conversione di greggi e frazioni petrolifere pesanti, ovvero tutti quei prodotti come ad es. residui della raffinazione (residui di petrolio troppo pesanti),
la conversione indiretta del gas naturale e prodotti liquidi, ovvero di tutti quei combustibili per i quali erano necessarie delle tecnologie costose per poterli utilizzare, si sta cercando di renderli utilizzabili per evitare che tra 40 anni si considerino finiti.
le nuove tecnologie per la conversione fotovoltaica , sul fotovoltaico oggi si sta puntando tantissimo, nonostante le critiche, sembra essere una tecnologia abbastanza consolidata che sta cercando di evolversi;
le celle a combustione (a bassa ed alta temperatura), si tratta di tecnologie utili per produrre energia dall’idrogeno;
i cicli ultra-super-critici alimentati dal carbone, questo è un tema sul quale stanno lavorando molto gli americani i quali hanno a disposizione dei grandi programmi di ricerca molto costosi per riuscire a trovare delle tecnologie innovative più ecocompatibili (meno inquinanti e più efficienti). Stanno lavorando tantissimo sull’idrogeno e sul carbone. Si sta ritornando al carbone, però attraverso delle tecnologie pulite, cioè che utilizziamo il carbone ottenendo gli stessi vantaggi dell’utilizzo di altri combustibili fossili semmai incrementando l’efficienza degli impianti. Con le tecnologie che sfruttano temperature e pressione molto elevate gli Stati Uniti stanno lavorando con il carbone per avere un’efficienza migliore ed inquinare meno di una turbina;
le tecnologie di generazione elettrica distribuita, che significa piccoli impianti che possono servire dei piccoli centri, località isolate, gruppi di case, ecc. xkè non possiamo utilizzare l’eolico, il fotovoltaico per produrre gli stessi quantitativi di energia elettrica che produce una centrale da 600MW , però se ottimizziamo nel piccolo attraverso generazione distribuita (piccolo impianto per piccolo utente) possiamo sfruttare al meglio tutte le fonti;
le tecnologie “waste-to-power”, un altro combustibile che oggi va tanto di moda sono i rifiuti che rappresentano un grosso problema a livello di gestione, allora si è visto che una delle stupidità era quello di prendere i rifiuti con un alto potere calorifico e di metterli in discarica, quando oggi possono essere bruciati nei termovalorizzatori (serve per bruciare i rifiuti recuperando il calore per produrre energia eolica).

TECNOLOGIE PULITE DEL CARBONE. Sono tecnologie innovative che riducono l’emissione di anidride solforosa, di polveri, di composti di azoto, dopo di che si ha il recupero al 100% delle ceneri che si producono dalla combustione del carbone. Questi sono i problemi che si verificano nelle centrali tradizionali. Le tecnologie pulite riducono, allo stesso tempo, al minimo gli eventuali problemi. Queste tecnologie pulite sono essenzialmente (dalla meno alla più innovativa): combustione a letto fluido, polverizzazione del carbone, gassificazione del carbone e gassificazione del carbone assieme al “fuel cell systems”; si tratta di una serie di tecnologie nelle viene reso finissimo che migliora il processo di combustione a differenza del passato in cui veniva bruciato dopo una semplice macinazione. Esistono delle tecnologie che utilizzano il letto fluido, durante la combustione prende il carbone e lo trascina durante tutto l processo di combustione, questo letto fluido migliora tantissimo la combustione, aumenta l’efficienza, migliora il rendimento delle centrali, riduce l’emissione degli inquinanti perché durante il processo queste sostanze che stanno nel letto fluido (vortice gassoso) vengono assorbite come lo zolfo, riduce la presenza di anidride, quindi in sostanza otteniamo dei processi più puliti e più efficienti. Oggi va tantissimo di moda la gassificazione del carbone, posto che il carbone non è sempre lo stesso nelle diverse aree geografiche xkè cambia la sua qualità e soprattutto diremo che il carbone è di bassa qualità se contiene una grossa quantità di azoto e altri inquinanti che una volta bruciati vanno nell’atmosfera. In Sardegna disponiamo di alcune miniere di carbone in una zona che si chiama… (bo?), prima quando si usava il carbone così com’era con tutte le problematiche l’Italia si fregava e rimaneva povera oggi grazie alle tecnologie di gassificazione possiamo utilizzare anche il nostro carbone (che fa schifo da un punto di vista merceologico xkè contiene azoto) xkè con la gassificazione e poi bruciandolo nelle turbine a gas possiamo risolvere i problemi di inquinamento che si avrebbe dall’utilizzo di quel gas. Esistono poi i sistemi integrati di gassificazione del carbone, dalla gassificazione del carbone si può ricavare l’idrogeno il quale poi serve per il funzionamento della cella combustibile, alla fine utilizzeremmo due sistemi per migliorare l’efficienza energetica. Quindi il processo di gassificazione del carbone porta a quello che poi viene chiamato gas di sintesi (syngas) che a seconda di come noi facciamo avvenire la gassificazione è una miscela di monossido di carbonio e azoto o di monossido di carbonio e idrogeno (serve per produrre idrogeno!). La gassificazione del carbone può essere di tipo industriale o sotterraneo, nel senso che o abbiamo i nostri sistemi di trasformare il carbone in gas (industriale) oppure possiamo far direttamente avvenire la reazione di gassificazione all’interno di una miniera di carbone andando ad iniettare ossigeno, aria, vapore a delle temperature riusciamo a produrre direttamente il gas in miniera (cosa che si sta cercando di fare in Sardegna).
La prof ha mostrato un esempio di impianto integrato con la gassificazione del carbone in cui nello stesso impianto industriale partiamo dal carbone, lo trasformiamo in gas e poi lo stesso gas che abbiamo prodotto fa muovere la turbina a gas per produrre energia elettrica.
L’alternativa su cui si sta puntando tantissimo è quella di ottimizzare ulteriormente la gassificazione del carbone con la produzione di corrente elettrica aggiungendo un piccolo elemento che è la cattura dell’anidride carbonica (C02). Si è visto che un sistema del genere potrebbe funzionare xkè alla fine usiamo il carbone che è un combustibile che costa meno, lo andiamo a gassificare quindi miglioriamo l’efficienza xkè lo abbiamo come gas, riduciamo l’impatto sull’ambiente xkè andiamo ad eliminare gli ossidi di azoto e ossidi di zolfo, cosa ci rimane? Ci rimane la CO2 per la quale oggi si stanno cercando dei sistemi per catturarla e stoccarla definitivamente.
Altre tecnologie che riguardano il carbone, e non solo, sono quelle di trasformare il carbone in combustibili liquidi, anche qui per migliorare l’efficienza, i trasporti e per ridurre l’impatto sull’ambiente e si può fare o direttamente dal carbone come combustibile solido aggiungendo l’idrogeno o dal gas lo facciamo diventare liquido e poi lo utilizziamo nell’impianto tradizionale. Nei cicli ultra.super-critici, quindi con elevatissime temperature (circa700º) e pressioni molto elevate, si stanno cercando di raggiungere rendimenti superiori al 50% con emissioni ridotte del 15% rispetto al normale.
Altri utilizzi sono quelli di combustibile “non convenzionale”, quindi oltre ai residui della raffineria tutto quello che riguarda il greggio e i derivati del petrolio, altri combustibili sono i bitumi naturali che possono essere utilizzati negli impianti tradizionali (sfruttabili nelle eree del Canada e Venezuela). Vengono individuati con il termine Tar tutti i residui pesanti della raffineria, oggi si sta cercando di utilizzarli gassificandoli o trasformandoli in combustibili. Tra i vari combustibili che sono stati utilizzati negli ultimi anni ce ne uno che si chiama Orimulsion, appartiene ai bitumi naturali presenti in Canada e Venezuela e presenta, a differenza del petrolio grezzo, dei grossi vantaggi xkè non ha bisogno di essere raffinato ma è sufficiente emulsionare il bitume con dell’acqua per renderlo fluido, poterlo trasportare e metterlo nelle centrali, quindi a livello di costo e di impatto ambientale è ridotto 1 xkè abbiamo eliminato tutte le fasi della raffinazione e 2 xkè la combustione avviene in maniera tale che l’emulsione nell’atmosfera è ridotta. Fino a due anni fa e centrali di Brindisi utilizzavano insieme all’olio combustibile anche l’orimulsion, avevano un contratto con il Venezuela (l‘unico a produrre questo bitume), quindi costi ridotti; ad un certo punto l’orimulsion non è stato più prodotto (ora si utilizza il carbone), se lo è preso tutto la Cina e questo xkè c’è stata una campagna sbagliata tra l’Italia e il Venezuela a livello politico. Con l’ormulsion si vanno ad eliminare le fasi della raffinazione e dell’emulsione.
Nei SISTEMI ENERGETICI SOSTENIBILI abbiamo obiettivi di breve- medio e lungo termine. Per quanto riguarda gli obiettivi di breve-medio termine è sicuramente fondamentale a livello ambientale:

