Ingegneria meccanica - Mechanical Engineering

The aim of the class is understanding the design workflow, its methods and tools, necessary to develop industrial products that accomplish client-company-community requirements as defined through product lifecycle. Lifecycle involves attention not only to the product performances but also to its production assessment and sustainability (integrated product-design), maintenance assessment and recycling. CAD-CAE-CAPP methodologies, integrated with CAx and Design for X methods, are studied in the context of virtual prototyping applications for lightweight design (through topological optimization and digital design),robust product-process design (through RSM techniques), ecodesign in circular economy (product configuration and innovation driven by lifecycle assessment). Exercises will be carried out through computational and CAD-CAE software. At the end of the course students will be able to set up a design workflow plan, choosing the most relevant requirements and design approaches, for any product of the industrial sector, driving innovation in accordance to the most updated design methodologies (virtual prototyping, virtual and augmented reality, reverse engineering). In addition, basics on the practical use of some CAD-CAE software will be also given.
Keywords: Product Lyfecycle, integrated product-process design, ecodesign, lightweight design, virtual prototyping, CAD-CAE-CAPP methods, circular economy, digital design

Obiettivi generali
Il corso fornisce gli strumenti di base per l'analisi delle proprietà e la sintesi di leggi di controllo a retroazione per sistemi dinamici lineari, utilizzando sia rappresentazioni con lo spazio di stato che descrizioni ingresso uscita.
Obiettivi specifici
Conoscenza e comprensione: Lo studente apprenderà i metodi di base per (1) la modellistica (2) l'analisi e (3) il controllo dei sistemi lineari con un ingresso e una uscita.
Applicare conoscenza e comprensione: Lo studente sarà in grado di analizzare e progettare un sistema di controllo per sistemi lineari.
Capacità critiche e di giudizio: Lo studente sarà in grado di scegliere l'architettura di controllo funzionale più adeguata per uno specifico problema di controllo.
Capacità comunicative: Le attività del corso metteranno lo studente in grado di comunicare/condividere le principali problematiche concernenti la definizione delle specifiche e il progetto di un sistema di controllo.
Capacità di apprendimento: Le modalità di svolgimento del corso mirano a creare una capacità di progettare semplici sistemi di controllo in ambito lineare.

Analisi dei sistemi dinamici lineari e stazionari

Sistemi dinamici lineari e stazionari. Rappresentazioni ingresso-stato-uscita. Esempi di modellistica. Evoluzione libera: matrice di transizione dello stato, modi naturali. Stabilità asintotica e criterio di Routh. Evoluzione forzata: risposta impulsiva, funzione di trasferimento. Relazioni tra autovalori e poli. Regime permanente e risposta armonica. Diagrammi di Bode. Sistemi interconnessi: serie, parallelo, retroazione. Stabilità dei sistemi a retroazione: criterio di Nyquist. Margini di stabilità.

Sistemi di controllo: struttura e specifiche di progetto

Il controllo automatico a retroazione: esempi, struttura e proprietà fondamentali. Precisione di risposta: tipo del sistema e relative condizioni. Limitazioni sull'errore a regime permanente. Reiezione dei disturbi: astatismo e relative condizioni. Attenuazione dei disturbi. Specifiche sulla risposta transitoria e legami con la risposta armonica ad anello aperto. Le funzioni di sensitività.

Metodi di progetto nel dominio della frequenza

Funzioni compensatrici elementari. Sintesi delle funzioni compensatrici mediante rappresentazioni grafiche (diagrammi di Bode) della risposta in frequenza.

Metodi di progetto nel dominio di Laplace

Il luogo delle radici e le regole per il suo tracciamento. Stabilizzazione di sistemi a fase minima mediante il luogo delle radici. Progetto di controllori a dimensione minima. Progetto mediante assegnazione dei poli.

Metodi di progetto nel dominio del tempo

Proprietà strutturali: raggiungibilità e osservabilità. Decomposizioni strutturali secondo Kalman. Assegnazione degli autovalori e stabilizzazione mediante reazione dallo stato. Osservatore asintotico o rilevatore dello stato. Principio di separazione. Assegnazione degli autovalori e stabilizzazione mediante reazione dall'uscita. Criteri per la scelta degli autovalori ad anello chiuso.

Stabilità per sistemi non lineari

Stabilità dei punti di equilibrio. Il metodo diretto di Lyapunov. Teoremi dell'insieme invariante. Il metodo indiretto di Lyapunov.

Esempi

Studio di applicazioni delle tecniche di sintesi studiate. Progettazione e simulazione di controllori mediante MATLAB/Control System Toolbox e Simulink.

La prova scritta consiste sia nella risoluzione di diversi problemi di controllo che domande di teoria.

Note a disposizione sul sito

Obiettivo del corso è lo studio di sistemi elettromeccanici di dimensioni prossime a quella del micrometro per mezzo di modelli fisico matematici a parametri concentrati e distribuiti. Si ha inoltre una particolare attenzione allo studio di tecniche di controllo per la progettazione di sistemi micro-meccatronici complessi con funzione di attuatori e sensori. Gli ambiti applicativi spaziano dal controllo delle vibrazioni meccaniche e del rumore alla micro robotica.

Modulo 1 – Cinematica e Dinamica del corpo rigido (4 ore)

Cinematica e dinamica del corpo rigido. Equazioni della dinamica scritte in coordinate corpo.

Esercitazioni MATLAB: simulazioni numeriche di moti vincolati e liberi.

Modulo 2 – Dinamica di sistemi ad un grado di libertà (8 ore)

Problema libero e forzato con e senza smorzamento.

Smorzamento viscoso e strutturale.

Risposte al gradino, all’impulso e a forzanti armoniche.

Funzione di risposta in frequenza.

Esercitazioni MATLAB: implementazione delle equazioni del moto e confronto con la soluzione teorica.

Modulo 3 – Dinamica di sistemi a più gradi di libertà (10 ore)

Formulazione di d’Alembert e di Lagrange. Matrici di massa, smorzamento e rigidezza.

Modi naturali e frequenze naturali di vibrazione.

Sistemi forzati e analisi modale. Smorzamento viscoso, proporzionale e strutturale.

Matrice delle funzioni di risposta in frequenza.

Risposta SISO, SIMO e MIMO, risposta a eccitazione random e matrice delle densità spettrali di potenza.

Cenni all’identificazione dei parametri modali.

Esercitazioni MATLAB e FEM: calcolo dei modi propri e analisi modale di sistemi discreti.

Modulo 4 – Dinamica dei sistemi continui (10 ore)

Vibrazioni della corda, aste, alberi, travi, membrane e piastre.

Autofunzioni e frequenze naturali di vibrazione.

Analisi modale e funzione di risposta complessa in frequenza.

Risposta ad eccitazione random.

Esercitazioni FEM: analisi modale di travi e piastre.

Modulo 5 – Isolamento e controllo delle vibrazioni (8 ore)

Tecniche di isolamento all’urto, isolamento a bassa e alta frequenza.

Stabilità dei sistemi dinamici.

Analisi dei sistemi in controreazione e regolatori PID.

Esercitazioni MATLAB: simulazione di sistemi isolati e controllo PID.

Modulo 6 – Analisi dei segnali (8 ore)

Serie e trasformata di Fourier, trasformata discreta e FFT.

Convoluzione, campionamento dei segnali, teorema di Nyquist-Shannon e aliasing.

Cenni di statistica e teoria della probabilità per segnali random.

Funzioni random stazionarie ed ergodiche, correlazione e densità spettrale di potenza.

Esercitazioni MATLAB: analisi in frequenza di segnali e teorema di campionamento.

Modulo 7 – Microcontrollori e meccatronica applicata (12 ore)

Introduzione al microcontrollore e tool di sviluppo per la meccatronica.

Architettura (CPU, memoria, PWM).

Sensori base: letture digitali e analogiche (pulsanti con pull-up/pull-down, potenziometro su ADC), HC-SR04.

Sensori avanzati: IMU, librerie, datasheet e calibrazione di base.

Attuatori e PWM: LED dimming, buzzer, servo, motore DC; frequenza, duty cycle, sicurezza elettrica e alimentazioni separate.

Controllo velocità di un motore DC con PWM e lettura di un sensore.

Controllo di un sistema semplice: modellazione leggera del sistema (input-sensore, uscita -attuatore), controllo on/off con isteresi e PID semplificato.

Obiettivi: configurare l’ambiente, compilare, caricare e verificare programmi semplici; interfacciare sensori e attuatori; progettare un controllo elementare in ambito meccatronico.

• Modulo 1 – Cinematica e Dinamica del corpo rigido (4 ore)
• Testi di riferimento: Meirovitch – Elements of Vibration Analysis; Goldstein –

Classical Mechanics; Shames – Engineering Mechanics: Dynamics.

• Modulo 2 – Dinamica di sistemi ad un

grado di libertà (8 ore)

• Testi di riferimento: Rao – Mechanical Vibrations; Meirovitch – Elements of

Vibration Analysis; Inman – Engineering Vibration

• Modulo

3 – Dinamica di sistemi a più gradi di libertà (10 ore

• Testi di riferimento: Meirovitch – Fundamentals of Vibrations; Craig &

Kurdila – Fundamentals of Structural Dynamics.

• Modulo 4 – Dinamica dei sistemi

continui (10 ore)

• Testi di riferimento: Meirovitch – Analytical Methods in

Vibrations; Leissa – Vibration of Plates; Lyon & DeJong – Statistical

Energy Analysis.

• Modulo 5 – Isolamento e controllo delle vibrazioni (8 ore)
• Testi di riferimento: Den

Hartog – Mechanical Vibrations; Inman – Vibration with Control; Ogata – Modern

Control Engineering

• Modulo 6 – Analisi dei segnali (8 ore)
• Testi di riferimento: Oppenheim & Schafer – Discrete-Time

Signal Processing; Bendat & Piersol – Random Data; Papoulis – Probability,

Random Variables, and Stochastic Processes.

• Modulo 7 – Microcontrollori e meccatronica applicata (12

ore)

• Testi di riferimento: Barrett – Arduino Microcontroller; Monk – Programming

Arduino; Baldi & Marinoni – Sistemi Meccatronici; Official datasheets

(Arduino, STM32, HC-SR04, MPU6050, NTC).

Gli studenti dovranno presentare un progetto sviluppato scegliendo degli argomenti del programma del corso e sostenere una prova orale sul programma del corso

Shin, Hammond, Fundamentals of Signal Processing for Sound and Vibration Engineers, Wiley

Cannon, Dynamics of physical systems, Dover

Khinchin, Mathematical foundation of statistical mechanics, Dover

Salsa, Equazioni a derivate parziali, Springer

Giua, Seatzu, Analisi dei sistemi dinamici, Springer

Bolzern, Scattolini, Schiavoni, Fondamenti di controlli automatici, Mc Graw-Hill

Conoscenza e comprensione
Vengono illustrati gli strumenti essenziali per analizzare i processi decisionali delle imprese. In particolare, lo studente comprende le nozioni di base relative: • all’analisi microeconomica dell’impresa, • alle strategie di innovazione tecnologica, • alla valutazione economico-finanziaria dei progetti di investimento • al bilancio d’impresa.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente è in grado di applicare metodi e modelli di base della microeconomia, della teoria dell’organizzazione e di finanza aziendale al fine di: • individuare le determinanti delle principali scelte strategiche dell’impresa, • analizzare l’interazione tra l'evoluzione tecnologica e strutturale dell’industria e le strategie delle imprese, • valutare la redditività di un progetto di investimento, • interpretare il bilancio di un’impresa.
Autonomia di giudizio
La combinazione di lezioni teoriche frontali ed esercitazioni pratiche mirate alla discussione e alla soluzione di specifici problemi consente agli studenti di acquisire la capacità di valutare potenzialità e limiti dei modelli teorici ai fini della formulazione delle strategie delle imprese.
Abilità comunicative
Al termine del corso, gli studenti sono in grado di illustrare e spiegare le principali tesi e argomentazioni della microeconomia dell’impresa e della finanza aziendale a una varietà di interlocutori eterogenei per formazione e ruolo professionale. L’acquisizione di tali capacità viene verificata e valutata in occasione dell’esame finale, mediante la prova scritta e l’eventuale prova orale.
Capacità di apprendimento
Lo studente acquisisce la capacità di condurre in autonomia studi individuali su argomenti specifici di microeconomia e di finanza aziendale. Durante il corso, lo studente è stimolato ad approfondire argomenti di particolare interesse mediante la consultazione di materiale bibliografico supplementare, quali articoli accademici, libri specialistici e siti internet. L’acquisizione di tali capacità viene verificata e valutata in occasione dell’esame finale (mediante la prova scritta e l’eventuale prova orale), nell’ambito del quale lo studente può essere chiamato ad analizzare e risolvere problemi nuovi sulla base degli argomenti trattati e del materiale di riferimento distribuito durante il corso.

Parte 1: Gestione contabilità

o Contabilità gestionale

o Concetti di costo

o Relazioni costo-volume-profitto

o Costo degli ordini di lavoro

o Analisi differenziale: la chiave del processo decisionale

o Decisioni sui prezzi

o Decisioni di bilancio di capitale

o Il concetto di valore attuale

o Il ruolo degli indicatori

Parte 2: Gestione del progetto

o Il contesto del Project Management

o Fasi del progetto

o Il contenuto della gestione dei progetti

o Integrazione e gestione dell'ambito

o Pianificazione, gestione dei costi e della qualità

o Gestione delle risorse, delle comunicazioni e degli acquisti

o Gestione dei rischi

o Gestione delle parti interessate

La valutazione si basa sulle competenze acquisite durante il corso e sulla capacità dello studente di applicarle in contesti reali. Le prove tendono quindi a far esprimere al meglio le abilità di comunicazione e di innovazione. Particolare enfasi è data alle strategie di gestione delle risorse.

Ogni prova viene valutata in trenta trentesimi. La lode sarà assegnata quando entrambe le prove saranno eccellenti.

The course is taught in English, so all the materials are in English.

Module 1 - Management/Accounting (Lavoratori)

Besanko, D., Dranove, D., Shanley M., and Schaefer, S. (2013). Economics of Strategy. Wiley, 6th Edition

Besanko, D., and Ronald Braeutigam R., (2020). Microeconomics. Wiley, 2020, 6th Edition.

Available at:

https://faculty.ksu.edu.sa/sites/default/files/David%20Besanko%2C%20Ronald%20Braeutigam%20-%20Microeconomics-Wiley%20%282020%29.pdf

Module 2 - Management/Corporate Strategy (Lavoratori)

Puranam, P., & Vanneste, B. (2016). Corporate Strategy: Tools for Analysis and Decision-Making. Cambridge (UK): Cambridge University Press.

Module 3 - Finance/Accounting (D'Alfonso)

1) Brealey, R. A., Myers, S. C., Allen, F., Principles of corporate finance (12th Edition). Mc Graw Hill.

2) Additional material provided by the teacher

Conoscenza e comprensione
Vengono illustrati gli strumenti essenziali per analizzare i processi decisionali delle imprese. In particolare, lo studente comprende le nozioni di base relative: • all’analisi microeconomica dell’impresa, • alle strategie di innovazione tecnologica, • alla valutazione economico-finanziaria dei progetti di investimento • al bilancio d’impresa.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Lo studente è in grado di applicare metodi e modelli di base della microeconomia, della teoria dell’organizzazione e di finanza aziendale al fine di: • individuare le determinanti delle principali scelte strategiche dell’impresa, • analizzare l’interazione tra l'evoluzione tecnologica e strutturale dell’industria e le strategie delle imprese, • valutare la redditività di un progetto di investimento, • interpretare il bilancio di un’impresa.
Autonomia di giudizio
La combinazione di lezioni teoriche frontali ed esercitazioni pratiche mirate alla discussione e alla soluzione di specifici problemi consente agli studenti di acquisire la capacità di valutare potenzialità e limiti dei modelli teorici ai fini della formulazione delle strategie delle imprese.
Abilità comunicative
Al termine del corso, gli studenti sono in grado di illustrare e spiegare le principali tesi e argomentazioni della microeconomia dell’impresa e della finanza aziendale a una varietà di interlocutori eterogenei per formazione e ruolo professionale. L’acquisizione di tali capacità viene verificata e valutata in occasione dell’esame finale, mediante la prova scritta e l’eventuale prova orale.
Capacità di apprendimento
Lo studente acquisisce la capacità di condurre in autonomia studi individuali su argomenti specifici di microeconomia e di finanza aziendale. Durante il corso, lo studente è stimolato ad approfondire argomenti di particolare interesse mediante la consultazione di materiale bibliografico supplementare, quali articoli accademici, libri specialistici e siti internet. L’acquisizione di tali capacità viene verificata e valutata in occasione dell’esame finale (mediante la prova scritta e l’eventuale prova orale), nell’ambito del quale lo studente può essere chiamato ad analizzare e risolvere problemi nuovi sulla base degli argomenti trattati e del materiale di riferimento distribuito durante il corso.

A) Apprendimento di conoscenze di base dei modelli matematici della meccanica dei continui basati sulle equazioni alle derivate parziali. Apprendimento dei principali metodi perturbativi: metodo perturbativo diretto, scale multiple e strati limite.
B) Acquisizione della capacità di impostare e analizzare problemi per equazioni alle derivate parziali. Capacità di utilizzare i principali metodi perturbativi nel caso di presenza di parametri `piccoli' anche mediante strumenti di analisi `qualitativa'.
D), E) Sviluppo della capacità di interpretare qualitativamente la soluzione ottenuta, di comunicare i risultati relativi e di ricercare aiuto su testi o presso esperti. Al riguardo, capacità di costruzione e visualizzazione grafica delle soluzioni ottenute mediante l'uso di calcolo simbolico (toolbox MUPAD di MATLAB).

Introduzione alle equazioni alle derivate parziali nelle applicazioni.

Equazioni alle derivate parziali lineari con alcune con nozioni su quelle non lineari:

1. Equazione delle onde del primo ordine;

2. Equazione delle onde del secondo ordine;

3. Equazione del calore;

4. Equazione di Laplace;

5. Equazioni (non-linear) di Burgers e Korteweg-de Vries (cenni).

Complementi di `Metodi qualitativi' per lo studio di equazioni

differenziali alle derivate ordinarie e loro interesse nelle applicazioni.

Sistemi conservativi e debolmente dissipativi.

Modelli nonlineari: cenno ai principali metodi perurbtivi nel caso

di presenza di parametri `piccoli' (Metodo perturbativo diretto,

scale multiple e stati limite) applicati a casi fisicamente significativi.

-- Moto armonico;

-- Oscillatore debolmente smorzato;

-- Eq. Duffing.

Soluzioni stazionarie e `piccole oscillazioni' nell'intorno di

equilibri stabili con esempi.

Cenni ad equazioni nonlineari alle derivate parziali in

presenza di parametri `piccoli'.

Implementazione (assistita da computer) e visualizzazione di soluzioni di problemi applicativi non lineari ottenuti tramite metodi di perturbativi.

Il toolbox MuPAD di MatLab viene introdotto e utilizzato per risolvere i problemi studiati e visualizzarne le soluzioni. Il confronto tra soluzioni esatte ed approssimate viene messo in evidenza anche graficamente.

N.B. Il programma puo` subire variazioni sviluppando maggiormente alcuni argomenti

(a scapito di altri) seguendo gli interessi culturali degli studenti che frequentano.

Tali studenti sono incoraggiati a sviluppare i metodi illustrati nel corso stesso ad

applicazioni di loro interesse anche utilizzando strumenti di calcolo simbolico.

TUTTE LE INFORMAZIONI si trovano sul sito del corso

http://www.sbai.uniroma1.it/~sandra.carillo/

seguendo il collegamento alle informazioni sulle informazioni relative alla didattica erogata.

Lo studente interessato al corso e` invitato a contattare la Docente via email.

email: [email protected]

Lo studente è incoraggiato a sviluppare un progetto personale (tesina) in cui mostra le capacità e le abilità acquisite durante il corso; tale tesina e` illustrata con una breve presentazione (con lucidi o lavagna) in sede di esame.

In particolare, al candidato è richiesto di studiare un problema differenziale che trova la sua origine in un modello fisico (ad esempio flusso supersonico, applicazioni biomediche o altri del suo interesse). Sulla base del modello, deve costruirne le soluzioni applicando metodi diversi. Quando possibile, identificato un parametro "piccolo" nel modello, applica i metodi perturbativi studiati nel corso per analizzarne le soluzioni. Sono incoraggiate le implementazioni assistite da computer (Toolbox MuPAD di MatLab) che permettono anche un confronto grafico tra le soluzioni ottenute con l'applicazione di metodi diversi. In tutti i casi in cui il lavoro dello studente è adeguato per un esame 6CFU, l'esposizione del lavoro di relativo al progetto personale esaurisce quanto richiesto per il superamento dell'esame.

In caso contrario, un esame orale copre quegli argomenti non toccati dal progetto (tesina) sviluppato personalmente.

In ogni caso, lo studente può decidere di superare l'esame sostenendo una prova orale relativa all'intero programma del corso piuttosto che preparare un progetto (tesina) sviluppato personalmente.

RIFERENDOSI AD OGNI ARGOMENTO (VALUTAZIONE IN TRENTESIMI):

-- conoscenza minima (18-20);

-- conoscenza media (21-23);

-- capacità di applicare le conoscenze in modo sufficiente (24-25);

-- buona capacità di applicare la conoscenza (27-28);

-- capacità di applicare la conoscenza in modo eccellente con buone capacità comunicative e pensiero critico (29-30 e lode).

NOTE E MATERIALE FORNITI DAL DOCENTE

Alcuni capitoli tratti dai testi:

• R. Haberman: Elementary applied partial differential equations : with Fourier series and boundary value problems, Prentice Hall 2004;
• N. H. Asmar: Partial Differential Equations With Fourier Series And Boundary Value Problems, Prentice Hall 2005;

-- D. W. Jordan and P. Smith, Nonlinear Ordinary Differential Equations

An introduction for Scientists and Engineers FOURTH EDITION

Oxford University Press, 1999

--M.H. Holmes M, Introduction To Perturbation Methods, Springer, 1995

-- M. Lo Schiavo, Note di Sistemi Dinamici, SIMAI E-LECTURE NOTES, vol.

UNICO, p. 1-566, (2013). ISBN 9788890570858, ISSN: 1970-4429

(free download)

vedere sopra

Il corso impartisce nozioni approfondite di termodinamica applicata alle macchine ed ai sistemi di conversione energia termici, eolici ed idraulici. Sono anche incluse nozioni di bilanci di massa ed energia di singoli componenti, ed elementari nozioni di dimensionamento. Si forniscono anche nozioni di analisi entropica/exergetica, per migliorare le capacita' analitiche dell'allievo.

Formare gli allievi allo studio dei problemi relativi alla termo fluidodinamica delle macchine utilizzati negli impianti per la conversione e l’uso dell’energia. Fornire loro gli strumenti conoscitivi e modellistici per comprendere i principi di funzionamento. Fornire i criteri di base per la progettazione ed il dimensionamento unitamente ai limiti operativi.

Richiami alla Termodinamica tecnica e sugli Impianti motori termici fondamentali.

Introduzione alle turbomacchine.

Princìpi fondamentali di funzionamento.

Lo stadio: statore e rotore. Lo studio monodimensionale dei condotti in regime permanente; le eq.ni di Hugoniot; gli ugelli subsonici e supersonici ed il loro dimensionamento; comportamento off-design.

I rotori; i triangoli di velocità e le espressioni euleriane della potenza specifica; macchine assiali e macchine radiali.

Salti entalpici statorico e rotorico; salto entalpico totale e potenza specifica.

Il grado di reazione degli stadi.

Caratteristiche generali delle palettature rotoriche per macchine assiali e radiali, motrici e operatrici.

Analisi dimensionale e Teoria della similitudine delle turbomacchine.

Il teorema di Buckingham e l’analisi dimensionale.

L’utilizzazione dell’analisi dimensionale nei settori della meccanica dei fluidi e delle macchine a fluido in particolare.

Le turbine a fluido comprimibile.

Le turbine assiali: struttura di uno stadio generico.

Stadi ad azione e a reazione: analisi funzionale dello statore e del rotore in sede limite e in sede reale; discussione delle prestazioni e analisi di confronto (salto entalpico smaltibile, rendimento).

Le turbine a salti di velocità: studio funzionale, analisi critica e applicazioni; il fattore di recupero.

I problemi di tenuta ed il rendimento volumetrico; dispositivi di tenuta; studio delle tenute a labirinto.

Il fattore di umidità nelle turbine a vapore; fenomeni metastabili del vapore saturo in turbina e curva di Wilson.

I tipici problemi di dimensionamento in alta e bassa pressione: la parzializzazione della portata; la rastremazione e lo svergolamento delle palette; svergolamento a vortice libero e cenno ad altri criteri di svergolamento.

Potenza installabile mediante un gruppo a vapore; analisi e confronto con le possibilità di un gruppo a gas.

Regolazione della potenza delle turbine a vapore: parzializzazione e laminazione, regolazione composita.

Cenno alle turbine radiali.

Le turbine idrauliche.

Tipologia, configurazione e campi di applicazione: turbine Pelton, Francis, Kaplan.

Analisi idrodinamica; triangoli di velocità, rendimenti e potenze; cenno ai problemi funzionali e costruttivi ed al dimensinamento.

Diagrammi caratteristici.

Cenno alla regolazione.

Il recupero cinetico allo scarico.

La cavitazione delle turbine e il numero di Thoma. Impianti motori idraulici.

Natura e potenzialità delle risorse idrauliche; fattori climatici e piovosità; il coefficiente di deflusso.

Curva idrodinamica e pianificazione dello sfruttamento dei corsi d’acqua.

Introduzione alle macchine operatrici.

Prevalenza della macchina, prevalenza del circuito esterno e loro analisi: interazione macchina-circuito e condizioni di funzionamento.

Potenza e rendimenti: generalità.

Pompe e compressori radiali.

La girante radiale e le configurazioni possibili. Analisi funzionale delle giranti radiali (teorica con infinite pale, teorica con numero effettivo di pale, reale) e confronto fra i diversi tipi di girante.

Diagrammi caratteristici.

Pompe in parallelo e in serie.

La verifica della corretta installazione di una pompa: (NPSH)a, (NPSH)r e loro impiego pratico.

Turbomacchine operatrici assiali.

Gli stadi dei compressori assiali: varietà in ragione del grado di reazione; analisi generale e confronti fra i vari tipi di stadio.

Tecniche di svergolamento palare per compressori assiali.

Caratteristiche costruttive e cenno al dimensionamento.

L’approccio bidimensionale e la sua necessità.

La teoria alare del profilo isolato: circolazione, portanza e resistenza, curve caratteristiche.

Macchine operatrici volumetriche.

I compressori alternativi.

Il monocilindro; analisi del rendimento volumetrico in sede limite.

Cenno alla sede reale.

Soluzioni costruttive per i vari settori di impiego: macchine a doppio effetto, macchine tricilindriche, soluzioni a pistone differenziale e a gradino; macchine verticali e orizzontali e loro impiego.

Macchine inter-refrigerate.

Regolazione dei compressori alternativi. Cenno al dimensionamento.

Schemi e prestazioni. Problemi di progetto e di esercizio: la periodicità della portata e la regolarizzazione a mezzo di cassa d’aria; cenno ai dimensionamenti. (NPSH)a per le pompe alternative: la pressione inerziale.

• Macchine a fluido e Turbomacchine. Classificazione e definizioni.Equazioni di governo. Lo stadio elementare di turbomacchina, prestazioni, efficienza, e grado di reazione. Analisi di stadio e metodo della linea media.
• Testi di riferimento: Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery, Dixon S.L. and Hall C.A., Elsevier, 2010.Cenni alle turbomacchine, Parte I e II, Rispoli, Corsini et al., 2025.Note dalle lezioni.
• Turbine a fluido elastico
• Testi di riferimento: Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery, Dixon S.L. and Hall C.A., Elsevier, 2010.Cenni alle turbomacchine, Parte III, Rispoli, Corsini et al., 2025.Note dalle lezioni.
• Turbomacchine operatrici
• Testi di riferimento: Fluid Mechanics and Thermodynamics of Turbomachinery, Dixon S.L. and Hall C.A., Elsevier, 2010.Cenni alle turbomacchine, Parte IV, Rispoli, Corsini et al., 2025.Note dalle lezioni.
• Macchine volumetriche
• Testi di riferimento: Note dalle lezioni.

La verifica delle conoscenze acquisite consiste nell'esecuzione di una prova scritta e della successiva discussione orale, nell'ipotesi di superamento della stessa.

Dispense compilate dal docente e distribuite gratuitamente su supporto elettronico agli studenti;

• Testi classici di riferimento per analisi di confronto col materiale delle dispense e per effettuare approfondimenti:

Carmelo Caputo - Collana di MACCHINE (Editrice Masson):

Vol. I – Gli impianti convertitori di energia

Vol. II – Turbomacchine

Vol. III (Tomo I e II) – Macchine volumetriche

The lectures will focus on the fundamental concepts and advanced topics in fluid–structure interaction (FSI) modelling and computation. The fundamental modelling of fluid dynamics, turbulence and structure dynamics of elastic solid will be briefly recall during the first part of the class. The second part of the course will move on the coupling technique and approaches. All the concepts will be treated basing on the finite-element theory for the solution of partial differential equations. The topics will pass from the stabilized finite–element formulations, to the arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) and space-time (ST) methods, dealing with mesh update methods and iterative solution techniques.

Modelli per l'interazione fluido-struttura

1) Equazioni della fluidodinamica

2) Formulazione debole delle equazioni di Navier-Stokes

3) Equazioni della fluidodinamica in domini dinamici

4) Equazioni del solido elastico

5) Formulazioni Lagrangiane per la dinamica strutturale con grandi spostamenti

6) Tecniche di mesh morphing

7) Tecniche di interfaccia fluido-struttura

Formulazioni discrete e stabilizzate

1) Metodo agli elementi finiti

2) Formulazioni FEM stabilizzate per la fluidodinamica

3) Formulazioni FEM per la dinamica strutturale

Algoritmi di accoppiamento fluido-struttura

1) Accoppiamento forte con metodo segregato

2) Approccio monolitico

3) Tecniche di precondizionamento selettivo

Applicazioni pratiche e tutorials

1) Basi di programmazione in matlab

2) L'ambiente di sviluppo di codici agli elementi finiti

3) Applicazioni FEM semplici

4) Implementazione FEM delle equazioni di Navier-Stokes in domini mobili

5) Implementazione FEM delle equazioni del solido elastico

6) Applicazioni ed esempi di accoppiamento fluido-struttura

7) Esempi di simulazione FSI con software commerciali

• Introduzione allo studio dei fenomeni di interazione fluido-struttura nell'ingegneria meccanica
• Metodo degli elementi finiti per l'interazione fluido-struttura
• Richiami di fluidodinamica - equazioni di governo e soluzione numerica
• Richiami di meccanica delle strutture elastiche - equazioni di governo e soluzione numerica
• Metodi Arbitrary Lagrange-Eulerian e strategie di deformazione del dominio di calcolo
• Interfaccia fluido-solido nei problemi accoppiati
• Metodi e algoritmi di accoppiamento numerico per l'interazinoe fluido-struttura
• Cenni ai metodi di ordine ridotto per l'interazione fluido-struttura
• Esercitazioni e tutoraggio all'impostazione e alla simulazione di casi studio dedicati
• Lavoro d'anno

• Lavoro d'anno (valutazione report)
• Prova orale di verifica delle conoscenze acquisite

Essendo il corso erogato in lingua inglese non vi sono testi o materiale didattico in italiano

Conoscenze acquisite: - Conoscenza dei concetti di base della geometria differenziale: varietà differenziale, mappa differenziabile, fibratotangente, campo di vettori, flusso di un campo, campo tensoriale, forma differenziale, gruppo di Lie. Teoria locale delle curve: formule di Frenet; teoria locale delle superfici; proprietà metriche, curvatura gaussiana, teorema di Gauss.Risultati di apprendimento

• Competenze acquisite: Calcolare l'apparato di Frenet di una curvadefinita daequazioni cartesiane oparametriche. Calcolare la curvatura gaussiana, le curvature principali e le sezioni normali di una superficie definita da equazioni cartesiane e parametriche. Determinare le coordinate locali su una varietà e scriverne le mappe di transizione. Studiare una mappa differenziale usando coordinate locali. Trovare lo spazio tangente ad una varietà. Calcolare il flusso di un campo vettoriale. Saper operare sui tensori. Calcolare integrali di linea e riconoscere forme esatte.

Il laboratorio si propone di familiarizzare con il complesso fenomeno della propagazione degli ultrasuoni in interazione con liquido contenente bolle, offrendo applicazioni in grado di rendere comprensibile il ruolo di questo fenomeno in molteplici applicazioni tecniche (microfluidica, ecografia medica o anche materiali per l'isolamento acustico). In questo modo si forniranno conoscenze e competenze di valutazione critica di sistemi complessi.

Il corso si propone di fornire gli strumenti necessari a trattare criticamente e quantitativamente modelli matematici derivanti da problemi di natura ingegneristica ed economica.

Il corso ha come obiettivo l'apprendimento degli strumenti necessari allo studio dei sistemi EMS (Electro-mechanical Systems) ed il loro controllo, con particolare riferimento ai sistemi di corpi rigidi. Si studiano in particolare applicazioni al controllo di sistemi meccatronici.

Obiettivi del corso
Gli algoritmi di elaborazione del segnale sono presenti in ogni applicazione che prevede l'analisi e/o la sintesi di segnali o dati. L'obiettivo di questo corso è quello di fornire un'introduzione di base, comunque auto-contenuta, delle conoscenze matematiche necessarie per l'analisi di segnali vibratori, nonché necessarie per la diagnostica ed il controllo delle macchine.
Il corso esamina alcuni dei più importanti metodi matematici di elaborazione del segnale digitale relativi all'ingegneria meccanica, come la Discrete Fourier Transform (DFT), Short Time Fourier Transform (STFT), Wavelet Transform, Hilbert Transform e la Empirical Mode Decomposition, per l’estrazione delle caratteristiche del segnale nel dominio del tempo e della frequenza. Verranno svolti esercizi sull’applicazione pratica dell'elaborazione numerica del segnale: lo studente sarà guidato ad analizzare i segnali della vita reale con l'aiuto del software Matlab.
Alla fine del corso, lo studente sarà in grado di valutare gli effetti dell'elaborazione e dell'analisi del segnale sui dati di misura provenienti da macchine e strutture ingegneristiche. Queste competenze sono essenziali, ad esempio nella diagnostica delle macchine, nell'ingegneria di controllo, nell'automazione delle macchine e nella robotica. Dopo il corso, lo studente:

• Avrà familiarità con alcuni dei più importanti metodi di analisi del segnale nel campo dell'ingegneria meccanica. • Comprenderà i concetti di base relativi al campionamento dei segnali nel dominio del tempo e sugli spettri di frequenza corrispondenti. • Conoscerà le funzioni più comunemente utilizzate per l’analisi delle misurazioni nel ramo dell'ingegneria meccanica. • Comprenderà quale tipo di fenomeni meccanici possono essere identificati dall'analisi nel tempo, nel dominio della frequenza e dall'analisi tempo-frequenza. • Comprenderà come le misurazioni vengono impiegate per il monitoraggio condizionato delle strutture meccaniche.
  Nel fare ciò, lo studente sarà introdotto all'ambiente di calcolo numerico di Matlab, anche con il supporto di codici condivisi ed esercitazioni. Lo studente sarà guidato a:
• Comprendere i concetti di base dell'elaborazione del segnale. • Comprendere come Matlab viene utilizzato per eseguire l’analisi. • Comprendere il significato fisico dei risultati forniti da Matlab. • Risoluzione di problemi matematici/fisici utilizzando Matlab.

Il Laboratorio di Centrali Termiche vuole essere un collegamento tra quanto studiato nel corso di Centrali Termiche e l'applicazione industriale. Questo viene fatto chiedendo agli studenti di sviluppare piccoli progetti o analizzare casi reali.

Il Laboratorio di Innovazione Tecnologica si pone l’obiettivo di fornire gli elementi di base per l’esecuzione di un azione verticale di trasferimento tecnologico da un ente di ricerca ad una piccola o media impresa.

Verifiche sperimentali delle prestazioni di Macchine

L'obiettivo del laboratorio si incentra sull'applicazione delle conoscenze dei sistemi di misura tradizionali e anche di alcune delle tecnologie di monitoraggio evoluto e distribuito per la conservazione e il restauro dei beni culturali. Le attività sperimentali in laboratorio e/o sul campo saranno definite singolarmente o in gruppo con gli studenti. L'idoneità sarà attribuita a valle di una presentazione personale delle attività svolte.

L’obiettivo del corso è fornire la formazione di base per la corretta progettazione di una catena di misura, in funzione delle necessità dello sperimentatore e/o dell’utilizzatore degli strumenti di misura. Particolare enfasi è data alle applicazioni nel settore della produzione e dell'industria meccanica. Il corso trova efficace integrazione nelle esercitazioni di laboratorio, tutte di natura sperimentale, che costituiscono parte fondamentale del corso stesso.

L’obiettivo del corso è fornire la formazione di base per la corretta progettazione di una catena di misura, in funzione delle necessità dello sperimentatore e/o dell’utilizzatore degli strumenti di misura. Particolare enfasi è data alle applicazioni nel settore della produzione e dell'industria meccanica. Il corso trova efficace integrazione nelle esercitazioni di laboratorio, tutte di natura sperimentale, che costituiscono parte fondamentale del corso stesso.

Program in Detail

Topic Lecture

1. Basic Principles of Metrology Introduction

Static Characteristics of measurement instruments

Dynamic behavior of mechanical systems

2. Statistic tools Basic Statistics

Linear regression

3. GUM Uncertainty in measurements

4. Signal Processing Operational amplifiers

Filters

LAB Session - Dynamical behavior of mechanical systems / Filters

5. Temperature Measurements Temperature scales - Resistance thermometers

Thermocouples and other systems

LAB Session Temperature Measurements

6. Strain Measurements Electrical strain gages

Wheatstone bridge

7. Pressure Measurements Pressure sensors

8. Flow rate Measurements Flow rate measurement systems

9. Force Measurements Introduction to load cells

Elastic element design

Use of force sensors in industrial settings

Calibration of force transducers

Exam-type exercises

10. Motion measurements Potentiometers

Encoders and lasers

11. A/D Converter Boards Teory of signal sampling and quantization

Circuits for A/D conversion

The exam consists of a written assignment in class. The student is asked to answer some theoretical questions and solve some exercises. The evaluation of the paper submitted will generate a grade with a maximum value of 30. Students with a grade higher than 17 can register their grade or ask for an additional oral exam session where they try to improve their grade. The oral session is mandatory for students with a written grade between 15 and 17. Students with a grade below 15 are not admitted to the oral exam and need to repeat the exam at the next session available.

Ernest O. Doeblin, Measurement Systems: Application and Design.

Illustrare la meccanica di alcuni elementi strutturali d'impiego comune nell'ingegneria e fornire agli studenti alcune soluzioni (semi-)analitiche per il confronto successivo con i risultati di codici di calcolo commerciali o propri.

Corso indirizzato all'approfondimento della cinematica e dinamica dei robot industriali, corredato da nozioni costruttive e di controllo. Sono sviluppati aspetti della meccanica di base, specializzandoli ai sistemi multicorpo a catena cinematica aperta che conducono gli allievi al loro utilizzo nelle applicazioni della robotica.

Il corso ha come obiettivo lo studio dei sistemi EMS (Electro-mechanical Systems) ed il loro controllo, con particolare riferimento ai sistemi di corpi rigidi e ai continui elastici (barre, travi e piastre). Si studiano in particolare applicazioni al controllo di sistemi vibranti, alle smart structures e ai sistemi meccatronici in generale.

In the course program, the dynamics of EMS-Electromechanical Systems and their control are analyzed in details, including systems of rigid bodies and of continuous elastic structures (rod, beam and plates). Applications to vibration analysis and their control, smart structures and mechatronic systems, are examples approached in the course. In details:

Module:1. Introduction to Mechatronics

Architecture of a mechatronic system

Defining the KPIs

Process, sensors, motors / actuators, controllers

Models and sensors measurements

Control of mechatronic systems

Module:2. Multiphisics and Hamilton Principle

Variational calculus

Minimum principles in Mechanics and Electromagnetism

Theory of EMS- ElectroMechanical System

Hamilton action, the Euler-Lagrange equations

Lagrange equations for electromechanical systems

Linear and nonlinear dynamical systems

Module:3. Linear Dynamics: discrete and continuous systems

Systems of rigid bodies

Systems of continuous elastic structures

Constraints and the method of Lagrange's multiplers

Linearization

Time and Frequency domains: concvolution integral and transfer function

Elements of spectral theory of linear operators

Modal Analysis

Systems with Ndof: Eigenvectors and Eigenfrequencies and their properties

Continuous elastic systems: Eigenfunctions and Eigenfrequencies and their properties

Forced deterministic problems (harmonic, periodic, shock)

Forced random problems (random noise and power spectral density)

Vibrations of elastic and electro-elastic systems

Vibration active, semi-active and passive control

*Applications of Matlab and Simulink for the analysis of oscillating EMS and mechatronics systems

Module:4. Mechatronic Optimal Control

Objective functions

Minimum/minimum of objective functionals

Pontryagin equations

Model predictive control - MPC

Quadratic objective functions and linear dynamics -LQR

General solution by the RIccati's equation

Special solution by Modal Analysis, eigenvector and eigenfrequencies

Models and sensors measurements

Kalman filter

*Applications of Matlab and Smulink to controlled Mechatronics systems

Module:5. Elements of Signal Analysis for Mechatronics and case-studies

Data processing for intelligent control

Extraction of information from data sensors

Sensors and signals

Free response of 1 DOF linear

Forced response of 1 DOF linear

Fourier transform (FT)

Case study 1: Modeling the vibrations of a mechanical resonators subject to different inputs

Case study 2. Modelling and analysis of an open-loop permanent magnet motor coupled with permanent magnet generator in transient and steady-state conditions

Short Time Fourier Transform (STFT)

Power Spectral Density (PSD)

Hilbert Transform, istantaneous frequency and phase (HT and IF)

Empirical mode decomposition (EMD)

Case study 3: The intelligent tyre

Case study 4: Real-time train railways monitoring

Case study 5: Structural damage detection

*Applications of Matlab and Simulink for the analysis of the case-studies

Module:6. Design of Mechatronic Systems

Architecture of a mechatronic system

Defining KPIs

Process, sensors, motors / actuators, controllers

Preliminary design architecture

Designing of the subcomponents (plant, sensors, controller, motors / actuators)

Design of controllers with optimal control methods

Design verification using Simulink

Design examples: electronically controlled intelligent suspension system for motor vehicles, attitude stabilization systems of a drone. Experience in the laboratory of Mechatronics and Vehicles System Dynamics

• Module:1.

Introduction to Mechatronics

• Testi di riferimento: Dispense del corso
• Module:2.

Multiphisics and Hamilton Principle

• Testi di riferimento: Dispense del corso
• Module:3.

Linear Dynamics: discrete and continuous systems

• Testi di riferimento: Dispense del corso
• Module:4.

Mechatronic Optimal Control

• Testi di riferimento: Dispense del corso
• Module:5.

Elements of Signal Analysis for Mechatronics and case-studies

• Testi di riferimento: Dispense del corso
• Module:6.

Design of Mechatronic Systems

• Testi di riferimento: Dispense del corso

La modalità di valutazione è basata sull'esecuzione di una prova scritta ed una orale in cui si chiede di esaminare il modello di un sistema meccatronico, saperne costruire uno schema a blocchi, saperne effettuare la simulazione al computer.

Problem-solving and theoretical questions on modeling, dynamics, and control of mechatronic systems. K1–K2

In-depth discussion of theoretical principles, critical analysis of system design choices, and interpretation of results. K1–J1–C1–L1

Dispense a cura del docente distribuite sulla Classroom del corso.

Inoltre:

Micromechatronics: Modeling, Analysis, and Design with MATLAB, Second Edition, Victor Giurgiutiu, Sergey Edward Lyshevski, 2009 by CRC Press.

Chapter IV "Elements of Control", of the book "Vehicle System Dynamics and Mechatronics", A. Carcaterra, 2018

Fundamentals of Vibration, L.Meirovitch, McGraw-Hill, 2001

Appunti di Meccanica delle Vibrazioni, A. Carcaterra, 2004

Appunti di Meccanica delle Vibrazioni, A. Sestieri, 1995

Notes on Signal Analysis, N. Roveri, 2016

Il corso di Metodi Matematici per l`Ingegneria ha l`obiettivo di far acquisire avanzati strumenti matematici per le applicazioni quali ad esempio la teoria dei segnali e la teoria dei circuiti. A questo scopo, dopo una analisi delle funzioni di variabile complessa, si passa ad esaminare le trasformate integrali per poi concludere il corso con lo studio della teoria delle funzioni generalizzate o distribuzioni, che forniscono gli strumenti atti a modellizzare fenomeni anche impulsivi.

Fornire le basi per la corretta progettazione di una catena di misurazione, in funzione delle necessità dello sperimentatore e/o dell’utilizzatore degli strumenti di misura. Rendere edotto l’allievo dei più significativi dispositivi e metodi di rilevamento delle principali grandezze meccaniche e termiche. Mettere in grado il neolaureato di operare, anche sperimentalmente nell’ambito dell’industria meccanica.

SISTEMI DI UNITA’ DI MISURA

Introduzione, concetti di misura e misurazione, grandezze fisiche e loro dimensioni, equazioni dimensionali, sistemi di unità di misura con particolare riferimento al Sistema Internazionale. Cambiamento di unità di misura e fattore di ragguaglio.

PROPRIETA’ METROLOGICHE

Catena di misurazione (sensore, elaboratore, strumento terminale), tipologia di strumenti. Proprietà metrologiche degli strumenti: campo di misura, sensibilità, precisione, finezza, rapidità.

ELABORAZIONE STATISTICA DEI DATI

Frequenza e probabilità; distribuzione normale; media e deviazione standard. Teoria degli errori: errore della media, errore standard. Propagazione degli errori. Regressione lineare.

TIPOLOGIA DEI SENSORI

Sensori meccanici e sensori elettronici; sensori primari e secondari.

ELABORAZIONE DEL SEGNALE DI MISURA

Conversione dei segnali misurati in tensione o in corrente: elaboratori analogici di segnale (amplificatori AO, filtri passivi, ponti WB, circuiti voltamperometrici, dispositivi piezoelettrici), cenni sui componenti elettronici attivi e passivi.

STRUMENTI TERMINALI ANALOGICI

Cenni sui dispositivi galvanometrici e potenziometrici, l’oscilloscopio analogico.

STRUMENTI NUMERICI E SISTEMI DI MISURA DIGITALI

Contatori elettronici, la misura di tempo. Conversione A/D e D/A, voltmetri digitali, oscilloscopi digitali, sistemi di acquisizione.

MISURA DELLA LUNGHEZZA E DI SPOSTAMENTO

Metrologia d’officina (calibri e palmer), trasduttori elettrici di spostamento (resistivi, capacitivi, induttivi): il potenziometro, il trasformatore differenziale.

MISURA DELLA DEFORMAZIONE

Cenni sugli estensimetri meccanici, estensimetri elettrici a resistenza, principio di funzionamento e tecniche di applicazione, compensazione degli effetti termici, misura delle sollecitazioni semplici (trazione, flessione, torsione). Centraline estensimetriche. Cenno sulle rosette estensimetriche.

MISURA DI MASSA E FORZA

Bilance e dinamometri, celle di carico.

MISURA DELLA PRESSIONE

Manometri differenziali a liquido, manometri metallici (Bourdon), manometri piezoelettrici, cenni di taratura dei manometri.

MISURA DELLA VELOCITA’

Misura di velocità lineari ed angolari, tachimetri e contagiri (meccanici, elettrici, magnetici). Encoder lineari e angolari. Misura della velocità nei fluidi, tubo di Pitot.

MISURA DELLA PORTATA

Metodi deprimogeni: diaframma, boccaglio e venturimetro. Metodi a sezione di flusso variabile: rotametro. Cenni su dispositivi a turbina ed elettromagnetici.

MISURA DELLE ACCELERAZIONI E DELLE VIBRAZIONI

Fenomeni vibratori e punto fisso di riferimento, trasduttori sismici, accelerometri piezoelettrici.

MISURA DELLA TEMPERATURA

Scala assoluta della Temperatura. Cenno sulle tipologie di termometri. Termometri elettrici: termometri elettrici a resistenza di platino, termistori, termocoppie (principio di funzionamento, tipologie, utilizzazione).

L'esame è essenzialmente orale, articolato su tre quesiti, uno dei quali a carattere pratico con possibile svolgimento di semplici calcoli (è consentito l'uso di calcolatrici non programmabili)

Può essere previsto un solo esonero scritto alla fine delle lezioni che, in caso di esito positivo, consente il superamento dell'esame finale.

• Vallascas Rinaldo - Fondamenti di Misure Meccaniche e Termiche (grandezze statiche e sistemi) - ed. HOEPLI 2008
• Vallascas Rinaldo e Federico Patane' - Misure Meccaniche e Termiche (grandezze tempo-varianti) - ed. HOEPLI 2007
• Doebelin Ernest O. – Measurement systems, application and design – McGraw Hill (Edizione 2004 tradotta in italiano - Strumenti e metodi di misura -)
• Dispense distribuite a cura del docente

OBJECTIVES. The course gives the key competences of operations management, both from an organisational-management and a technical-operational point of view. The expected learning outcomes are the capabilities to analyse the relationship of market and supply chain, the role and processes of the company within the supply chain, and the applying knowledge and understanding of the methodologies for production and inventory management.
EXPECTED LEARNING OUTCOMES. Knowledge and understanding: knowledge and understanding of the most important processes and techniques for operations management, and supply chain management. Models and methods for materials management, for the production configuration, the calculation of economic production quantity, and the planning and programming techniques. Capability: capability to analyse with a systemic approach, model problems and identify the best techniques for solving the main challenges of supply chain management, production, and logistics, with a focus on production planning/programming and materials management.

Introduzione al tema della gestione delle operazioni industriali (operations management) nel contesto della gestione della filiera (supply chain structure and management),

Gestione della produzione (indicatori di performance, produzione singola e multi-prodotto, bilanciamento e scheduling);

Gestione dei materiali (Master Proddddction Schedle, Materials Requirement Planning, Aggregate Planning);

Toyota Production System e produzione snella (Lean Production);

Gestione del ciclo di vita del prodotto, economia circolare e servitizzazione, Product Service System, Quality Function Deployment e metodi decisionali multicriterio.

Correttezza, accuratezza e livello di dettaglio nella risoluzione degli esercizi proposti e dei casi di studio. La discussione si propone di valutare orale su aspetti più teorici del programma.

Chopra S., Meindl P., Vir Kalra D. (2016). Supply Chain Management. Strategy, Planning, and Operation. Pearson, Delhi.

Krajewski J., Malhotra M., Ritzman B. (2016). Operations Management. Processes and Supply Chains. Eleventh Edition. Global Edition. Pearson, Harlow.

Stevenson W.J. (2018). Operations Management. Thirteenth Edition. McGraw-Hill, New York.

Zijm H., Klumpp M., Regattieri A., Heragu S. (2019). Operations, Logistics and Supply Chain Management. Springer, Switzerland.

Ivanov D., Tsipoulanidis A., Schönberger J. (2021). Global Supply Chain and Operations Management. A Decision-Oriented Introduction to the Creation of Value. Third Edition. Springer, Switzerland.

Hermann, M., Pentek, T., Otto, B. Design principles for industrie 4.0 scenarios (2016) Proceedings of the Annual Hawaii International Conference on System Sciences, 2016-March, art. no. 7427673, pp. 3928-3937. DOI: 10.1109/HICSS.2016.488 Liao, Y., Deschamps, F., Loures, E.F.R., Ramos, L.F.P. Past, present and future of Industry 4.0 - a systematic literature review and research agenda proposal (2017) International Journal of Production Research, 55 (12), pp. 3609-3629. DOI: 10.1080/00207543.2017.1308576 Mentzer, J.T., DeWitt, W., Keebler, J.S., Min, S., Nix, N.W., Smith, C.D., Zacharia, Z.G. Defining Supply Chain Management (2001) Journal of Business Logistics, 22 (2), pp. 1-25. DOI: 10.1002/j.2158-1592.2001.tb00001.x Mont, O.K. Clarifying the concept of product-service system (2002) Journal of Cleaner Production, 10 (3), pp. 237-245. DOI: 10.1016/S0959-6526(01)00039-7 Shah, R., Ward, P.T. Lean manufacturing: Context, practice bundles, and performance (2003) Journal of Operations Management, 21 (2), pp. 129-149. DOI: 10.1016/S0272-6963(02)00108-0

Introdurre i problemi di ottimizzazione e decision science, fornendo competenze sulle caratteristiche dei problemi e dei metodi di ottimizzazione matematica adottati nel campo dell'ingegneria, e proponendo dei primi esempi di realizzazione e utilizzazione. Risultati di apprendimento attesi: Permettere allo studente di saper classificare i diversi problemi di ottimizzazione e decision science, di conoscere le più importanti caratterizzazioni matematiche delle loro soluzione e di essere in grado di formulare alcune classi di problemi reali come particolari problemi di programmazione matematica.

L'insegnamento si propone di fornire le conoscenze di base e gli strumenti necessari per utilizzare il metodo degli elementi finiti (FEM) come ausilio alla progettazione meccanica. Una prima parte introduce le basi teoriche del calcolo strutturale matriciale e del metodo agli elementi finiti, fornendo le informazioni necessarie per il passaggio da uno studio del continuo meccanico al suo "equivalente" discreto. Una seconda parte più applicativa si propone l'obiettivo di risolvere al calcolatore, in aula, con opportuno codice FEM, esercizi legati alle seguenti problematiche di interesse progettuale meccanico:

• problemi di tipo strutturale elastico, da esempi di meccanica delle strutture, ad esempi bi- e tridimensionali su componenti di interesse ingegneristico e più specificamente meccanico, di cui non si abbia una soluzione analitica soddisfacente. - problemi in campo plastico, con esempi legati a processi di formatura a freddo, tensioni residue, resistenza ultima di materiali duttili. - problemi di tipo termico o termo-meccanico, con esempi legati a scambi di calore, e effetti meccanici della temperatura. - problemi dinamici, con esempi di analisi non stazionarie, illustrando l'evoluzione della risposta nel tempo, ma anche analisi modale e individuazione delle frequenze proprie di vibrazione. Nei casi più complessi, la modellazione della geometria del componente verrà eseguita mediante opportuni software di modellazione solida e verrà illustrata la procedura di importazione nel codice FEM, introducendo la filosofia degli ambienti CAE.

Scopo del corso è esaminare i criteri secondo cui si deve sviluppare il progetto di un sistema meccanico. I criteri analizzati sono l’efficienza, la stabilità, l’affidabilità, la manutenibilità e la qualità. Da ultimo viene affrontato il Design of Experiment (DOE) come strumento per la progettazione degli esperimenti.

Gli infortuni sul lavoro sono oggetto di continua attenzione da parte dei mass media. Il fenomeno, la cui drammaticità è nota in tutta la crudezza soprattutto a chi ha assistito dal vivo a un incidente e alle sue conseguenze, merita indubbiamente grande attenzione, purché non manchi il rigore che la gravità dell’argomento richiede. Proprio perché non di un solo infortunio ci si deve occupare, bensì di migliaia all’anno solo nel nostro Paese, è bene affrontare la questione partendo da una informazione corretta. In secondo luogo, fatto più importante, l’impianto normativo odierno, basato sulla normativa italiana storica, sulla normativa europea e da alcune recenti norme nazionali complementari, pur sussistendo alcune difficoltà, è estremamente ampio e completo e riflette una impostazione di base incontestabile. Dunque, come si può affrontare il fenomeno infortunistico così da ottenere una sensibile riduzione del numero degli incidenti, in particolare di quelli gravi? Sul piano delle soluzioni operative a beve termine, attraverso l'attività di controllo condotta in conformità alle normative tecniche che regolamentano le attività di ispezione (UNI CEI EN ISO 17020), garantendo indipendenza e obiettività di giudizio. In secondo luogo, attraverso la analisi dei rischi, che è una complessa attività progettuale e di calcolo. Il corso si propone di fornire le basi di conoscenza necessarie alla progettazione e alla gestione della sicurezza e della manutenzione dei sistemi industriali, intesi quali sistemi di produzione complessi. A tale scopo il corso affronta la trattazione dei fenomeni rischiosi che possono ricorrere in una attività produttiva, informa sulle norme di legge e di buona tecnica esistenti al riguardo e introduce alle metodologie di analisi dei sistemi e affidabilistiche utili a prevedere e a gestire fenomeni imprevisti nel funzionamento delle macchine, delle apparecchiature e degli impianti. Particolare enfasi viene data alla Manutenzione, quale disciplina fondamentale per la garanzia della sicurezza di un qualsiasi sistema, anche alla luce di alcune significative tendenze in atto (facility management, global service, outsourcing).

Comprendere il funzionamento dei motori a combustione interna sia dal punto di vista termodinamico che meccanico.

L’insegnamento di intende fornire le basi di conoscenza delle Smart Factories nel contesto di Industry 4.0 che si caratterizza come la Quarta Rivoluzione Industriale attraverso l'analisi dello scenario economico e tecnologico di riferimento, l'identificazione e la classificazione delle aree chiave di intervento e dei processi per l'implementazione della strategia 4.0, la definizione dei modelli organizzativi, l’individuazione delle problematiche progettuali e gestionali.
Risultati di apprendimento attesi. Conoscenze: Conoscenza delle caratteristiche strutturali e di funzionamento delle Smart Factories in un quadro di Industry 4.0. Abilità: Capacità di sviluppare analisi, modellare i problemi e identificare le tecniche migliori per implementare una Smart Production all’interno di una Smart Factory. L’insegnamento, prevedendo la presentazione di un elaborato (predisposto di norma in piccoli gruppi di lavoro autogestiti dagli studenti), si pone inoltre l’obiettivo di promuovere lo sviluppo di capacità di applicare le conoscenze acquisite sviluppando capacità di apprendimento autonomo e lavoro in gruppo, autonomia di giudizio e abilità comunicative.

Il corso di Tecnologie Speciali ha come obiettivo la creazione nell'allievo di conoscenze di base sulle principali tecnologie di lavorazione, proprie dei materiali metallici, in uso o di probabile adozione nell'ambito dell'industria manifatturiera. Tale corso si prefigge, inoltre, di fornire casi-studio di tipiche applicazioni industriali su cui analizzare aspetti tecnologici peculiari e limiti al fine di dotare l'allievo di una preparazione tecnico-pratica e di una solida conoscenza di strumenti che gli permettano di comprendere le problematiche tecnologiche, di intervenire apportando delle innovazioni e strutturare in modo logico il proprio modo di operare, sviluppando capacità fortemente richiesta anche dalle aziende.

Il corso di Tecnologie Speciali ha come obiettivo la creazione nell'allievo di conoscenze di base sulle principali tecnologie di lavorazione, proprie dei materiali metallici, in uso o di probabile adozione nell'ambito dell'industria manifatturiera. Tale corso si prefigge, inoltre, di fornire casi-studio di tipiche applicazioni industriali su cui analizzare aspetti tecnologici peculiari e limiti al fine di dotare l'allievo di una preparazione tecnico-pratica e di una solida conoscenza di strumenti che gli permettano di comprendere le problematiche tecnologiche, di intervenire apportando delle innovazioni e strutturare in modo logico il proprio modo di operare, sviluppando capacità fortemente richiesta anche dalle aziende. Autonomia di giudizio: Valutare e confrontare le prestazioni attese dall’impiego delle diverse tecnologie di produzione a casi diversi da quelli già familiari, elaborando soluzioni sulla base delle informazioni possedute. Abilità comunicative: Essere in grado di comunicare in modo chiaro le proprie conclusioni su problematiche attinenti argomenti oggetto del corso e su tematiche riguardanti le prestazioni attese dai processi.

• Introduzione al corso
• Tecnologia delle superfici. Metrologia dimensionale: quote di definizione e di fabbricazione, trasferimento di quote, regole della quotatura, rilievo di quote, tolleranze ed errori di forma. Metrologia superficiale: caratterizzazione delle superfici, definizione di parametri di rugosità di ampiezza, spaziatura e ibridi. Caratterizzazione meccanica e tribologica: test di indentazione, fimec, scratch test, tribo test.
• Lavorazioni di Finitura e Superfinitura mediante abrasivi. Rettifica, lappatura, lucidatura, etc. Mass finishing: letto fluido.
• Tecnologie di trattamento meccanico delle superfici. Pallinatura, Rullatura, etc.
• Lavorazioni per deformazione plastica di lamiere, tubi, fili. Piegatura, imbutitura.
• Tecnologie di saldatura convenzionali. Nomenclatura, saldatura per fusione, a resistenza, allo stato solido, brasatura, etc. Difetti e test di caratterizzazione
• Lavorazioni non convenzionali con Fascio laser.

Processi di produzione non convenzionali; Limitazioni dei processi di produzione convenzionali, necessità di processi di produzione non convenzionali e della sua classificazione e delle sue possibilità future.

Processi basati sull'energia termica: lavorazione laser (LM): introduzione, principio del processo di generazione, proprietà laser, tipi di laser, parametri di processo, taglio laser, saldatura laser, perforazione laser, formazione laser, trattamenti laser, applicazioni industriali laser

• - Testi di riferimento: S. Kalpakjian, S.R Schmid, Manufacturing Engineering and Technology, Prentice Hall (versione italiana: S. Kalpakjian, S.R Schmid. Tecnologia Meccanica; Addison Wesley Longman Italia, 2008);
• - Testi di riferimento: F. Gabrielli Filippo, I. Rosolino e F. Micari, Analisi e tecnologia delle lavorazioni meccaniche, McGraw‐Hill, 2008;
• - Testi di riferimento: 3. Capello Edoardo, Le lavorazioni industriali mediante laser di poetnza:la tecnologia, le applicazioni, i sistemi.Milano, CLUP, stampa 2003;

E' richiesto il superamento di una prova orale sugli argomenti del corso della durata di 30-45 minuti e la consegna di un progetto che tratti la reingegnerizzazione di un manufatto da realizzarsi con uso esclusivo o prevalente della tecnoclogia laser

1. S. Kalpakjian, S.R Schmid, Manufacturing Engineering and Technology, Prentice Hall (versione italiana: S. Kalpakjian, S.R Schmid. Tecnologia Meccanica; Addison Wesley Longman Italia, 2008);

2. F. Gabrielli Filippo, I. Rosolino e F. Micari, Analisi e tecnologia delle lavorazioni meccaniche, McGraw‐Hill, 2008;

3. Capello Edoardo, Le lavorazioni industriali mediante laser di poetnza:la tecnologia, le applicazioni, i sistemi.Milano, CLUP, stampa 2003;

The objective of the course is to introduce the students to the variational deduction of many physical models of Engineering interest. Using variational approaches, the students will learn not only to deduce rigorous mathematical models in both solid and fluid mechanics, but also to manage the numerical tools for their solutions.

Acquisire gli strumenti conoscitivi e tecnici per: - scegliere la tecnologia additiva migliore per rispettare le specifiche di un prodotto - applicare il Design for Manufacturing - analizzare un codice CNC - utilizzare un Computer Aided Manufacturing - pianificare una cella di produzione flessibile

Acquisire gli strumenti conoscitivi e tecnici per: - scegliere la tecnologia additiva migliore per rispettare le specifiche di un prodotto - applicare il Design for Manufacturing - analizzare un codice CNC - utilizzare un Computer Aided Manufacturing - pianificare una cella di produzione flessibile - controllare le caratteristiche geometriche di un prodotto complesso tramite tecniche a contatto e non a contatto.

Introduzione alle tecnologie additive: storia, concetti generali, applicazioni. Elementi costruttivi del Computer Numerical Control. Elementi di base della programmazione CNC. Tecnologie additive: Fused Deposition Modeling, Selective Laser Melting. Flexible Manufactuing Systems. Flexible Assembly Systems.

Reverse Engineering: concetti generali, idea generale sul light scattering e la luce strutturata

Coordinate Measurement Machines: generalità, sensori, programmazione

Elaborazione digitale delle immagine per effettuare misure industriali

Prova scritta, orale e valutazione di un progetto

Nicotra, L., Campana, F. (2012). Ingegneria assistita dal computer vol.1. Universitalia.

Chua, C.K., Leong, K.F., Lim, C.S. (2010). Rapid prototyping: principles and applications. Rivewr Edge, N.J.: World Scientific.

F. Gabrielli, (1999), “Appunti di programmazione e controllo della produzione”, Pitagora Editrice

S. Kalpakjan, "Manufacturing processes for engineering materials", Addison Wesley

Smid, P. (2007). CNC Programming Handbook. Industrial Press.

Objectives The course aims at describing energy sources, their conversion and transformation, their use and rationalization. Once the primary and secondary energy forms are introduced, the attention is focused on the conservation principles applied to energy systems and fluid machinery. Then conventional steam power plants are studied, followed by gas turbines, and internal and external combustion engines used as energy systems; furthermore, the attention is put on combined cycles and cogeneration power plants. Renewable power plants and direct conversion power plants are discussed. Moreover, end-use and rational use of energy, and energy recovery and saving are studied. Students will acquire the knowledge of the main energy systems and, using modelling and computation tools, they will be able to evaluate the performance and the applications of various energy systems. Also, they could compare the specificity of each system and chose the best coupling solution between a given end-use of energy and the available energy conversion systems.

Generazione di potenza da fonti rinnovabili: richiami sul funzionamento degli impianti eolici, solari, maremotori, impianti ibridi e a celle a combustibile. Stato dell’arte. Modellistica dei sistemi singoli ed integrati. Criteri di progettazione

Metodologie di modellazione ed esempi su sistemi ad energia rinnovabile: impianti grid-connected e Stand Alone Power Systems (SAPS). Impianti SAPS esistenti e problematiche relative al recupero dei surplus di energia. Opzioni per il buffering di energia. Modellazione di sistemi energetici, metodologia di analisi ed esempi. Strumenti di modellazione.

Micro-cogenerazione convenzionale: richiami su: motori alternativi a combustione interna e sovralimentazione, motori Stirling, turbine a gas: condizioni fuori progetto e regolazione. Stato dell’arte. Modellazione dei sistemi singoli ed integrati. Criteri di progettazione.

Casi studio:sistemi energetici in isola: integrazione nel contesto energetico isolano di un insieme di impianti a fonti rinnovabili e analisi di due ipotesi per il buffering del surplus di energia da fonte rinnovabile. Impianto micro-cogenerativo da fonti rinnovabili: schema ad olio diatermico, biomasse-concentratori solari e motore a vapore.

due domande per 6 CFU e un esercizio. tre domande per 9 CFU e un esercizio

Appunti dalle lezioni

Il corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze necessarie per comprendere le relazioni tra composizione chimica, processo produttivo, microstruttura, proprietà e prestazioni dei materiali metallici avanzati.
Una parte iniziale del corso è dedicata al richiamo dei principi fondamentali della metallurgia fisica e del comportamento meccanico dei metalli, al fine di uniformare le conoscenze degli studenti provenienti da percorsi accademici differenti. Successivamente, vengono approfonditi i meccanismi di rafforzamento, le trasformazioni di fase e il controllo della microstruttura attraverso i processi produttivi e i trattamenti termici.
Il corso presenta le caratteristiche metallurgiche, le proprietà e le principali applicazioni di acciai avanzati, leghe leggere, superleghe, leghe ad alta entropia e altri materiali metallici emergenti. Particolare attenzione è dedicata alle leghe impiegate o specificamente sviluppate per la fabbricazione additiva, analizzando gli effetti della solidificazione rapida e dei cicli termici ripetuti sulla microstruttura, sui difetti e sulle proprietà finali.
Il corso intende inoltre sviluppare la capacità di confrontare criticamente differenti sistemi di leghe, interpretare il loro comportamento sulla base dei meccanismi fisici e metallurgici e selezionare il materiale più adatto in funzione dei requisiti dell’applicazione ingegneristica.

Portare lo studente alla chiara comprensione dei meccanismi che generano le forze aerodinamica agenti su un veicolo terrestre. Fornire la conoscenza critica dell'influenza dei principali dispositivi aerodinamici. Sviluppare competenze di base per la progettazione aerodinamica del veicolo.

Il corso si propone di fornire allo studente le conoscenze di base sulle caratteristiche resistenziali dei materiali con particolare riguardo alle sollecitazioni meccaniche, termiche e ambientali.

Scopo del corso è quello di fornire allo studente le nozioni fondamentali necessarie per la gestione della strumentazione di misura e la comprensione dei modelli biomeccanici utilizzati nell’analisi e nella sintesi del movimento umano. Il corso, innanzitutto, intende descrivere allo studente il principio di funzionamento di sensori tipicamente utilizzati in un laboratorio di analisi del movimento, quali: trasduttori di forza, posizione velocità e spostamento. Successivamente, ma con pari importanza, sono illustrate le principali tecniche di elaborazione dei dati sperimentali finalizzate a identificare le variabili biomeccaniche che rappresentano la cinematica e la cinetica del movimento umano.

The course aims to provide students with the fundamentals necessary for the management of measurement instrumentation and the understanding of the biomechanical models used in the analysis and synthesis of human movement. The course, first of all, intends to describe to the student the working principles of sensors typically used in a motion analysis laboratory, including transducers used to measure force, position, velocity and displacement. Later, but with equal importance, the main processing techniques of experimental data are explained with the aim to identify the biomechanical variables that represent the kinematics and kinetics of human movement.

To assess knowledge in the modelling and simulation of thermo-fluid problems in industrial applications To develop proficiency in the use and development of computational thermo-fluid-dynamics tools.

Obiettivi generali ​Il corso consiste di due moduli svolti in forma seminariale su argomenti avanzati di Robotica ed è pensato come introduttivo all’attività di ricerca. Attraverso esemplificazioni tratte dalle attività di ricerca dei docenti, lo studente sarà in grado di affrontare completamente un problema di Robotica, dalla sua analisi alla proposta di metodi di soluzioni e alla loro realizzazione.
Obiettivi specifici
Conoscenza e comprensione: Lo studente apprenderà alcune tecniche avanzate di controllo utilizzate in settori della robotica nei quali i docenti svolgono attività di ricerca.
Applicare conoscenza e comprensione: Lo studente sarà in grado di analizzare e progettare sistemi di controllo complessi a problematica di controllo avanzato in ambito robotico.
Capacità critiche e di giudizio: Lo studente sarà in grado di valutare alcune metodologie utilizzate nei diversi settori robotici applicativi illustrati.
Capacità comunicative: Le attività del corso metteranno lo studente in grado di comprendere e condividere possibili soluzioni adottate in ambito della ricerca nei diversi settori applicativi illustrati.
Capacità di apprendimento: Le modalità di svolgimento del corso mirano a creare una capacità di progettare sistemi di controllo complessi nell'ambito della robotica avanzata.

Il corso è organizzato in due moduli da 3 crediti, scelti tra i 4 moduli del corso di Elective in Robotics. Ciascun modulo ha il suo programma specifico disponibile all'inizio del ciclo di lezioni.

Una descrizione dettagliata e sempre aggiornata dei programmi è disponibile alla pagina: http://www.diag.uniroma1.it/vendittelli/EIR/

Riportiamo qui una sintesi dei 4 moduli di Elective in Robotics tra i quali scegliere:

Modulo 1: Modeling and control of multi-rotor UAVs (Marilena Vendittelli)

• Introduction to the course and aerial vehicles modeling
• Quadrotor modeling
• Control based on linear approximation
• Backstepping-based control
• Control based on dynamic feedback linearization
• Geometric control on SE(3)
• State estimation
• Motion planning
• Navigation among obstacles based on control barrier functions

Modulo 2: Underactuated Robots (Leonardo Lanari, Nicola Scianca)

1. Introduction

Motivation. Definition of underactuated system (generalized coordinates vs degrees of freedom). Examples of underactuated robots.

2. Modeling and Properties

Eulero-Lagrange modeling (classic and alternate). State-space form. Control problems of interest. Controllabiity (STLA, STLC, natural controllability). Comparison with fully actuated robots. Integrability conditions for passive dynamics. Equilibrium points and linear controllability.

3. Case Studies: Acrobot and Pendubot

Modeling. Approximate linearization at equilibria. Linear controllability. Balancing. Partial feedback linearization. Swing-up (1) via analysis of the zero dynamics (2) via energy pumping.

4. Zero dynamics in underactuated systems

Normal form and zero dynamics. Importance of the zero dynamics in control. Zero-dynamics in linear and nonlinear underactuated systems. The homoclinic orbit.

5. Passivity

Definition and physical interpretation. Linear and nonlinear mechanical systems examples. Dissipativity in state space representations. Feedback equivalence to a passive system. Output stabilization of passive systems

6. Energy-based control of underactuated systems

The convey-crane and reaction-wheel cases.

7. Optimization methods for Planning and Control

Introduction to Dynamic Programming. Hamilton-Jacobi-Bellman equation. Derivation of the Linear Quadratic Regulator

Linear-Time-Varying LQR. Trajectory optimization with Iterative LQR. Constrained optimization. Model Predictive Control (Linear, LTV and Nonlinear). LQR-trees.

Modulo 3: Physical Human-Robot Interaction (Antonio Franchi)

Physical and cognitive Human-Robot Interaction (pHRI and cHRI). Robot safety and dependability (mechanics, sensing, planning, and control). Lightweight and compliant robotic manipulators. Robots with Variable Stiffness Actuation (VSA). Soft robotics. An architecture for pHRI: safety, coexistence, and collaborative layers. Safety standards in robotics. The collision event pipeline. Sensorless detection and isolation of collisions and contacts. Collision detection in industrial robots with a closed control architeture. Safe reaction strategies to collisions. Use of redundancy. Human-robot coexistence. Monitoring distances in the workspace. Collision avoidance in dynamic/anthropic domains. Industrial case study. Human-robot collaboration: contactless/visual coordination or with physical interaction. Contact localization and contact force estimation. Control schemes for collaborative human-robot tasks: admittance control, force regulation, impedance control, hybrid force/motion control. Case studies in two industrial prototype cells.

Modulo 4: Control of Multi-Robot Systems (Andrea Cristofaro)

• Examples of applications of multi-robot systems.
• Centralized vs. decentralized architectures.
• Elements of graph theory.
• Connectivity and Consensus; Passivity and Lyapunov stability; Interconnection of mechanical systems.
• Application to multi-UAV systems: Formation control with time-varying topology; Formation control with connectivity maintenance; Steady-state behaviors;
• Overview of other multi robot problems.

Presentazioni o progetti per ogni modulo.

Materiale didattico fornito dai docenti.

Il corso introduce lo studente ai problemi vibroacustici. Lo scopo è acquisire le conoscenze dei principi fondamentali e delle tecniche per la modellazione dell’irradiazione di strutture vibranti con particolare attenzione all’analisi e alla soluzione di problemi strutturali e acustici accoppiati e acquisire gli strumenti per l’analisi e la progettazione di sistemi per il controllo delle vibrazioni e del rumore.

Acquisire gli strumenti conoscitivi e tecnici avanzati per eseguire un controllo statistico di processoAcquisire le metodologie del design of experiments finalizzate al miglioramento dei processi produttivi. Acquisire le conoscenze per effettuare un controllo di accettazione su un lotto produttivo
Risultati di apprendimento attesi: Essere in grado di progettare ed eseguire un controllo statistico di un processo produttivo tramite le carte di controllo Essere in grado di pianificare una campagna sperimentale e determinare un modello tecnologico ridotto di un processo Essere in grado di progettare ed eseguire un controllo di accettazione di un lotto prodotto

Il corso si propone di fornire conoscenze avanzate sul comportamento meccanico dei materiali e sulla progettazione e verifica di resistenza di componenti e sistemi meccanici di interesse industriale. L’insegnamento si configura come la continuazione del corso di Elementi Costruttivi delle Macchine, erogato all’ultimo anno del corso di Laurea in Ingegneria Meccanica. I principali obiettivi formativi possono così riassumersi: - Analisi funzionale e dimensionamento di diversi componenti delle macchine di ampio utilizzo nella Costruzione di Macchine: trasmissioni meccaniche in generale; ingranaggi a denti dritti, elicoidali e conici; riduttori; trasmissioni per flessibile; dischi; serbatoi a forte spessore; tubi; piastre; calettamenti (forzamenti); analisi degli effetti di bordo. - Studio di criteri di resistenza avanzati per la descrizione del comportamento meccanico dei materiali: legame costitutivo elastico e criteri di resistenza per materiali ortotropi e anisotropi, criteri di resistenza a fatica multiassiale e criteri di danneggiamento e rottura duttile. - Metodologie di caratterizzazione sperimentale e analisi delle prestazioni strutturali di leghe tradizionali e moderne normalmente utilizzate nella progettazione meccanica. - Soluzione di problematiche progettuali attraverso l’analisi di casi studio.

COMPORTAMENTO MECCANICO DEI MATERIALI E CRITERI DI RESISTENZA

• Richiami su criteri di resistenza statici per materiali duttili e fragili.
• Richiami su criteri di resistenza a fatica uniassiale e biassiale.
• Legame costitutivo elastico per materiali ortotropi e anisotropi.
• Criteri di snervamento per materiali anisotropi.
• Criteri di resistenza in condizioni di fatica multiassiale.
• Legame costitutivo elasto-plastico e cenni sulla teoria della plasticità.
• Criteri di rottura per materiali duttili: modelli di danneggiamento.
• Prestazioni meccaniche di materiali da costruzione di utilizzo comune.

COMPONENTI

Trasmissioni:

• Introduzione alle trasmissioni meccaniche.
• Ingranaggi: cinematica dell'ingranamento e problematiche costruttive. Riduttori.
• Teoria di Hertz per corpi in contatto.
• Ruote cilindriche a denti dritti.
• Esercizi di progetto di ingranaggi a denti dritti.
• Ruote cilindriche a denti elicoidali.
• Esercizi di progetto di ingranaggi a denti elicoidali.
• Ruote coniche (cenni).
• Trasmissioni per flessibile: cinghie e catene.

Dischi:

• Teoria dei dischi a spessore costante e ad uniforme sollecitazione.
• Dischi soggetti a pressioni interna ed esterna.
• Dischi, effetti inerziali.
• Serbatoi a forte spessore.
• Calettamenti.
• Esercizi di progetto di dischi a spessore uniforme.

Alberi:

• Collegamenti forzati e mediante chiavette e profili scanalati.
• Velocità critiche flessionali.

Tubi e rotori:

• Introduzione sulla teoria dei tubi a spessore sottile.
• Effetti di bordo nei tubi. Effetti non di bordo.
• Effetti di bordo nei collegamenti flangiati.
• Rotori e tamburi.
• Esercizi applicativi sugli effetti di bordo.

Piastre:

• Introduzione alla teoria delle piastre.
• Teoria delle piastre assialsimmetriche inflesse, e soluzioni analitiche per configurazioni comuni.
• Esercizi di progetto sui rotori a bicchiere.

Prova scritta su esercizi di progettazione dei componenti o sistemi meccanici studiati durante il corso.

Prova orale con domande sugli argomenti teorici affrontati in aula, e prova pratica al calcolatore con codice di calcolo agli elementi finiti.

Slides pdf dei principali argomenti del corso, pubblicati sul sito entro il giorno precedente all’inizio delle lezioni.

Testi di riferimento (solo per approfondimenti)

• J. E. Shigley, C. R. Mischke, R. G. Budynas, Progetto e Costruzione di Macchine, McGraw-Hill.
• G. Santucci, Dispense per il corso di Costruzione di Macchine, Forniti dal docente.
• R. Giovannozzi, Costruzione di Macchine, vol. 1 e 2, Pàtron, Bologna.
• J.A. Collins, Mechanical Design of Machine Elements and Machines, 2nd ed, Wiley.
• J.A. Collins, Failure of Materials in Mechanical Design: Analysis, Prediction, Prevention, Wiley-Interscience.

Il Corso si propone di inquadrare in modo sistematico le conoscenze degli studenti nel settore della diagnostica delle macchine a fluido, dei processi nei quali operano e dei sistemi di conversione dell’energia, con particolare attenzione per le tecnologie da fonte rinnovabile. Obiettivo fondamentale è l’acquisizione dei concetti base propri dell’ingegneria della manutenzione, e la comprensione dei metodi per l’identificazione, l’isolamento dei guasti. Particolare enfasi sarà data all’insieme di conoscenze e metodi propri dell’utilizzo dell’intelligenza artificiale nell’analisi dei segnali dalle reti di sensori impiegati nei sistemi di monitoraggio e controllo.

The subject aims to guide the student in understanding the principles of operation of AC machines at variable speed. The module will provide methods to analyze the behaviour of AC drives both in steady state and during transients. Finally, it will give the student knowledge on how torque is controlled in these machines.

OBIETTIVI FORMATIVI. Il corso intende fornire le basi di conoscenza delle problematiche di gestione degli impianti industriali, sia dal punto di vista gestionale-organizzativo che tecnico-operativo. Il corso sviluppa il rapporto tra il sistema-azienda, il mercato e la supply chain, fornendo gli strumenti necessari per affrontare le metodologie di gestione della produzione e di gestione dei materiali, con particolare riferimento alle scelte di configurazione, pianificazione programmazione. Inoltre, viene effettuato un focus sul Toyota Production System come esempio di eccellenza nella gestione dei processi.
RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI. Conoscenze: Conoscenze dei principali modelli di organizzazione e gestione della produzione e della supply chain. Modelli e metodi per la gestione dei materiali. Modelli e metodi per la configurazione dei sistemi di produzione e la determinazione del lotto economico di produzione. Modelli e metodi per la pianificazione della produzione. Abilità: Capacità di sviluppare analisi con un approccio sistemico, modellare i problemi e identificare le tecniche migliori per la risoluzione delle principali problematiche caratteristiche della gestione della supply chain, della produzione e della logistica con particolare attenzione alla pianificazione/programmazione della produzione e alla gestione dei materiali.

CONTENUTI DELL’INSEGNAMENTO. L’insegnamento prevede 90 ore di didattica tra lezioni ed esercitazioni sviluppate con riferimento agli argomenti di seguito riportati per un totale di 9 CFU.

Concetti fondamentali. Il supply chain management. La gestione dei materiali. