Tecnologia dei Cicli Produttivi

Tecnologia dei cicli produttivi

Capitolo 1: La tecnologia

Il significato

La storia dell’uomo è la storia di una civiltà strumentale dove è fondamentale avere tecnologie più efficaci da applicare agli strumenti; infatti il livello di tecnologia determina il consumo dei fattori di produzione, quali lavoro, capitale e materiali. Il miglioramento di tale tecnologia rende più efficiente la produzione e quindi è rilevante dal punto di vista economico.

La tecnologia è la parte della scienza che studia i procedimenti tecnici e i macchinari attraverso i quali le materie prime si trasformano in prodotti lavorati. La tecnica è quel complesso di regole da seguire nel praticare il procedimento di lavorazione che implica un uso pratico di strumenti.

Si può affermare che con il passare del tempo i concetti di scienza e di tecnologia si sono avvicinati fra loro non soltanto perché la tecnologia è diventata sempre più scientifica ma anche perché la scienza è diventata più tecnologica. Il passaggio dalla scienza alla tecnologia si è sviluppato attraverso analisi di teorie scientifiche o per mezzo di esperimenti.

Esempi di teorizzazione scientifica

• Nel campo della progettazione ingegneristica = analisi geometrica della resistenza di una trave sviluppata da Galileo Galilei;
• Nel campo della termodinamica = l’analisi relativa allo studio di Carnot sui gas e sul moto perpetuo.

Il rapporto tra scienza e sviluppo tecnologico cambiò notevolmente nel periodo della Seconda Guerra Mondiale, infatti lo sfruttamento della fissione nucleare è il frutto della ricerca della fisica nucleare che portò, con il valido contributo di Enrico Fermi, alla dimostrazione pratica delle reazioni di fissione.

Evoluzione della tecnologia

• Tecnologia dura: alta sofisticazione, elevata intensità energetica e di capitale, ridotta richiesta di manodopera e scarsa attenzione ai problemi ambientali. L’introduzione nei PVS determinò effetti negativi nelle economie locali anziché un progresso tecnico e sociale. In effetti, disoccupazione ed indebitamento crescente nei confronti dell’estero furono conseguenze inevitabili delle nuove tecnologie che richiedevano forti capitali di investimento.
• Tecnologia soffice: una tecnologia semplice e a buon mercato in modo da poter essere condivisa da tutti e non solo dai paesi ricchi e industrializzati. Inoltre, per essere valida per tutti i tempi, la tecnologia non dovrebbe dipendere dall’uso di risorse non rinnovabili. Tra i modelli preposti di TS ricorderemo:
  • Tecnologie intermedie: tali tecnologie caratterizzate dalla semplicità di produzione, di utilizzo e di manutenzione avrebbero dovuto consentire ai PVS l’autonomia tecnica e finanziaria;
  • Tecnologie appropriate: il cui primo requisito non è quello della semplicità bensì quello di un grado di sofisticazione e complessità pari ai bisogni ed alle opportunità espressi dalle varie realtà locali.

Negli anni ‘90 il concetto delle tecnologie appropriate è rimasto più sulla carta che nella pratica effettiva, cosicché le attuali tecnologie sono ancora da considerarsi tecnologie convenzionali con incorporati i princìpi delle cosiddette nuove tecnologie, le quali presentano un elevato grado di reattività, capacità di interessare tutti i settori e tutte le aree geografiche, offrendo soluzioni utili nei campi più disparati. L’uso di tali tecnologie ha permesso lo sviluppo di importanti settori high tech o science based.

Tra le nuove tecnologie una menzione particolare meritano le cosiddette ‘’tecnologie intelligenti’’ che sono in grado di intervenire autonomamente sui problemi formulati, di adeguarsi ai cambiamenti di situazioni ed esigenze e di riconoscere l’iter da seguire per raggiungere obiettivi prefissati.

Le nuove tecnologie

Elettronica

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. Essa costituisce la base di riferimento per l’elaborazione dell’informazione e si divide in due grandi settori:

• Elettronica analogica = si occupa di segnali analogici cioè che variano nel tempo in modo continuo.
• Elettronica digitale = tratta di segnali elettrici che possono assumere soltanto due valori di tensione.

Si tratta di un settore complesso ed eterogeneo che comprende un gran numero di aree e prodotti: semiconduttori, componenti per l’informatica, elettronica di potenza, industriale e di consumo.

Automazione

L’automazione è l’insieme delle tecniche e dei metodi impiegati per sostituire l’attività umana nei suoi più diversi aspetti con sistemi o dispositivi di vario tipo (automatismi). È iniziata nella fine degli anni ‘70, ma si è sviluppata alla fine degli anni ‘80, quando le conoscenze nel campo dell’informatica erano aumentate. Grazie alla scoperta dell’intelligenza artificiale le macchine non eseguono solo degli ordini ma “scelgono” tra le varie soluzioni quella più adatta.

Evoluzione storica

• Meccanizzazione: sostituzione della forza lavoro umana mediante macchine.
• Automazione: sostituzione del controllo umano mediante macchine.
• Catena di montaggio: processo produttivo come un unico sistema. Si tratta del percorso obbligato che il pezzo di lavorazione deve percorrere in cui subisce le varie mutazioni.

Secondo Pollock, i fini dell’automazione sono la sostituzione mediante macchine della forza lavoro umana nelle funzioni di servizio, comando e sorveglianza delle macchine finché non una mano debba toccare il prodotto dall’inizio alla fine del processo.

Automazione industriale

Si tratta del complesso di sistemi e componenti che incorporano tecnologie dell’informazione per lo svolgimento delle funzioni di progettazione, gestione della produzione e produzione. Gli effetti: flessibilità produttiva (di volumi produttivi e di mix di prodotti), aumento della produttività, economie di scale.

Per visualizzare in modo analitico e sintetico il settore, si costruisce una mappa dell’automazione industriale, in cui i diversi comparti del settore sono collocati all’interno di un piano cartesiano, le cui dimensioni riassumono i due princìpi base che governano la struttura del settore:

• Principio dell’integrazione tra organi meccanici e controlli elettronici; sistemi di controllo e software di sistema; sistemi di controllo e gestione della produzione e intelligenza artificiale.
• Principio dell’integrazione in rete di tutti i precedenti elementi.

Criteri di classificazione all’interno della mappa

• Per area funzionale: (progettazione, gestione delle produzioni, produzione)
• Per tecnologia: (hardware informatico, hardware elettronico, software, meccatronica)
• Per sistemi: (robot, flexible manufacturing system, sistemi di controllo del processo)

Quadranti della mappa

• Primo quadrante: sistemi di supervisione e controllo. Si tratta di sistemi che consentono il controllo tramite sistemi informativi/elettronici (mini elaboratori, elaboratori di processo, reti locali) dei processi continui e più raramente discontinui.
• Secondo quadrante: è costituito da un’unità di controllo centrale collegata via rete all’unità di controllo locali.

Tipi di controllo

• CN (controlli numerici): apparecchiature elettroniche per il controllo di posizionamento.
• CNC (computing numerical control): elaboratori dedicati per il controllo di una macchina attraverso programmi inseriti sul CNC.
• DNC (direct numerical control): dispositivi per il controllo e l’invio di programmi a più centri di lavoro non integrati nella movimentazione dei pezzi.
• PLC (programmable logic controller): sistemi hardware in grado di generare sequenze di comando in funzione di segnali provenienti dal processo controllato.

Terzo quadrante: meccatronica.

Robot: macchine operatrici in grado di manipolare pezzi e utensili diversi per differenti tipi di applicazione. Caratteristiche: manipolazione di parti o utensili portatili, memoria sufficiente per immagazzinare un numero significativo di istruzioni, capacità di essere programmato e flessibilità.

FMS (flexible manufacturing system): sistemi costituiti da più stazioni di lavoro collegate mediante un sistema di trasporto automatico.

Quarto quadrante: CAD e CAE

CAD (computer aided design) e CAE (computer aided engineering): sono sistemi per la progettazione e ingegnerizzazione di nuovi prodotti che comprendono hardware e software; quest’ultimo può limitarsi solo alla funzione di disegno od essere esteso alle funzioni di progettazione e ingegnerizzazione. Essi trovano applicazione nella produzione e nell’ambito manifatturiero.

Ulteriori elementi della mappa

• Quinto quadrante: sensori (di processo, discreti e di immagine), attuatori (apparecchi che eseguono un azione fisica convertendo il segnale elettronico in un’azione meccanica), analizzatori (strumenti associati ai sensori), terminali (sistemi di interfaccia tra uomo e macchina) e ate (automatic testing equipment, ossia sistemi per il test di componenti elettronici).
• Sesto quadrante: CIM (computer integrated manufacturing): sistemi utilizzati per l’integrazione tra le aree funzionali aziendali.
• Settimo quadrante: sistemi di gestione della produzione.
• Ottavo quadrante: intelligenza artificiale per l’automazione industriale.

Capitolo 2: L’innovazione

Ricerca e sviluppo: concetti introduttivi e definizioni

La ricerca può essere definita come il complesso di attività creative intraprese per accrescere l’insieme delle conoscenze. 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 esigenze dell’ambiente economico vuoi che sia conseguenza dell’avanzamento tecnologico è di tipo dinamico e rafforza l’impresa. L’innovazione tecnologica può essere:

• Radicale: quando dà origine a nuovi paradigmi tecnologici.
• Incrementale: quando sviluppa miglioramenti di un prodotto o processo già esistente.
• Di prodotto: realizzazione di un nuovo bene/servizio o sviluppo qualitativo di un prodotto già esistente.
• Di processo: sviluppo di un nuovo e/o migliore processo o tecnologia di produzione applicabile ad un materiale o oggetto già disponibile.

I modelli della ricerca

Le innovazioni sono generate da attività di ricerca e sviluppo e l’analisi dei processi innovativi fa riferimento a due modelli principali di condurre lo sviluppo di queste conoscenze:

• Il modello lineare: modello tecnocratico in cui l’innovazione procede in modo sequenziale attraverso le fasi della ricerca di base, applicata, dello sviluppo, della produzione e della commercializzazione. Le forze che determinano l’innovazione sono il market pull e la technology push e gli effetti dell’innovazione sull’impresa sono:
  • A breve termine: crescita della domanda di lavoro in alcuni settori e diminuzione in altri, incremento di produttività, miglioramenti nelle tecniche produttive, sfruttamento di nuove risorse naturali, nascita di gap tecnologici fra paesi.
  • A lungo termine: cambiamenti in struttura del mercato, fattori strategici, assetti economici internazionali e regolamentazione del mercato, cicli economici di Kondratiev e paradigmi tecno-economici associati.
• Il modello a catena di Kline e Rosenberg: parte dalla definizione di un mercato potenziale e prosegue con la fase di design analitico dove non solo si introducono innovazioni ma si ricombinano conoscenze e componenti già esistenti per la produzione di un nuovo prodotto/servizio/processo.

Gli attori della ricerca

Nella società basata sulla conoscenza in cui le nuove idee e le abilità professionali rappresentano l’elemento fondamentale dell’innovazione, dello sviluppo economico e sociale, le risorse umane costituiscono l’elemento centrale. I soggetti coinvolti nella ricerca e nello sviluppo tecnologico nel nostro paese sono diversi sia per competenze che per ruoli: le università (che privilegiano la ricerca di base ossia quella teorica), gli enti e le agenzie nazionali di ricerca e i laboratori industriali (che svolgono la fase di sviluppo).

Il programma nazionale di ricerca (PNR)

Si tratta del documento programmatico del MIUR, ministero dell’istruzione, università e ricerca, che ha lo scopo di sviluppare e rendere concreto l’allineamento dell’Italia con la visione strategica di ‘’Europa 2020’’ fornendo indicazioni programmatiche relative alle azioni innovative volte a sostenere la transizione dal paradigma tradizionale all’economia della conoscenza. Tale programma prevede anche la ristrutturazione di enti di ricerca pubblici e la promozione della capacità di ricerca da parte del sistema universitario.

Ricerca e sviluppo e competitività

La ricerca scientifica è tesa a migliorare sia il sapere che il sistema produttivo. L’incidenza delle spese di R&D sul Pil dei vari paesi, può essere così classificata:

• Prima fascia: 2-3% del PIL. Giappone, USA, Francia, Germania ma anche Svezia e Corea del Sud;
• Seconda fascia: 1-2% del PIL. UK, Italia ma anche Canada, Austria, Belgio, Finlandia e Australia;
• Terza fascia: <1% sul PIL: Russia, Cina, Tunisia, Messico e Spagna.

I network della ricerca

• Parchi scientifici: complessi urbanistici residenziali siti in prossimità di istituti di istruzione, o centri di ricerca, con collegamenti con tali organismi per la crescita delle imprese e trasferimento della tecnologia.
• Parchi tecnologici: complessi con imprese che operano nell’alta tecnologia e svolgono R&D, produzione, vendita e assistenza con minore incidenza di istituzioni accademiche e maggior peso all’attività di produzione.
• Città tecnologiche (tecnopoli): iniziative rivolte a valorizzare il potenziale universitario e scientifico disponibile su un dato territorio urbano al fine di metterlo a disposizione del tessuto economico ed industriale delle imprese esistenti.

L’innovazione tecnologica

Le innovazioni rientrano fra le condizioni necessarie dello sviluppo; al giorno d’oggi, in un sistema economico caratterizzato da una forte tensione competitiva, in cui la velocità del processo tecnologico è tale da modificare rapidamente gli equilibri in atto, il poter disporre di ‘’tecnologie innovative’’ diviene fondamentale:

• Per l’impresa che voglia mantenere il suo livello di competitività;
• Per l’impresa che voglia realizzare con successo una politica di crescita e di espansione verso nuovi mercati.

In genere si parla di cambiamenti del “sistema tecnologico” quando i cambiamenti della tecnologia producono effetti ampi ed influenza su uno o più settori dell’economia e danno origine anche a settori completamente nuovi. Si parla invece di “rivoluzione tecnologica” o cambiamenti del “paradigma tecno-economico” quando i cambiamenti nel sistema tecnologico hanno effetti così profondi da esercitare una grande influenza sul comportamento dell’intera economia e tali comunque da rientrare nella teoria schumpteriana dei “cicli lunghi” dello sviluppo economico.

Un nuovo paradigma tecno-economico deve avere la caratteristica di influenzare la struttura delle condizioni necessarie per la produzione e la distribuzione in quasi tutti i settori dell’economia e, come sostengono vari autori, implica un nuovo “best practice set” di regole ed abitudini che differisce in molti aspetti importanti dal paradigma prevalente in precedenza. In effetti, la nuova “rivoluzione tecnologica” dà origine ad una completa serie di funzioni di produzione in rapido cambiamento sia per i vecchi che per i nuovi prodotti, con risparmio di lavoro e capitale e quindi con vantaggi sia economici che tecnici derivanti, appunto, dall’applicazione della nuova tecnologia. Tali vantaggi, dovuti al “salto di qualità” della produttività si verificheranno prima in alcuni settori guida e successivamente negli altri, man mano che si realizzeranno i necessari cambiamenti sociali ed organizzativi.

I cambiamenti del paradigma tecno-economico sono basati su combinazioni di innovazioni radicali di prodotto, di processo e di organizzazione; essi si verificano in modo relativamente raro, ma quando si presentano comportano cambiamenti della struttura sociale, istituzionale e di impresa affinché il loro potenziale venga sfruttato in maniera completa.

L’andamento temporale delle principali specifiche funzionali di una data tecnologia ha il caratteristico andamento di una curva ad S e si distinguono 3 fasi:

• Iniziale: coincide con il periodo di introduzione di un’innovazione radicale, il tasso di crescita del progresso tecnologico ha un andamento esponenziale;
• Di consolidamento: rapida crescita, il tasso di crescita del progresso tecnologico ha un andamento...