la riduzione delle emissioni e degli inquinanti;
la sicurezza di approvvigionamento energetico, anche lo stesso carbone, con l’arrivo di India, Cina,… che hanno un alto tasso di sviluppo hanno fame di materie prime e quindi è normale che tutto venga spostato piano piano verso l’oriente, noi rischiamo di rimanere senza nulla perché a livello di riserve abbiamo ben poco!la situazione è catastrofica ecco xkè si sta considerando la possibilità di introdurre il nucleare;
l’uso di energie rinnovabili.

Quello che possiamo fare oggi è: energie pulite, nuove tecnologie, risparmio energetico e carburanti alternativi (tra i quali l’idrogeno).
Per quanto riguarda la CO2 oggi ci sono tanti progetto in atto, e su questo gli Stati Uniti sono in testa, per cercare di capire cosa fare con la CO2 al posto di immetterla nell’atmosfera. In genere possiamo dire che il problema CO2 può essere gestito in due modi:

o evitando l’emissione e quindi facendo qualcosa prima che i combustibili vengano bruciati;
oppure nel momento in cui vengono bruciati è necessario separare la CO2 dal gas che arriva poi nell’atmosfera, diminuire il volume xkè è un gas e poi la CO2 andarla a mettere da qualche parte.

Si stanno molto sviluppando le tecnologie di separazione della CO2 dal gas, quindi nel momento in cui noi bruciamo otteniamo un gas che contiene tante cose, selettivamente mediante fenomeni di assorbimento critico o mediante le azioni critiche catturiamo questa CO2, ma dove dobbiamo andarla a mettere? Tutto questo ha un senso in relazione all’aumento del costo della produzione di energia in seguito al Protocollo di Kyoto, al “Mission Trading” (?) e a tutte quelle che sono le politiche per ridurre i gas nell’atmosfera. Se noi continuiamo a produrre CO2 dobbiamo aggiungere costi su costi e quindi alla fine produrre energia diventa insopportabile; allo stesso modo bisognerebbe cercare di capire come mai ci si stia muovendo questo nuove tecnologie o cercare di capire dove mettere questa benedetta CO2!
Le tecnologie di separazione sono ancora oggi molto costose per esempio all’Enel di Brindisi esiste il centro ricerche dell’Enel che rioccupa soprattutto di problematiche ambientali, quindi che cosa dobbiamo fare per produrre l’energia a bassi costi e ridurre i costi ambientali. Studiano per esempio cosa fare delle ceneri, come utilizzarle e tra l’altro anche come catturare la CO2, stanno studiando dei sistemi viventi, cioè delle alghe in grado di catturare la CO2. Ovviamente sono a livello sperimentale però si sta cercando di vedere se effettivamente i sistemi viventi in condizioni ottimali possono catturare laCO2 per farla diventare massa ….(areale? bo?). Uno degli strumenti adottati da Kyoto è se tu pianti gli alberi permetti alla CO2 di essere assorbita da loro, la stessa cosa che succede con le alghe. In una centrale termoelettrica, una vota che questa CO2 è stata separata dove la mettiamo? Sono state fatte più proposte e quelle migliori sembrano essere.

i giacimenti di gas o ilio esaurit;
acquiferi profondi;
miniere di carbone.

Per esempio è stato visto attaccato al carbone, nelle miniere, esiste uno strato di gas intrappolato sulla superficie del carbone che è il metano. È stato visto che se noi iniettiamo la CO2 nelle miniere di carbone, il carbone sulla cui superficie c’è il metano lascia il metano e assorbe la CO2. Questo potrebbe essere utile sia xkè liberiamo il metano che xkè potremmo sfruttare quei giacimenti di carbone che non sono sfruttati. Altra cosa è quella di immettere la CO2 nelle falde sotterranee, sono state individuate delle falde sottomarine che sono in grado di catturare la CO2 su questo si sta ancora lavorando! In linea teorica si può fare e in linea teorica la quantità di CO2 che riusciremmo a catturare è elevatissima, quindi andremmo in un certo qual modo a risolvere i nostri problemi è solo che bisognerebbe capire tutta questa CO2 nel mare che effetto potrebbe provocare! Si era pensato anche di immetterla negli oceani xkè rispetto alla quantità di acqua con sali disciolti si pensa che la CO2 disciolta negli oceani non possa dare così tanti problemi anche se l’oceano è in comunicazione con l’atmosfera con degli equilibri piuttosto delicati di produzione e distruzione del calcare, della CO2,… e allora si era pensato che non potesse essere una buona soluzione per l’acqua con relativi problemi agli abitanti del mare solo xkè si andrebbero a modificare gli equilibri di scioglimento dei sali, ecc… Nel mare del Nord si sta pompando la CO2 in una palla marina.
Altro problema della Co2 è, a parte capire dove metterla, come trasportarla e chi deve sostenere i relativi costi.
IDROGENO
C’è stato l’autore di un romanzo che scrisse nel 1864 che il combustibile del futuro sarebbe stato l’acqua e su questo effettivamente non ci è andato troppo lontano, infatti oggi si sta puntando tantissimo sull’idrogeno. Se noi adiamo ad analizzare dall’inizio fino ad oggi la produzione dell’energia a livello globale, si è passati sempre di più da combustibili fossili a combustibili…a combustibili gassosi. Oggi siamo in una fase in cui il gas inizia ad avere importanza e mano a mano ci stiamo spostando verso l’utilizzo dell’ idrogeno per la produzione di energia elettrica. Per quanto riguarda l’idrogeno tantissimo è stato investito in progetti di ricerca strategici. Allo stato attuale l’unica cosa vera che riguarda l’idrogeno è la possibilità nel breve periodo di riuscire ad utilizzare dei …all’idrogeno. Quando si dice che il futuro è, dal punto di vista energetico, dell’idrogeno, ci vuole un salto molto più grosso di quello richiesto dalle case automobilistiche che prototipizzano macchine all’idrogeno xkè l’idrogeno sebbene esista in natura è nella maggiore parte dei casi legato ad altri composti xkè è un gas molto leggero difficilmente recuperabile. Allora il problema dell’idrogeno è quello che noi lo dobbiamo tirar fuori da qualche parte, per tirarlo fuori da qualche parte abbiamo bisogno di una fonte primaria di idrogeno. Fino ad adesso l’idrogeno è stato prodotto dai combustibili fossili mediante il processo di REFORMING. Quelli che dicono che dobbiamo arrivare all’idrogeno senza considerare che c’è tutto un periodo in cui noi dobbiamo continuare ad usare combustibili fossili per produrre l’idrogeno ovviamente fanno un ragionamento stupido xkè per poter arrivare a liberarci completamente dei combustibili fossili noi dobbiamo attraversare un periodo di passaggio fondamentale necessario in cui spostiamo l’utilizzo dei combustibili fossili per produrre idrogeno ed eventualmente energia elettrica. Che cosa centrano le automobili in tutto questo? Al momento attuale ci sono degli interessi reciproci tra le case automobilistiche e le compagnie petrolifere o che fino a d adesso a prodotto carburante per il settore automobilistico, quindi siccome le case automobilistiche hanno i soldi per portare avanti la ricerca, studiare, mettere a punto le tecnologie, e sono daccordo i produttori di combustibili per andare avanti insieme xkè se al momento si dicesse non utilizziamo più i combustibili fossili usiamo idrogeno ci prenderebbero per matti xkè ci deve essere sempre e comunque uno sfruttamento di combustibili fossili, quindi bisogna ascoltare l’interesse di quelli che hanno il potere dei combustibili fossili. Questo lo stanno facendo nel reparto automobilistico, quando poi grazie a tutto ciò, grazie alla possibilità di inventiva, di creare tecnologia, avranno raggiunto un ottimizzazione delle celle combustibili allora si potrà pensare di introdurre realmente la produzione di energia elettrica tramite idrogeno. Migliorare l’efficienza delle celle a combustibile e sviluppando piano piano le altre fonti energetiche dobbiamo arrivare ad essere in grado di produrre l’idrogeno da altre fonti che non siano i combustibili fossili. Es. la cosa più facile da fare per produrre idrogeno è prendere una bolla di acqua, spezzarla e prendere l’idrogeno. Come si fa? Si può fare o usando la corrente elettrica se la corrente costa poco e se l’efficienza del sistema che riproduce corrente elettrica con l’idrogeno è di gran lunga superiore rispetto alla corrente elettrica.
Esiste la possibilità della FOTOLISI, l’energia del sole che rompe la molecola di acqua. Su questo si stanno studiando dei sistemi che concentrano l’energia del sole per rompere la molecola di acqua. Un altro sistema è rappresentato dai SISTEMI BIOLOGICI, esistono dei microrganismi che andando a modificare le funzioni di crescita o addirittura modificando geneticamente i microrganismi si riesce a produrre l’idrogeno, quindi loro in virtù del loro metabolismo producono idrogeno. Immaginate, ovviamente, la quantità di idrogeno di cui avremmo bisogno per ottimizzare il sistema affinché tutti questi microrganismi siano messi in grado di produrre idrogeno. Sono cose che si stanno studiando. Altra cosa che si sta cercando di fare è quello di utilizzare le fonti rinnovabili di energia, quindi essenzialmente sole e vento, o per produrre l’energia elettrica a basso costo in maniera efficiente, non inquinante per produrre l’idrogeno, oppure per rompere le molecole di acqua utilizzando le energie rinnovabili. In un sistema del genere noi saremmo in grado di ottenere l’idrogeno a basso costo, di liberarlo dai combustibili fossili e poi produrre energia con alta efficienza di qualità senza inquinare (questo sarebbe l’ottimo!).
L’idrogeno è un combustibile, noi lo bruciamo e otteniamo parecchia energia termica. Quello che si vuole fare però, non è prendere l’idrogeno e bruciarlo perché l’idrogeno, essendo molto infiammabile, è pericoloso ed inoltre non avremmo la sufficienza che invece avremmo con …..(bo?). Il sistema studiato per avere corrente elettrica con l’idrogeno è quella della CELLE A COMBUSTIBILE (fuel celles). Quando noi pensiamo all’idrogeno dobbiamo sempre pensare alle celle a combustibile. Le celle a combustibile non sono altro che delle pile, le pile normali (tramite una reazione chimica producono corrente), la stessa cosa la fuel celles, tramite una reazione chimica produce corrente elettrica. La differenza consiste nel fatto che mentre la pila ad un certo punto si scarica (le reazioni si svolgono ed hanno un termine), nelle fuel celles noi possiamo portare avanti una reazione fino a quando vogliamo perché il sistema è aperto, cioè fino a quando noi formiamo idrogeno e ossigeno, il sistema va avanti e produce corrente. Alla fine otteniamo corrente elettrica, acqua e calore. Se siamo bravi e recuperiamo il calore, riusciamo a fare la cogenerazione insieme all’idrogeno e lo recuperiamo. L’unico caso di rifiuto è l’acqua. I problemi veri per quanto riguarda l’idrogeno, a parte le tecnologie delle celle a combustibile che necessitano ancora di essere migliorate, sono tutte le fasi a monte dell’utilizzo, quindi la produzione, lo stoccaggio e il trasporto. L’idrogeno può essere trasportato e stoccato dal… (bo?). Può essere trasportato come gas, può essere liquefatto, oppure i sistemi più moderni prevedono di immagazzinare l’idrogeno in fogli o attraverso sistemi che utilizzano le nanotecnologie (nano idruri di carbonio, nano fibre, nano sfere), si tratta di sistemi nuovi che servono a stoccare, immagazzinare e trasportare idrogeno altrimenti non abbiamo risolto il problema. Se noi abbiamo la cella a combustibile, cioè se abbiamo la macchina ma non abbiamo la possibilità di rifornirci, è come se non avessimo idrogeno! In paesi come il Canada dove viene utilizzato molto il metano stanno cercando di utilizzare gli stessi condotti del gas metano mettendo l’idrogeno, quindi distribuzione del gas e di idrogeno a tutto il paese. In posti tipo l’Africa dove non esiste una rete di gas così avanzata subentrano i problemi di trasporto, di stoccaggio, e qui casca l’asino!!!

CICLI PRODUTTIVI E INNOVAZIONE

LEZIONE DI CICLI DEL 30/11 n. 29

Al momento attuale, più o meno a livello mondiale, la % dell’utilizzo dell’energia nucleare dalla produzione di energia elettrica è circa il 16%. Questa è però una media perché esistono dei paesi che basano tutta la loro produzione di energia elettrica sul nucleare, prima su tutti la Francia che ormai ha raggiunto la quota dell’ 80%, quindi la Francia si fonda sul nucleare. Ma vi sono tanti altri paesi che utilizzano in parte e stanno per esempio costruendo tante altre centrali; oggi nel mondo ci sono tante centrali in costruzione soprattutto in paesi tipo la Cina, Paesi dell’ Est, Paesi tipo l’ India, paesi in via di sviluppo e che si stanno rivolgendo al nucleare per poter aumentare quella che è la produzione di energia elettrica con delle tecnologie nuove ma a costi sostenuti. Prima di parlare della produzione di energia nucleare facciamo un piccolo passo indietro per cercare di capire di che cosa si tratta, cioè che cosa è l’ energia nucleare. Riprendiamo quindi qualche concetto fondamentale della fisica.
ATOMI E ISOTOPI
Sappiamo che gli atomi che costituiscono la materia sono formati da protoni, neutroni ed elettroni. Nel nucleo ci sono i neutroni e i protoni, intorno al nucleo ci sono gli elettroni. Generalmente si dice che gli elettroni non hanno una massa, o meglio hanno una massa talmente piccola rispetto al resto dell’ atomo che si dice non hanno una massa, per cui quello che è il peso della materia, la massa della materia, è dovuto ai neutroni e ai protoni che stanno nel nucleo. Le caratteristiche chimiche di un elemento dipendono essenzialmente da quanti elettroni ha l’ atomo: il n˚ degli elettroni è uguale al n˚ dei protoni e questo viene indicato con il simbolo Z. Però esistono atomi che hanno lo stesso n˚ di protoni, quindi lo stesso n˚ di elettroni, ma possono avere un n˚ di neutroni nel proprio nucleo differente. Dal punto di vista chimico le cose non cambiano, l’ idrogeno è idrogeno, l’ ossigeno è ossigeno, però hanno delle caratteristiche tali per cui, per esempio, possono essere separati o si possono comportare in maniera diversa in determinate posizioni chimiche. Ricordiamoci a livello chimico non cambia niente! Si definiscono isotopi atomi di uno stesso elemento che hanno lo stesso n˚ di elettroni e di protoni, ma quello che cambia è il n˚ di neutroni e di conseguenza cambia anche la massa.
-ISOTOPI-
Esempi di isotopi esistenti in natura sono quelli dell’ idrogeno: l’ idrogeno esiste in natura sotto forma di 3 isotopi che sono l’ idrogeno, il deuterio e il tritio. In questo caso specifico l’ idrogeno non ha neutroni, ma ha solo un protone ed un elettrone, il deuterio ha un neutrone, il tritio ne ha 2. Questi hanno una diffusione in natura completamente diversa, infatti tutto quello che noi chiamiamo idrogeno è l’ idrogeno H, in piccola % abbiamo il deuterio e il tritio è inesistente, infatti lo consideriamo in un certo qual modo un isotopo artificiale. Il deuterio esiste in natura nell’ acqua comune; una molecola di 6.400 di acqua contiene il deuterio invece dell’ idrogeno, quindi esiste e nel nostro caso noi lo utilizziamo. Altri isotopi possono essere quelli del carbonio, il carbonio 14 che viene usato per datare i reperti fossili perché si va a vedere la radioattività.
LA RADIOATTIVITA’
In generale parliamo di radioattività quando parliamo di una proprietà sostanzialmente naturale di alcuni nuclei di alcuni atomi, per esempio il radio, l’ uranio, il borio, ci sono vari atomi la cui radioattività deriva dal radio, i quali si disintegrano spontaneamente, cioè abbiamo un atomo che in natura con una certa probabilità si disintegra. Che cosa produce? Produce una serie di particelle, emette energia e quest’ insieme di distruzione dell’ atomo lo chiamiamo radioattività. Ciascun atomo capace di emettere radioattività ha un peso specifico, cioè il tempo di dimezzamento dipende dalla quantità di atomi presenti in quell’ elemento in un determinato momento. Esistono quelle che vengono dette serie naturali, nel senso che in natura esistono degli atomi che ad un certo punto emettono radiazioni, e emettendo radioattività si trasformano in altri elementi e si fermano in questo processo quando raggiungono una certa stabilità. Generalmente, quindi, si arriva all’ emissione di particelle alfa, o beta, o raggi gamma.

PARTICELLE RADIOATTIVE
Quando parliamo di radioattività, quella naturale, succede che un atomo emette qualcosa, perché, per qualche motivo, è instabile, emette quindi particelle alfa, particelle beta e raggi gamma; quindi è radioattivo quando riesce ad emettere queste particelle radioattive. In generale diciamo che sono radiazioni ionizzanti e questo genere di radiazioni sono capaci di interagire con la materia. Le particelle alfa non sono altro che dei nuclei di elio; le particelle beta sono degli elettroni; le particelle gamma sono invece radiazioni elettromagnetiche. Ciascuno di questi interagisce con la materia in maniera diversa. Diciamo che sono radiazioni ionizzanti perché sono capaci di strappare elettroni dagli atomi, sono quindi in grado di provocare la ionizzazione della materia e possono essere, per esempio, bloccati in maniera diversa proprio perché la loro capacità di penetrare è diversa. E diciamo che in genere sono anche pericolosi perché hanno la capacità di interagire con la materia.
I NEUTRONI
Quando noi, invece, parliamo di energia pensiamo ad un fenomeno diverso. I primi studi che sono stati fatti sono stati sulla radioattività, quindi si è visto che c’erano questi elementi naturali che erano in grado di emettere quest’energia e che potevano poi avere un effetto sulla materia; mentre si facevano esperimenti si vide che tra le varie particelle che venivano emesse ce n’erano anche altre che avevano una grossa massa, non erano dotate di carica: a questi venne dato il nome di neutroni. I neutroni hanno la capacità di interagire con gli atomi. Cosa succedere però? Siccome la maggior parte del volume della materia è fatto da vuoto, se il neutrone deve andare a colpire il nucleo avrà una probabilità molto alta di colpire il vuoto. Se noi facciamo in modo tale che la velocità del neutrone sia compatibile con la velocità in cui oscillano gli atomi e quindi i nuclei, abbiamo una possibilità che questo neutrone vada a colpire esattamente dove noi vogliamo. Nella maggior parte dei casi quando un neutrone va a colpire un atomo, il neutrone, si era visto, veniva assorbito dall’atomo, il quale si trasformava in un altro tipo di elemento.
LA FISSIONE NUCLEARE
A Fermi, facendo questo tipo di esperimenti, capitò di “giocare” con l’uranio. Quindi, colpendo l’uranio con i neutroni lui si aspettava di avere lo stesso effetto che aveva avuto con altri tipi di materiali. E invece è successo che, invece di avere un qualcosa di più pesante, si rese conto di avere qualcosa di più leggero, perché invece di prendersi il neutrone, l’atomo si era rotto in pezzi più piccoli. Aveva, inoltre, visto che nel rompersi in pezzi più piccoli veniva sprigionata energia. Questa è la scoperta della fissione nucleare! Fissione vuol dire rottura del nucleo. La reazione che si ottiene è una reazione di tipo a catena con un andamento esplosivo, cioè partendo da un nucleo e da un neutrone avremo poi la possibilità di avere energia sempre sempre maggiore, grazie appunto all’effetto a catena. Il problema è stato poi quello di controllare questo tipo di reazioni per utilizzare l’energia che si sprigionava. Tanto per ricordarlo: 1 Kg di uranio sprigiona un’energia equivalente, per esempio, a 20.000 tonnellate di tritolo o a 3.000 tonnellate di carbone. In generale, nella reazione a catena in media un neutrone che colpisce l’uranio fa emettere 2,4 neutroni. Non è che ne fa emettere sempre 2,4, a volte 2, a volte 3, quindi in media 2,4.
IMPORTANTE!
L’enorme energia che deriva dalla fissione nucleare deriva dalla legge di Einstein, il quale si accorse che, nel momento in cui i nuclei si rompono e otteniamo tutti quei pezzettini, la massa dei pezzettini non è uguale al nucleo iniziale, ma sarà inferiore: quella mancanza di massa si è trasformata in energia.
LEGGE DI EINSTEIN E=mc2
dove c è una costante che è uguale alla velocità di diffusione della luce nel vuoto. Vedete, da 1 grammo di uranio 235 otteniamo essenzialmente 10 alla 9 Kilo calorie.

FUSIONE E FISSIONE NUCLEARE
Un altro fenomeno che riguarda i nuclei è la fusione nucleare. In natura esistono atomi, tipo l’uranio, che sono talmente grossi e hanno talmente tanti neutroni e protoni nei nuclei che non sono stabili. Quindi sono pronti a rompersi. L’opposto avviene quando, invece, abbiamo dei nuclei che sono talmente piccoli, tipo l’idrogeno, che hanno il piacere di mettersi insieme a qualcun altro per diventare più   stabili. E si è   visto che,   per quanto   riguarda l’energia sprigionata     dalla    fissione nucleare, quello che si ottiene è lo 0,1%; nella fusione l’energia che si sviluppa è 5 volte superiore.
FISSIONE NUCLEARE
E questo è un grafico che vi fa vedere cosa succede. Quindi, in una reazione a catena n sprigiona altri n, i quali vanno a colpire altri atomi per avere l’esplosione.
DECADIMENTO
Quello che utilizziamo nella produzione di energia elettrica è detta fissione indotta, nel senso che l’uranio, che è un elemento in grado di fare questo genere di reazioni, esiste sulla crosta terrestre e da solo nelle rocce fa questo genere di reazioni, però non esplode perché la quantità di uranio presente normalmente nelle rocce è talmente bassa che è difficile che quel neutrone vada a colpire qualche altro neutrone. Comunque esiste una certa radioattività naturale ed esistono, quindi, questo genere di reazioni. Quindi, noi usiamo la fissione indotta: cioè noi prendiamo il nostro proiettile che è il neutrone, andiamo a prendere la giusta quantità del nostro combustibile fissile. Ricordiamoci, però, che stiamo parlando di reazioni nucleari, non centra niente la combustione, perché sappiamo che la combustione è una reazione di ionizzazione che avviene generalmente con l’ossigeno e con i combustibili. Qui non centra niente, però lo chiamiamo combustibile semplicemente perché poi alla fine l’effetto che abbiamo è quello di produzione di energia termica, la stessa cosa che abbiamo con la combustione. Dicevamo, è una reazione di fissione indotta, quindi siamo noi che mettiamo il sistema nelle condizioni di effettuare questa reazione di fissione nucleare per ottenere, appunto, energia. Nel momento in cui abbiamo la reazione di fissione nucleare, l’uranio, per esempio, si rompe in pezzi più piccoli, si producono altri neutroni, ma insieme ai neutroni si producono anche una serie di altre particelle, di altre forme di energia che sono tutto quello che avanza da questa rottura. Infatti, quello che noi abbiamo alla fine della reazione di fissione nucleare e che poi raccogliamo come energia che ci serve, è alla fine un mix di energia che si ottiene dalla fissione vera e propria, dall’emissione di raggi gamma, dall’emissione di particelle, quindi è un insieme di varie cose. E sono per esempio queste altre particelle che andranno poi ad interagire con la massa per creare altre reazioni che poi porteranno a scorie radioattive, nel senso che avranno capacità di emettere radiazioni, gamma, alfa, beta, quello che avviene in natura.
QUANTITA’ MEDIA DI ENERGIA EMESSA NELLA FISSIONE U235
Nella reazione di fissione nucleare, parte dell’energia è energia cinetica dei frammenti, e poi bisogna aggiungere l’energia dei neutrini, dei neutroni, dei raggi gamma, ecc. ecc.
CONSUMI DI ENERGIA NUCLEARE PER GRANDI AREE
Al momento circa il 16% dell’energia elettrica nel mondo deriva dal nucleare. Il boom che c’è stato negli anni ’80 e all’inizio degli anni ’90 sta terminando perché la maggior parte delle centrali attive oggi nel mondo sono quelle più vecchie, cioè le prime, e queste stanno finendo la propria vita utile. Le centrali più vecchie, quelle di prima generazione hanno una durata di 20-25 anni; oggi grazie alle nuove tecnologie la vita media è stata portata a 40 anni; negli Stati Uniti ci sono dei programmi per prolungare la vita media anche a 60 anni, ovviamente in sicurezza. E questo è importante perché l’investimento per una centrale è molto elevato, quindi allungare la vita media vuol dire rientrare nei costi.
IL NUCLEARE IN CIFRE
Qui sono state riportate le varie centrali distribuite sul pianeta. In Francia, per esempio, al momento ci sono   58 centrali attive, in Cina nel 1999 ce n’erano 2, oggi ce ne sono 7, ce ne sono anche 4 in costruzione. Quindi paesi tipo la Cina , l’India , la Corea stanno costruendo sempre più centrali nucleari. Paesi tipo la Russia, il Regno Unito e tutti gli ex paesi dell’Unione Sovietica sono ricchi di centrali nucleari, molte delle quali sono della vecchia generazione. In Lituania, per esempio, ci sono ancora 2 reattori che stanno per essere chiusi e che sono quelli vecchi, tipo Chernobil e che sono quelli su cui l’attenzione dell’opinione pubblica mondiale è focalizzata, proprio perché sono quelli della vecchia generazione e non sono quindi sicuri come quelli della nuova. Negli Stati Uniti il numero delle centrali è elevatissimo e anche nel resto del mondo c’è un’alta distribuzione di centrali. Alcuni paesi come la Finlandia sono attivi nella costruzione di centrali, altri paesi invece hanno bloccato la costruzione. Negli Stati Uniti c’è anche un incentivo a chi si attiva per costruire nuove centrali.
L’uranio non è distribuito in maniera equa su tutta la crosta terrestre, ma esistono dei paesi che hanno il monopolio sulla produzione dell’uranio, parliamo dell’uranio così come è. Le riserve di uranio sono presenti essenzialmente negli Stati Uniti, in Australia, in Sud Africa, nei vari paesi dell’ex unione Sovietica, nella repubblica popolare cinese e nel Brasile. Per quanto riguarda le riserve mondiali di uranio, con i consumi stimati intorno all’anno 2000, si pensa che possa durare altri 50 anni, però sono dei calcoli abbastanza complessi perché una cosa è avere uranio naturale e un’altra cosa è usare combustibile. In Italia, nella zona di Bergamo, abbiamo un piccolo giacimento di uranio.
DOMANDA DI URANIO
Abbiamo visto che alcuni paesi detengono le riserve di uranio e hanno quindi la possibilità di vendere l’uranio naturale. La domanda di uranio è strettamente correlata a quella che è la potenza installata   o anche a quello che può essere il piano di sviluppo, i programmi di sviluppo di centrali elettronucleari. Al momento ci vogliono circa 10 anni per costruire una centrale termonucleare. Quindi, nel momento in cui noi andiamo a considerare il mercato del combustibile fissile, dobbiamo mettere in conto che dal momento in cui si pensa di acquistare il combustibile al momento in cui verrà utilizzato veramente possono passare molti molti anni e a volte non è neanche sicuro che il processo possa essere portato a termine nei termini previsti. Quindi è un mercato abbastanza difficile e in cui la domanda e l’offerta non sono facilmente prevedibili.
BIOESTRAZIONE DELL’URANIO
Una cosa che va abbastanza di moda è la bioestrazione dell’uranio. Oggi non è soltanto nei confronti dell’uranio, ma esistono una serie di batteri, e su questo sta intervenendo anche il settore delle biotecnologie, batteri che sono in grado di accumulare in maniera selettiva determinati metalli e determinati elementi utili in processi industriali e che sarebbe difficile recuperare in altro modo perché sono molto diffusi, per esempio, nelle rocce. Negli Stati Uniti è una cosa che si fa in quelle riserve dove l’uranio è talmente poco rispetto alla quantità di roccia, per cui non sarebbe economico andare con i metodi tradizionali a recuperare l’uranio. Per cui si possono sfruttare dei batteri che sono in grado di accumulare, perché lo fanno nel proprio metabolismo, l’uranio.
ATTIVITA’ A CONFRONTO
Vengono messe a confronto, per ottenere 1000 MW all’anno di energia elettrica, quanto carbone, quanto petrolio e quanto nucleare noi dobbiamo utilizzare e quanti sono i costi per trasporto, stoccaggio, utilizzo.
L’URANIO
L’uranio si trova in natura essenzialmente distribuito dappertutto sulla crosta terrestre. Le rocce contengono 2 grammi per tonnellata di roccia. Però noi non possiamo utilizzare questi 2 grammi come fonte del nostro uranio, altrimenti vorrebbe dire che ci mettiamo a rompere quantità elevate di crosta terrestre per ottenere quantità irrisorie di uranio. Allora ci si rivolge a quelle che sono le rocce dette uranifere, che sono quelle che hanno una concentrazione media 1000 volte superiore rispetto a quelle naturali, otterremo quindi 1-2 kg di uranio per tonnellata di roccia. Anche nell’acqua del mare abbiamo una certa quantità di uranio.
L’uranio è presente, quindi, in natura in tante concentrazioni e soltanto in determinate rocce è presente in concentrazioni sfruttabili. Però se noi andiamo a prendere l’uranio presente nelle rocce vediamo che è costituito da 2 isotopi che vengono chiamati uranio 238 e uranio 235; la differenza tra i due è il peso che dipende dalla differenza di neutroni che è 3. Le percentuali di uranio sono, rispettivamente, di 99,3% e 0,7%. Ovviamente l’uranio che serve ai nostri fini è l’uranio 235, quindi nella percentuale di 0,7% rispetto a tutto il resto. L’uranio 235 è l’unico fissile tra i 2, cioè l’unico capace di fare la reazione di fissione nucleare. Affinché il tutto funzioni abbiamo bisogno di aumentare la quantità dell’uranio 235   che è quella che poi dà la reazione nucleare. Che facciamo? operiamo delle attività che nel loro insieme vengono chiamate arricchimento. L’uranio arricchito è quello a cui è stata aumentata la concentrazione dell’uranio 235, quindi diciamo che l’uranio è arricchito, e quindi utile per i nostri scopi, se raggiungiamo una % almeno del 2-3%, al di sotto di tale % l’uranio deve essere nuovamente arricchito. E come lo facciamo? Esistono delle tecnologie in grado di separare i due isotopi.
LA PRODUZIONE DEL COMBUSTIBILE NUCLEARE
In natura esiste l’uranio 238 più dell’uranio 235, e quello che ci serve è l’uranio 235. Allora che facciamo? Dobbiamo usare delle tecnologie abbastanza complesse e sofisticate e molto costose che ci consentono di separare i due isotopi, quindi di prendere la roccia, di prendere la quantità di uranio necessaria, di separare l’uranio 238 da quello 235, poi prendere un po’ di 235 e mettere insieme a 238 per arricchire l’uranio che ci serve. Problema: l’uranio presente in natura è solido, siccome la differenza tra i due isotopi è di 3 neutroni, con nessuna tecnologia a disposizione potremmo riuscire a separare i due isotopi allo stato solido; siamo, invece, in grado di farlo allo stato gassoso. Esistono delle tecnologie, che sono quelle di filtrazione, per cui a livello gassoso riusciamo a utilizzare dei filtri che sono in grado di separare l’uranio 238 da quello 235. Problema: dobbiamo trasformare l’uranio solido nell’uranio gassoso. E questo si è riuscito a fare facendo reagire l’uranio presente in natura sotto forma di ossido con il fluoro, facendolo diventare esafluoruro di uranio.
PRODUZIONE DI URANIO NATURALE
Una via alternativa è quella che ci porta all’uranio c.d. naturale; esistono in alcune aree del globo, essenzialmente in Canada per esempio, dei reattori che hanno la possibilità di utilizzare l’uranio naturale, quindi che non hanno bisogno di fare tutto questo processo dell’arricchimento; ovviamente l’uranio naturale non è la roccia presa e buttata così nel reattore, ma c’è sempre un procedimento per cui si arriva all’uranio metallico. Una volta quindi ottenuto l’uranio arricchito lo dobbiamo trasformare in prodotto solido perché nel reattore avremo un combustibile solido. Alla fine quello è il nostro reale combustibile, quello che sta nei reattori nucleari, è costituito da cc.dd. pastiglie di ossido di uranio, UO2; è quindi questo il nostro vero e proprio combustibile.
Una cosa che dobbiamo tenere in considerazione è che il ciclo dell’uranio in generale è abbastanza complesso. Perché? Innanzitutto c’è uno sfasamento tra quella che è la richiesta e quella che è la produzione, e poi esistono tutte le fasi, dell’estrazione dalla roccia, dell’arricchimento, della produzione del combustibile e poi quella che è dell’utilizzo del combustibile, che sono separate e le tecnologie necessarie per effettuare queste varie operazioni non sono possedute da tutti i paesi; esistono dei paesi che hanno investito, hanno il know-how, hanno la capacità di utilizzare tecnologie per fare, per esempio, l’arricchimento, per produrre le barre di combustibile, ecc. Sono quindi delle fasi distaccate, ci sono alcuni paesi che per un po’ di anni hanno mantenuto proprio il monopolio, ora si sono persi, hanno diffuso anche il know-how però siccome i costi sono molto molto elevati non sono stati in grado di continuare. Quindi esiste una differenza tra quelli che sono i paesi produttori, cioè quelli che hanno effettivamente le riserve di uranio (Australia, Canada, vari paesi dell’ex URSS) e i paesi che hanno le tecnologie per separare i due isotopi, che sono Canada, USA, Francia e Russia. Quindi i paesi che hanno l’uranio ma non hanno le tecnologie che devono fare? Devono usufruire del servizio che certi paesi forniscono per l’arricchimento.
DOMANDA/OFFERTA/CONSUMO
Quindi, il ciclo è abbastanza complesso, domanda, offerta e consumo non sono contemporanei e, per esempio, per quanto riguarda l’acquisizione della materia prima, questa avviene addirittura 18-24 mesi prima della possibilità di utilizzarla, proprio perché se io mi compro l’uranio così come è poi lo devo prendere, devo fare l’arricchimento, devo far costruire le barre, me lo devo riprendere per poi effettivamente utilizzarlo. Quindi, tutto il settore nucleare è organizzato con una certa programmazione anche di lungo periodo, proprio perché per costruire una centrale ci vogliono almeno 10 anni, devo iniziare a capire quanto combustibile mi servirà una volta che la centrale è in attività, quindi mi devo procurare il combustibile, lo devo arricchire, ecc. Oggi esistono molte scorte di uranio in enti governativi oppure gli stessi produttori di energia elettrica, che per esempio prevedono o prevedevano delle centrali, si sono accaparrate il combustibile.
COSTO DI UN KG DI URANIO ARRICCHITO AL 3,23%
Per avere un kg di uranio arricchito al 3% vi sono vari costi nelle varie fasi. La fase dell’arricchimento assorbe la maggior parte di quello che poi è il costo. Quindi le tecnologie sono molto costose, ci sono pochi paesi che sono in grado di adoperare questo genere di servizi; per cui alla fine i costi risultano più da quelli che sono i servizi piuttosto che da quella che è la materia prima.
LA DOMANDA DEI SERVIZI DI ARRICCHIMENTO…(SENZA TITOLO)
La domanda dei servizi di arricchimento dipende da tutta una serie di considerazioni di natura tecnico-economica per poi capire se conviene dotarsi di certi servizi oppure usufruire della tecnologia altrui.
CICLO DEL COMBUSTIBILE NUCLEARE
Partendo dall’esplorazione avremo la concentrazione, dopo di che dovremo convertire l’uranio in esafluoruro di uranio, dopo di che dobbiamo passare alla fase dell’arricchimento, alla fase di fabbricazione del combustibile, dopo di che si arriva al reattore. Il reattore utilizza il combustibile; nel momento in cui l’uranio 235 si riduce dal 3% a 2-1,5%, noi consideriamo quel combustibile come combustibile esaurito. Le possibilità sono 2. Prendiamo il nostro combustibile esaurito che non è più sufficiente a portare avanti la reazione nella centrale e lo andiamo a smaltire. Diciamo che questa è una soluzione non utilizzata nella maggior parte dei casi, perché per arrivare poi a costruire una nuova barra di combustibile, noi dobbiamo ripercorrere tutte queste fasi e quindi è normale che se noi ci ritroviamo con una materia che è costituita da uranio 238 e 1,5-2% di uranio 235 è un grosso spreco prenderlo e considerarlo un rifiuto. Che cosa si fa? Si cerca di recuperare il recuperabile e si prende questa barra e si fa in modo di arricchire il combustibile.
Sempre durante la fissione nucleare dell’uranio, quello che succede alle nostre barre è non solo la diminuzione dell’uranio 235, ma avvengono delle altre reazioni che trasformano l’uranio 238 in plutonio:quindi, sempre nelle barre noi avremo il plutonio. Il plutonio a sua volta, che è un elemento tossico, altamente pericoloso, continua ad avere problemi di radioattività può essere o preso e riutilizzato oppure andare a finire nelle scorie. Non tutti hanno la capacità di riprocessare, quindi succede spesso che da una centrale termonucleare si prendono barre di combustibile esaurito per portarle a riprocessare in altre aree geografiche. Questo movimento di plutonio è considerato come uno dei momenti più pericolosi in assoluto dal punto di vista di sicurezza, soprattutto perché il plutonio è quello che viene generalmente utilizzato per costruire gli ordigni.
CICLO DELL’URANIO
Questo è un altro schema.
Per quanto riguarda lo smaltimento delle scorie, che poi è l’altro problema fondamentale dell’energia nucleare, si è visto che una delle possibili, se non unica, soluzioni è quella di mettere queste barre di combustibile con tutte quelle che sono le scorie in dei depositi geologici molto profondi.
LOCALIZZAZIONE CENTRALI
Per decidere di mettere su una centrale nucleare, a parte avere un sacco di soldi, si devono fare delle considerazioni di natura tecnica. Ossia una centrale, per poter bene funzionare, ha bisogno innanzitutto di un’enorme quantità di acqua, bene o male come qualsiasi centrale termoelettrica, come qualsiasi impianto industriale, ma in misura maggiore. Quindi normalmente la si deve localizzare dove è possibile attingere a tanta acqua.; c’è anche bisogno di stabilità del terreno, per motivi di sicurezza, per altro tutta la struttura della centrale è molto molto pesante, fatta per esempio, di calcestruzzo, acciaio; una zona di esclusione, intorno alla centrale nucleare, esistono delle zone che devono essere assolutamente non abitate, libere entro un diametro di alcuni chilometri, anche per quanto riguarda lo spazio aereo esiste una zona in cui non è possibile far stare delle centrali nucleari, possibilità di disperdere nell’ambiente sostanze radioattive e disponibilità di vie di comunicazione.
FISSIONE NUCLEARE INDOTTA
Per poter avere una reazione di fissione controllata (cioè che non sia esplosiva) e che si autosostenga (cioè che non si spenga) abbiamo bisogno di 2 cose. Una è la sostanza moderatore (esempio l’acqua). Che cosa è questa sostanza? non è facile colpire il nucleo con un neutrone perché la maggior parte dell’atomo è fatto di vuoto. Allora bisogna moderare la velocità dei neutroni, in modo tale che andando più piano abbiano la possibilità di colpire dove vogliamo. Ci sono delle sostanze in natura che hanno la capacità di rallentare la velocità dei neutroni, nonché di assorbirle. L’acqua ha ambedue queste capacità. Le sostanze di controllo sono invece fondamentali per controllare la reazione, quindi mentre le sostanze moderatori servono a far avvenire la reazione, le sostanze di controllo servono a controllare, ossia di assorbire quei neutroni in eccesso che non fanno avvenire l’esplosione. Anche qui esistono vari tipi di materiali che hanno questa capacità di assorbire neutroni, uno tra questi è l’acqua che ha la doppia funzione, ma un’altra sostanza di controllo è il cadmio; esistono anche altre sostanze che possono essere sciolte, tipo il fluoro. Esistono quindi delle differenze tra neutroni veloci e quelli che noi facciamo rallentare per ottenere ciò che vogliamo.
PER POTER FUNZIONARE UN REATTORE DEVE CONTENERE…(SENZA TITOLO)
Per poter funzionare, un reattore deve avere:

Una massa critica di elemento fissile, è necessario, cioè, affinché tutto funzioni come deve, che ci sia una massa critica, cioè una massa minima di uranio 235;
Poi, una sostanza moderatore,
Elementi di controllo
Infine, un fluido trasportatore di calore, perché la finalità è quella di produrre calore che trasformi l’acqua in vapore.
Infine, possiamo introdurre nel nostro reattore del veleno neutronico, tipo l’acido borico.

La reazione si autosostiene se n = n
1n 1n
In generale, esistono al mondo più tipi di reattori, ciascuno con specifiche caratteristiche e che può utilizzare particolari tipi di combustibili.
Allora, abbiamo i reattori lenti, termici, ad uranio naturale e acqua potabile; oppure i reattori lenti ad uranio arricchito, in cui il 3-4% è acqua; infine, abbiamo i reattori veloci, autofertilizzanti ad uranio 238…(da rivedere)
Allora, esistono alcuni reattori che sono in grado di utilizzare l’uranio naturale , ovviamente per poter usare l’uranio naturale noi dobbiamo favorire la reazione, per cui non usiamo l’acqua ma utilizzeremo l’acqua pesante, che viene indicata con D2O; viene detta pesante perché non usiamo l’idrogeno H ma usiamo l’isotopo dell’idrogeno che contiene un neutrone. Utilizza questo genere di reattori chi di uranio ne ha tanto, tipo il Canada, e quindi, invece di spendere i propri soldi nell’arricchimento, si utilizza l’uranio naturale e si spendono i soldi nell’isolare la sostanza. Ci vogliono circa 127 tonnellate di uranio naturale per ottenere 27,2 tonnellate di uranio arricchito.
Oggi, i reattori che si stanno costruendo sono quelli di terza generazione (che è iniziata negli anni ’90). Esistono dei progetti internazionali che stanno cercando di capire qual è il migliore reattore della quarta generazione, che dovrà essere quanto più efficiente e quanto più sicuro.
TIPI DI REATTORI
Nel reattore ad acqua pressurizzata il fluido che deve trasportare il calore, quindi l’acqua, è in contatto con il combustibile; quest’acqua raggiunge temperature molto elevate, però, non va in ebollizione perché abbiamo forti pressioni. Per cui quest’acqua che è in contatto con gli elementi del combustibile va nel circuito e poi cambia calore con un secondo circuito di acqua che è quello che verrà trasformato in calore e che servirà per muovere la turbina. Quindi, abbiamo due circuiti: uno che serve a dare il calore e l’altro che serve per trasformare l’acqua in vapore e a muovere la turbina.
PWR
Questo è un altro schema del PWR; quindi vedete circuito primario e circuito secondario
REATTORE PWR
Qui solo per farvi vedere le dimensioni, quello rosso è sempre l’omino. Immaginate quest’enorme costruzione che raggiunge altezze notevoli.
BWR=1 SOLO CIRCUITO
Il bwr è l’altra possibilità, quindi si ha un unico circuito, quindi è la stessa che acqua che va in ebollizione, diventa quindi vapore, ecc.
UNA CENTRALE PUO’ ESSERE ….(SENZA TITOLO)
Abbiamo detto che le prime centrali duravano 25 anni, al momento attuale la vita media è di 40 anni e si sta cercando di arrivare a 60 anni. Una volta che siamo arrivati a 40, 25 o 60 che sia, la centrale viene chiusa. Quindi, tutta la centrale, non solo le barre, il nocciolo, ma tutto deve essere gestito come scoria radioattiva. E quindi anche il sito, il luogo dove è presente la centrale deve essere trattato in maniera adeguata. Ogni anno e mezzo, in una centrale che funziona normalmente si cambia qualcuna delle barre di combustibile, questo per arrivare a quel 3%, quindi diciamo che il 20% del combustibile ogni anno e mezzo viene cambiato. Tutto quello che riguarda la movimentazione delle barre di combustibile, sia il mettere dentro che il togliere, avviene in acqua, perché l’acqua è la sostanza in grado di catturare i neutroni.
NEL NOCCIOLO DEL REATTORE…(SENZA TITOLO)
Nel nocciolo del reattore ci sono circa 150 elementi di combustibile e ciascuno elemento di combustibile è poi fatto da circa 260 barre; ogni barra, a sua volta, è fatta da varie pasticchette di uranio UO2 solido contenute in un contenitore di una lega di zirconio.
SEZIONE DEL REATTORE
Se vediamo dall’alto il nocciolo del reattore, vediamo che insieme alle barre di combustibile noi abbiamo intervallate delle barre di controllo, che sono? Abbiamo detto che per controllare la reazione abbiamo bisogno di elementi che assorbano la quantità di neutroni.
IL KNOW-HOW E LA TECNOLOGIA PER COSTRUIRE…(SENZA TITOLO)
E quindi noi mettiamo queste barre intervallate in modo tale che, a seconda dell’altezza di queste barre, noi siamo in grado di tenere separate le barre di combustibile, ossia di mantenere la quantità di combustibile a livello clinico o sottoclinico. Vi ricordate? Abbiamo detto che per far avvenire la reazione abbiamo bisogno di una quantità minima di combustibile. Se noi intervalliamo queste barre di cadmio e le facciamo alzare e abbassare a seconda di quello che ci serve, noi siamo in grado di separare i vari pezzi di combustibile, quindi di aumentare o diminuire la reazione. Nel momento in cui ci dovesse essere un problema o un pericolo oggi tutti i reattori che vengono detti intrinsecamente sicuri funzionano con i meccanismi non dipendenti dall’uomo, ma per esempio per gravità, per differenze di pressione che si vengono a creare in caso di rotture o che, praticamente cadono in modo tale che si spenga il reattore. Quindi sono tutti sistemi detti intrinsecamente sicuri proprio perché al di fuori della capacità dell’uomo di sapere cosa sta succedendo, quindi si basano pressoché su principi di natura fisica .

La professoressa ci va vedere una figura che ci mostra cosa succede nel reattore; praticamente tutti i movimenti delle barre vengono fatte in acqua.
REATTORE DI 3° GENERAZIONE
Questo è un reattore della 3° generazione, quindi di quelli attualmente utilizzati e più sicuri e che prevedono una serie di meccanismi di sicurezza che vengono messi in moto nel caso di problemi. Per esempio, qui c’è una piscina di acqua sopra il reattore e una piscina di acqua sotto; in caso di rottura si crea una depressione e quest’acqua cade.
CICLO DI COMBUSTIONE NUCLEARE E CONCETTO DI RITRATTAMENTO…(SENZA TITOLO)
Rivediamo un attimo il ciclo per intero. Quindi, abbiamo fatto avvenire la reazione di fissione , che cosa ne facciamo delle barre esaurite?
QUANDO UNA BARRA DI COMBUSTIBILE VIENE ESTRATTA DAL NOCCIOLO….(SENZA TITOLO)
In una barra di combustibile esaurita abbiamo uranio 238, l’uranio 235 si è ridotto, però abbiamo anche una serie di altri elementi, di altre sostanze che si sono venute a creare durante la reazione di fissione e sono sostanze radioattive in grado di emettere raggi gamma, raggi beta, ecc e che sono anche molto molto pericolose. Quindi tutte queste scorie radioattive costituiscono quello che è il rifiuto e che è il nostro problema da risolvere. Gran parte di queste scorie sono costituite anche da plutonio, che può o essere messo insieme alle altre scorie o riprocessato e andare a fornire energia in un gruppo di reattori nucleari particolari che si chiamano autoferilizzanti. Il plutonio, così come l’uranio 235, è un elemento fissile che però lo creiamo noi; il plutonio 239 si forma dall’uranio 238, quindi c’è la possibilità di costruire dei reattori nucleari che vengono detti autofertilizzanti, che utilizzano plutonio 20%, uranio 238 con neutroni veloci, i quali neutroni veloci vanno a colpire l’uranio 238, il quale non è in grado di fare la fissione nucleare, si trasforma però in plutonio, il quale plutonio è invece in grado di fare la fissione nucleare. Vengono detti reattori autofertilizzanti perché tanto praticamente se ne forma e tanto se ne distrugge, alla fine riusciamo ad ottenere la stessa quantità di plutonio che si forma dall’uranio 238. Uno di questi reattori è, per esempio, il super Phoenix che è in Francia, è stato chiuso più volte, alla fine è stato definitivamente chiuso.
QUANTO VIVONO LE SCORTE
Queste sono le scorie che si ottengono dalla reazione di fissione nucleare, vedete ci sono una serie di elementi radioattivi a parte velenosi, che hanno un tempo di dimezzamento quindi una radioattività che va da pochi attimi a anni a, addirittura a migliaia di anni; ovviamente gli elementi che hanno una radioattività di migliaia di anni sono quelli più pericolosi. Oggi è stata scoperta una tecnologia da Rubia (che è uno studioso abbastanza importante), il quale ha proposto una tecnologia che con un acceleratore di particelle riesce a ridurre la radioattività di residui pericolosi. La soluzione unica trovata al momento per l’eliminazione delle scorie radioattive è quella dei depositi.
IN EUROPA 223 CENTRALI E 49 DEPOSITI
In Europa esistono, a parte le centrali elettronucleari, dei depositi, nella maggior parte si tratta di depositi temporanei. Che significa? queste barre, semmai immerse in acqua, oppure inglobate in materiali cementizi, sono tenute lì in attesa di decidere che cosa fare. In Italia non stiamo messi molto bene, perché? Esistono 4 centrali elettronucleari che però non hanno mai funzionato, perché nel momento in cui sono state costruite, in attesa di essere utilizzate, sono state rifornite di combustibile, di materiale radioattivo, il quale in un certo qual modo, sebbene non sia mai stato usato, può essere considerato scoria radioattiva. Quindi, noi in Italia ci siamo presi la doppia fregatura, abbiamo speso, investito per costruire le centrali, non le abbiamo mai usate, adesso ci dobbiamo accollare i costi che sono elevatissimi per smantellare le nostre belle centrali. In Basilicata c’è il centro ENEA che ha una certa quantità di materiali radioattivi, stanno quindi studiando come inertizzarli.
DECOMISSIONIG NUCLEARE
L’Italia, nel frattempo, anche se ha chiuso le centrali che non ha mai utilizzato, si è sempre mantenuta allenata dal punto di vista del know-how, della ricerca, della conoscenza e soprattutto di tecnologie, e ciò nel caso in cui un domani si volesse aggiustare qualcosa. L’Italia ha compartecipato in Francia e in altri paesi alla costruzione di alcune centrali. E quindi è responsabile per una certa % di combustibile esaurito o comunque di rifiuti nucleari provenienti anche da altre parti del mondo. Quindi, vi ripeto, stiamo messi decisamente male. Sono previsti 26 miliardi di € per smantellare le centrali.

Autore Dario Scardino

Fonte :http://digilander.libero.it/darioscardino/universita.html
Tipo files :doc

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