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Un progetto di ricerca industriale e sviluppo sperimentale per trasformare i dati industriali in intelligenza operativa, integrando algoritmi predittivi, diagnostica avanzata e monitoraggio in tempo reale nell'intera filiera ceramica.
FINANZIAMENTO
Ministero delle Imprese e del Made in Italy – Accordi per l'Innovazione (D.M. 31 dicembre 2021)
CODICE PROGETTO
F/310087/01-05/X56
DURATA
Maggio 2023 — Dicembre 2026 (in corso)
IL CONTESTO
Troppi dati, poca intelligenza
Troppi dati, poca intelligenza
L'industria ceramica italiana ha raggiunto negli ultimi anni livelli avanzati di digitalizzazione. Sensori, reti industriali e sistemi gestionali raccolgono oggi quantità enormi di dati lungo le linee produttive, rendendo le fabbriche più connesse e più capaci di monitorare in tempo reale cosa accade sui propri impianti.
Eppure, questa abbondanza di informazioni non si è ancora tradotta in una reale capacità di anticipare i problemi e ottimizzare i processi. Le tecniche statistiche tradizionali faticano a gestire la complessità e la velocità dei dati generati. Il risultato è un paradosso: le imprese dispongono di più informazioni che mai, ma non degli strumenti per trasformarle in decisioni operative.
Il settore ceramico, con i suoi processi ad alta intensità energetica e la qualità del prodotto che dipende da interazioni complesse tra materie prime e parametri di lavorazione, rappresenta il banco di prova ideale per affrontare questa sfida. Qui, la capacità di prevedere vale molto più della capacità di correggere a posteriori.
È in questo scenario che prende forma l'idea di un salto evolutivo: passare dalla Smart Factory, basata su automazione e monitoraggio, alla Intelligent Factory, capace di apprendere dai dati e ottimizzare autonomamente le proprie operazioni.
Mancata integrazione di variabili di processo multi-fonte nei modelli decisionali
>50% degli scarti identificati solo a valle del processo
<10% delle regolazioni di linea supportate da modelli previsionali
−20% potenziale di riduzione dei consumi energetici non intercettato
IL PROGETTO
Tre dimensioni integrate
Tre dimensioni integrate
START nasce per costruire le fondamenta di questo nuovo paradigma produttivo. Non si tratta di aggiungere tecnologie a un sistema esistente, ma di ripensare il modo in cui i dati vengono raccolti, elaborati e trasformati in azioni concrete.
Il progetto, attualmente in corso, lavora su tre fronti complementari che insieme definiscono l'architettura dell'industria intelligente.
01
01
Modelli predittivi
Modelli predittivi
Il primo fronte riguarda lo sviluppo di algoritmi di machine learning capaci di prevedere la qualità del prodotto ceramico a partire dalla composizione delle materie prime e dai parametri di processo. L'obiettivo è spostare il controllo qualità dalla fine alla fase iniziale della produzione, identificando potenziali criticità prima che si traducano in scarti e rilavorazioni.
02
02
Architettura edge-to-cloud
Architettura edge-to-cloud
Il secondo fronte affronta il problema infrastrutturale: come elaborare grandi volumi di dati garantendo al tempo stesso reattività immediata e capacità di analisi strategica. La risposta è un'architettura ibrida che distribuisce l'intelligenza tra la periferia produttiva, dove servono risposte istantanee, e il centro, dove si costruisce la visione d'insieme.
03
03
Dal processo al prodotto
Dal processo al prodotto
Il terzo fronte estende lo sguardo oltre i confini della fabbrica. Un prototipo abitativo dotato di involucro ceramico ventilato sta raccogliendo dati sulle prestazioni del materiale in condizioni reali d'uso, alimentando modelli predittivi per il comfort degli ambienti e creando un ponte tra chi produce e chi utilizza il prodotto.
Questi tre fronti non procedono in parallelo ma si intrecciano: i modelli predittivi hanno bisogno dell'infrastruttura per funzionare, l'infrastruttura acquista senso se alimenta decisioni concrete, il monitoraggio in opera restituisce informazioni che migliorano i modelli. È un approccio sistemico, dove la sostenibilità emerge come risultato naturale di processi più intelligenti.
IL PERCORSO
Un progetto in evoluzione
Un progetto in evoluzione
Il progetto si sviluppa lungo un percorso triennale in cui ogni fase costruisce sui risultati delle precedenti. START si trova oggi nella sua fase centrale, con le fondamenta consolidate e le prime sperimentazioni operative già in corso.
FASE 1
Completata ✓
Fondamenta
Fondamenta
Il lavoro è partito dalla costruzione del quadro di riferimento: analisi dei requisiti, mappatura delle sorgenti dati disponibili, progettazione dell'architettura concettuale del sistema. Parallelamente, attraverso workshop e focus group con operatori e tecnici, è stato sviluppato un framework per la progettazione di sistemi di intelligenza artificiale che rispettino i principi di trasparenza e supervisione umana. La caratterizzazione delle materie prime nazionali ed europee ha fornito la base dati per l'addestramento dei modelli.
FASE 2
Completata ✓
Sviluppo
Sviluppo
La seconda fase ha tradotto il quadro concettuale in strumenti operativi. Sono stati implementati e validati i modelli di machine learning per la previsione della qualità, addestrati su anni di dati industriali. Sono stati realizzati tre sistemi di diagnostica non distruttiva basati su tecniche ultrasonore e termografiche. È stata progettata l'architettura edge-to-cloud e sviluppato un modello termoeconomico per la valutazione della sostenibilità dei processi.
FASE 3
In corso
Sperimentazione
Sperimentazione
La fase attuale sta portando i risultati della ricerca in ambiente operativo. L'infrastruttura di raccolta dati è stata installata sull'impianto pilota di atomizzazione. Il prototipo abitativo è stato completato e sta raccogliendo dati sul comportamento dell'involucro ceramico nelle diverse stagioni. L'architettura edge-to-cloud ha superato tutti i test di validazione. Il digital twin della fabbrica è in fase di sviluppo avanzato.
FASE 4
Prossimi sviluppi
Integrazione
Integrazione
L'ultima fase porterà al completamento del sistema integrato: test degli algoritmi di controllo predittivo direttamente sull'impianto, sviluppo del chatbot di produzione per supportare gli operatori, assessment termodinamico della fabbrica secondo il modello sviluppato.
I RISULTATI
Innovazione concreta e misurabile
Innovazione concreta e misurabile
Il progetto sta producendo risultati tangibili che, integrati tra loro, costituiscono l'ossatura del sistema in costruzione.
Accuratezza
Accuratezza
dei modelli predittivi per la qualità del prodotto
Millisecondi
Millisecondi
di risposta del sistema edge-to-cloud
Riduzione
Riduzione
degli scarti di produzione
Efficienza
Efficienza
dei consumi energetici specifici
Architettura edge-to-cloud validata
Architettura edge-to-cloud validata
L'infrastruttura che connette la periferia produttiva al centro decisionale è stata implementata sull'impianto pilota e ha superato tutti i test di validazione. Il risultato più significativo è la drastica riduzione dei tempi di risposta: operazioni che richiedevano un'ora possono ora essere completate in pochi millisecondi. Questo cambiamento non è solo quantitativo ma qualitativo: per la prima volta diventa possibile una gestione realmente predittiva dei processi produttivi.
Intelligent Factory simulata
Intelligent Factory simulata
Il modello completo della fabbrica intelligente è stato costruito e testato in ambiente di simulazione. Integrando l'architettura dati con le logiche produttive dello stabilimento, il sistema ha dimostrato miglioramenti consistenti sia nella riduzione dei tempi di fermo che nell'aumento della capacità produttiva. La simulazione ha confermato la solidità dell'approccio e preparato il terreno per l'implementazione in ambiente reale.
Modelli predittivi per la qualità
Modelli predittivi per la qualità
Gli algoritmi di machine learning sviluppati sono oggi in grado di prevedere la conformità qualitativa delle piastrelle analizzando la composizione delle materie prime e i parametri di processo. Addestrati su anni di dati industriali e validati su forniture diverse, i modelli hanno raggiunto livelli di accuratezza superiori agli obiettivi iniziali e dimostrano di saper generalizzare anche quando cambiano le condizioni di partenza.
Sistemi di diagnostica non distruttiva
Sistemi di diagnostica non distruttiva
Sono stati realizzati e validati in laboratorio tre sistemi per la caratterizzazione dei materiali ceramici senza comprometterne l'integrità. Le tecniche sviluppate, basate su ultrasuoni e termografia, permettono di misurare proprietà meccaniche e termiche e di rilevare difetti non visibili in superficie. Rappresentano la base per controlli in linea più rapidi e accurati rispetto alle analisi tradizionali.
Prototipo abitativo con involucro ceramico
Prototipo abitativo con involucro ceramico
Il modulo sperimentale installato ad Alghero sta raccogliendo dati sul comportamento reale dell'involucro ceramico ventilato nelle diverse condizioni climatiche. Il sistema di monitoraggio rileva in continuo le condizioni ambientali interne ed esterne, mentre il sistema di controllo basato su intelligenza artificiale ha dimostrato di poter ridurre i consumi energetici mantenendo elevati livelli di comfort. È il ponte che collega la fabbrica all'edificio.
Linee guida per IA etica
Linee guida per IA etica
Il coinvolgimento di operatori, tecnici e responsabili di produzione ha permesso di identificare i valori che devono guidare l'introduzione dell'intelligenza artificiale in fabbrica: trasparenza delle decisioni, possibilità di supervisione umana, affidabilità del sistema. Questi principi sono stati tradotti in requisiti concreti per la progettazione del chatbot di produzione attualmente in sviluppo.
Modello termoeconomico SYMΞX
Modello termoeconomico SYMΞX
È stato sviluppato un framework che integra i principi della termodinamica con le logiche gestionali, offrendo una nuova prospettiva per valutare la sostenibilità dei processi industriali. Il modello fornisce la base metodologica per l'assessment termodinamico della fabbrica previsto nella fase conclusiva del progetto.
LA PARTNERSHIP
Competenze integrate per l'innovazione
Competenze integrate per l'innovazione
START riunisce chi produce ceramica, chi costruisce le macchine per produrla e chi studia i processi che la rendono possibile. È un ecosistema di competenze diverse che collaborano con un obiettivo comune.
Gruppo Ceramiche Gresmalt
Gruppo Ceramiche Gresmalt
Tra i principali produttori italiani di gres porcellanato, coordina il progetto e mette a disposizione ciò che solo un'industria può offrire: impianti reali, dati storici, conoscenza profonda dei processi. I suoi stabilimenti sono il luogo dove le soluzioni sviluppate vengono messe alla prova.
SACMI
SACMI
Leader mondiale nelle tecnologie per l'industria ceramica, porta nel progetto la capacità di tradurre la ricerca in soluzioni industriali. Sviluppa l'architettura edge-to-cloud, gli algoritmi di controllo e il modello di Intelligent Factory, integrando competenze di automazione, IoT e sistemi informativi.
Libera Università di Bolzano
Libera Università di Bolzano
Contribuisce alla progettazione del gemello digitale e all'ontologia dei dati, oltre a guidare lo sviluppo delle linee guida per l'intelligenza artificiale etica. Il suo Smart Mini Factory Laboratory offre un ambiente controllato per testare le architetture prima del trasferimento in fabbrica.
Università della Calabria
Università della Calabria
Sviluppa i modelli predittivi per la qualità del prodotto e i sistemi di diagnostica non distruttiva. Due dipartimenti collaborano portando competenze complementari: la caratterizzazione delle materie prime da un lato, gli algoritmi di machine learning e l'elaborazione dei segnali dall'altro.
Università degli Studi di Sassari
Università degli Studi di Sassari
Progetta e realizza il prototipo abitativo, conduce le campagne di monitoraggio e sviluppa i modelli per il controllo del comfort indoor. È il partner che estende lo sguardo del progetto oltre la fabbrica, fino al luogo dove il prodotto ceramico trova la sua destinazione finale.
L'IMPATTO
Verso l'industria che apprende
Verso l'industria che apprende
START sta costruendo qualcosa che va oltre i confini del progetto stesso. I modelli, gli strumenti e le architetture che stanno prendendo forma potranno essere estesi ad altre fasi del processo ceramico e adattati a settori manifatturieri con sfide simili.
L'architettura edge-to-cloud rappresenta un riferimento per chiunque debba gestire grandi volumi di dati bilanciando reattività e visione strategica. Le linee guida per l'intelligenza artificiale etica offrono un metodo per introdurre sistemi intelligenti senza perdere il controllo umano. Il prototipo abitativo apre la strada a edifici capaci di adattarsi alle condizioni ambientali e alle esigenze di chi li abita.
La visione che guida questo lavoro è quella di un'industria dove la sostenibilità non sia un vincolo da rispettare ma il risultato naturale di processi più intelligenti: capaci di apprendere dall'esperienza, anticipare i problemi, usare meglio le risorse.
Il progetto è in corso. I risultati raggiunti finora dimostrano che la transizione dalla Smart Factory all'Intelligent Factory non è un'aspirazione futura: è un percorso concreto, già in costruzione.
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