Riassunti Tecnologia e produzione, 6 cfu

Tecnologia e produzione

Capitolo 1: Tecnologia

La parola tecnologia deriva dal greco téchne, ossia arte, mestiere, capacità pratica. La tecnologia può essere intesa come qualcosa di intermedio tra scienza e tecnica. Per tecnica si intende il complesso di regole da seguire nel praticare un'arte, un mestiere, una scienza oppure un procedimento di lavorazione; per tecnologia invece si intende quella parte della scienza che si occupa dei procedimenti tecnici e dei macchinari attraverso i quali le materie prime si trasformano in prodotti lavorati.

È possibile individuare un collegamento tra ricerca scientifica e innovazione tecnologica: la prima è l'attività volta a modificare il sapere; la seconda è l'introduzione dei cambiamenti nelle regole di un processo produttivo. Col passare del tempo scienza e tecnologia si sono avvicinate fra loro in quanto la tecnologia è diventata più scientifica e la scienza è diventata più tecnologica.

Le scoperte scientifiche e l'applicazione di principi scientifici hanno fortemente sviluppato la tecnologia dando luogo alla nascita di numerose industrie e confermando il principio secondo il quale è la scienza a generare la tecnologia. Inoltre in passato era l'invenzione e la sua diffusione sul mercato a stimolare un successivo lavoro scientifico. Ma anche la scienza riceve contributi dalla tecnologia: infatti la ricerca in fisica dipende sempre più dai progressi della tecnologia.

Si può dunque affermare che i confini tra lo sviluppo della scienza e la tecnologia diventano sempre più labili tanto che si assiste a discipline scientifiche tecnologiche. Per concludere si può affermare che per tecnologia si deve intendere un sistema complesso di informazioni e elementi conoscitivi necessari a produrre su scala industriale un determinato prodotto o servizio partendo dai prodotti di base. Dunque la tecnologia è il modo di operare, il funzionamento complessivo del processo produttivo.

Il modello tecnologico nei paesi industrializzati

In questi ultimi 200 anni, ossia dalla macchina a vapore all'intelligenza artificiale, la tecnologia è cresciuta nei paesi industrializzati secondo un modello di sviluppo definito "tecnologia dura". Tale modello era caratterizzato dall'alta sofisticazione, dall'elevata intensità energetica e di capitale, dalla ridotta manodopera e dalla scarsa attenzione verso i problemi ambientali.

I limiti di tale modello di sviluppo si manifestarono a metà degli anni '60 allorché cominciava a diffondersi un senso di crescente preoccupazione per i problemi ambientali e di sicurezza. Dunque si cercò di trasferire tale sviluppo tecnologico nelle aree dei paesi in via di sviluppo (PSV). L'introduzione nei PSV delle tecnologie affermatesi nei paesi industrializzati determinò tuttavia scompensi ed effetti negativi (disoccupazione ed indebitamento verso l'estero) nelle economie locali anziché un progresso tecnico e sociale.

Verso un nuovo quadro tecnologico

Preso atto di tale fallimento si cercò di definire un nuovo quadro tecnologico con un miglior equilibrio tra fattori della produzione suggerendo dunque tecnologie più semplici ed adatte alle capacità locali. Già a metà degli anni '60 era sorta l'espressione di "tecnologia soffice", ossia una tecnologia valida per tutti in ogni tempo.

Ciò stava a significare che la tecnologia doveva essere semplice ed a buon mercato in modo da poter essere condivisa da tutti e non solamente dai paesi ricchi ed industrializzati. Inoltre, per essere valida per tutti i tempi, la tecnologia non doveva dipendere dall'uso irreversibile di risorse naturali non rinnovabili. Tra i modelli di tecnologia soffice abbiamo quello delle tecnologie intermedie, valido soprattutto nei PSV, e quello delle tecnologie appropriate.

Le tecnologie intermedie sono caratterizzate da semplicità di produzione, utilizzo e manutenzione e avrebbero dovuto consentire ai PSV l'autonomia tecnica e finanziaria. In altre parole si sarebbe dovuto realizzare un modello tecnologico a ridotta intensità di capitale, a basso consumo di manodopera ed orientato verso impianti su piccola scala. A tale modello tecnologico fecero tuttavia seguito politiche di intervento ambigue e di scarsa efficacia.

Il concetto di tecnologie appropriate

Il fallimento delle tecnologie intermedie nei PSV e la crisi strutturale che colpì i paesi industrializzati nel corso degli anni '70 rimisero in discussione il modello di sviluppo dei paesi industrializzati e dunque le tecnologie impiegate. Si fece strada dunque la convinzione che le tecnologie dicessero essere ripensate in modo nuovo verso soluzioni che tenessero conto delle singole situazioni politiche, sociali, culturali, ambientali e territoriali.

Nacque dunque nel corso degli anni '70 il concetto di tecnologie appropriate. Il requisito principale delle tecnologie appropriate è che esse abbiano un grado di sofisticazione e complessità pari ai bisogni ed alle opportunità espressi dalle varie realtà locali. Così si pose l'obiettivo di tecnologie che sfruttassero risorse locali, a spreco ridotto o nullo e volte al recupero e al riutilizzo di materiali usati.

Le tecnologie appropriate richiedono, per la loro progettazione e realizzazione, competenze pluridisciplinari e, per le modalità di esercizio e manutenzione, richiedono l'apporto di manodopera qualificata. Inoltre a tali tecnologie corrisponde una scienza appropriata, sviluppata da organizzazioni scientifiche locali. Anche se l'uso delle tecnologie appropriate si presentò come efficace strumento per venire incontro alla trasformazione dell'assetto scientifico, economico e sociale in atto nei vari paesi nel corso degli anni settanta e ottanta, è stato necessario ammettere, nel corso degli anni '90, che anche il concetto di tecnologie appropriate è rimasto più sulla carta che nella pratica effettiva.

Le attuali tecnologie

Le attuali tecnologie sono da considerarsi tecnologie incorporanti i principi delle cosiddette nuove tecnologie (elettronica, automatica, informatica, telecomunicazioni e ingegneria genetica) e hanno il preciso scopo di accrescere enormemente il numero di opzioni disponibili per assicurare un'efficiente risposta al mercato e di tenere nella massima considerazione aspetti quali la sicurezza, la salute dell'uomo e la qualità dell'ambiente.

Le nuove tecnologie presentano un elevato grado di reattività ed una particolare capacità di penetrare orizzontalmente in tutte le attività economiche (agricoltura, industria e servizi), inoltre coinvolgono tutti i settori e le aree geografiche ed offrono soluzioni utili nei campi più disparati. L'uso delle nuove tecnologie ha permesso lo sviluppo di importanti settori High tech o science based, ossia settori ad elevato contenuto tecnologico e frutto di forti investimenti in ricerca e sviluppo.

Tra le nuove tecnologie una particolare attenzione meritano le cosiddette tecnologie intelligenti (microelettronica, microprocessori, sensori, computer di quinta generazione, robot, sistemi informativi di tipo biochimico ecc.). Tali ultime tecnologie sono in grado di intervenire anche in via autonoma e diretta su alcuni problemi formulati, adeguandosi ai cambiamenti delle situazioni e delle esigenze e riconoscendo l'iter da seguire per perseguire gli obiettivi prefissati.

La rivoluzione industriale

In conclusione, nell'arco di questi ultimi anni la rivoluzione industriale è nata e si è sviluppata attraverso il succedersi di diverse ondate tecnologiche. La rivoluzione industriale (che ha rappresentato il passaggio dalla società agricola a quella industriale) si è mossa dapprima concentrando l'attività sulla macchina a vapore e sull'industria tessile e, successivamente, su altre industrie (siderurgica, elettrica, chimica, petrolchimica e meccanica).

La società industriale è stata dunque caratterizzata dall'uso massiccio delle macchine e delle tecnologie, aumentando enormemente il numero di attività per soddisfare le esigenze della popolazione. Fino agli inizi degli anni '70 si è continuato a produrre con il modello della società industriale caratterizzato dalla rigidità delle strutture economico produttive. Nel momento in cui la richiesta sociale si orientò verso un miglioramento non più quantitativo bensì qualitativo dei prodotti, dei servizi e della vita in generale, il modello della società industriale venne messo in discussione.

Ecco dunque che si avviò il passaggio dalla società industriale alla società post industriale e si svilupparono le nuove tecnologie (in particolare tecnologie dell'informazione e della comunicazione). In pratica la tecnologia divenne sempre più scientifica ed interdisciplinare. Allo sviluppo delle nuove tecnologie hanno fortemente concorso le scienze chimiche, fisiche, matematiche e biologiche.

Le scienze alla base delle nuove tecnologie

La chimica è alla base della comprensione di tutti i fenomeni naturali e di ogni manifestazione di vita. Essa ha fortemente concorso a migliorare la qualità della vita migliorando i processi per ottenere alimenti più sani, farmaci più efficaci e nuovi materiali. La fisica ha per obiettivi la descrizione e la comprensione della materia e delle forze a cui è sottoposta. Tra le tante scoperte della fisica una molto significativa è stata quella del laser, che si colloca nel settore dell'interazione della luce con la materia.

La matematica ha prodotto negli ultimi decenni numerosi contributi teorici, cosicché le nuove conoscenze consentono di risolvere problemi per i quali sinora le soluzioni erano dubbie. L'esempio più significativo al riguardo è dato dall'insieme di Benoit Mandelbrot: dimostrò che con i numeri è possibile descrivere esattamente quanto ruvido, intrecciato e frammentato sia un oggetto.

La biologia ha consentito la comprensione dell'organizzazione molecolare, del funzionamento delle cellule, dei tessuti, degli organismi e degli esseri viventi. La scoperta fondamentale della biologia si ebbe nel 1953 ad opera di Crik e Watson sulla struttura a doppia elica delle molecole del DNA. Da tale scoperta la genetica molecolare ha rilevato i meccanismi del funzionamento di batteri e virus, della sintesi proteica, della struttura dei cromosomi.

Parliamo delle nuove tecnologie

L'elettronica è la scienza che si occupa dello studio teorico e delle applicazioni dei fenomeni che interessano l'elettrone nel vuoto o nei mezzi materiali. Le tecniche elettroniche trovano impiego nel campo delle comunicazioni e nell'elaborazione e trasmissione dell'informazione. Il termine elettronica indica l'insieme di conoscenze pratiche e teoriche necessarie per progettare e realizzare apparati in grado di elaborare grandezze fisiche.

L'elettronica si occupa soprattutto dell'elaborazione dei segnali elettrici. Essa si divide in due grandi settori: l'elettronica analogica (che si occupa di segnali analogici ossia voci suoni ecc. che quindi variano nel tempo in modo continuo); l'elettronica digitale (che tratta invece dei segnali elettrici che possono assumere soltanto alcuni valori, predeterminati e finiti, di tensione).

L'elettronica è un settore molto complesso che comprende un gran numero di aree e prodotti (dai semiconduttori all'elettronica di potenza, all'elettronica industriale a quella dei beni di consumo). Si tratta di componenti in continua evoluzione destinati a penetrare in tutte le attività economiche (pervasività). Lo straordinario sviluppo della elettronica e della microelettronica è legato all'uso del silicio per la costruzione dei circuiti integrati.

Un circuito integrato, anche chiamato microchip o chip, è un circuito elettronico miniaturizzato in modo tale da presentarsi come singolo componente elettronico. I circuiti integrati consentono bassi costi ed ingombri molto ridotti e possono essere di tipo analogico o di tipo numerico o digitale. La microelettronica e la tecnologia del silicio hanno fatto riscontrare negli ultimi anni uno sviluppo mai registrato in altro settore, prodotto o tecnologia, migliorando continuamente i vari parametri tecnici, il costo unitario e le prestazioni.

Il settore dell'elettronica rappresenta una delle chiavi del futuro, poiché da esso riprendono alcune grandi filiere del futuro (quella delle telecomunicazioni e quella dei servizi informativi). L'innovazione di gran lunga più rilevante successivamente all'affermazione dei circuiti integrati è stata la nascita del microprocessore. Il microprocessore è attualmente l'implementazione (realizzazione) fisica della CPU, utilizzata da quasi tutti i computer e in altri dispositivi digitali.

Il compito della CPU è quello di eseguire le istruzioni di un programma. Durante l'esecuzione del programma, la CPU legge o scrive dati in memoria. Può, pertanto, essere considerata il motore di elaborazione dei dati, racchiuso in un unico circuito integrato, in grado di leggere, elaborare e scrivere informazioni in memoria o verso altri dispositivi.

Alla fine degli anni '90 la velocità del mutamento tecnologico (rivoluzione digitale) ha fatto esplodere la concorrenza tra le multinazionali e le società di nuova creazione. Diventano quindi fattori decisivi l'outsourcing ed i nuovi prodotti. In quest'ultimo periodo, l'industria dei semiconduttori si è dovuta confrontare ed adattare ad un rapidissimo cambiamento tecnologico, agli alti costi del capitale, alla continua riduzione dei prezzi ed a standard qualitativi sempre più elevati.

Pertanto, i fattori che determinano la performance e la competitività sono profondamente cambiati e si basano sempre più sulla creazione di valore aggiunto. Lo sviluppo della potenza dei microprocessori (hardware) è strettamente connesso con lo sviluppo del software. Si rileva sempre più comunemente come l'introduzione di nuovi programmi applicativi e sistemi operativi richieda, di fatto, processori sempre più potenti.

Per quanto riguarda l'innovazione del settore, è bene effettuare una distinzione tra innovazioni legate al prodotto ed innovazioni legate al processo produttivo. Per quanto riguarda la prima categoria, nel campo dei microprocessori la principale tendenza evolutiva delle maggiori case produttrici è quella di mirare a ottenere processi estremamente affidabili. Per quanto riguarda il processo produttivo, la tendenza è quella di una continua miniaturizzazione delle componenti.

L'informatica è la disciplina nella quale si affronta lo studio dell'informazione nei suoi aspetti particolari. L'informatica va intesa come insieme di metodologie e tecnologie che si occupano delle rappresentazioni di oggetti, fenomeni, processi mediante dati e di operazioni su di esse. La caratteristica fondamentale dell'informatica è quella delle operazioni di calcolo. Fino a pochi anni fa il computer era una macchina artificiale a cui i problemi dovevano venir espressi formalmente, ovvero secondo regole precise.

I codici che un computer deve interpretare sono di varia natura. Ci sono codici corrispondenti al procedere del computer prima di poter effettuare le operazioni e, inoltre, il computer dovrà conoscere i dati e le operazioni che deve impiegare sui dati. Il computer, inoltre, dovrà disporre di opportuni meccanismi di verifica e di comandi atti alla ripetizione di operazioni per correggere eventuali errori.

I codici hanno assunto nel tempo una loro precisa nomenclatura e funzione: ci sono i dati e i linguaggi per esprimerli, ci sono i programmi e, quindi, i linguaggi di programmazione, ci sono le procedure operative e i linguaggi di comando. I dati rappresentano numeri, testi, suoni, figure o oggetti. I programmi rappresentano sequenze di operazioni che dovranno essere effettuate sui dati. Le procedure rappresentano sequenze di comandi in cui dati e programmi sono letti, archiviati, stampati, impiegati, trasmessi ecc.

Lo sviluppo storico del computer (o elaboratore) è avvenuto molto lentamente. Dalla tecnologia elettronica e dalle concezioni matematiche sono state possibili le realizzazioni dell'elaboratore universale e del microprocessore. Un elaboratore universale è una macchina da calcolo, ossia una macchina capace di memorizzare dati in certi registri e programmi in altri registri.

La realizzazione pratica di un elaboratore universale è legata alla possibilità di rappresentare entità (numeri, caratteri, simboli ecc.) mediante grandezze fisiche e alla possibilità di poter agire su queste entità in modo da poter realizzare le trasformazioni desiderate. Tale meccanismo viene realizzato nei circuiti elettronici. Essi sono percorsi lungo i quali scorrono correnti elettriche che possono essere interrotte con particolari microinterruttori.

Con delle particolari interconnessioni fra tali microcircuiti si realizzano microcircuiti elettronici (circuiti integrati) e, addirittura, un intero elaboratore elettronico su un unico pezzo (CPU) di semiconduttore al silicio (microprocessore). Gli aspetti tecnici dell'informatica consistono soprattutto nell'insieme delle metodologie di progettazione, realizzazione e uso degli elaboratori elettronici che vengono generalmente indicate in hardware, software e firmware.

L'hardware rappresenta l'insieme fisico della macchina e i suoi principali componenti sono, in un computer, la CPU, la scheda madre, la scheda video, la scheda audio, le memorie RAM (memoria volatile, ossia le informazioni vengono conservate fintanto che il computer è acceso), l'hard disk (o disco rigido, memoria permanente ossia informazioni che potranno essere riutilizzate anche successivamente), il floppy disk, il lettore CD-ROM, il masterizzatore, il modem, la scheda di rete, la tastiera, il monitor, il mouse, la stampante e lo scanner.

Il software rappresenta, invece, l'insieme di programmi che sono necessari al computer per funzionare. Il software permette al computer di svolgere le operazioni per cui è stato concepito.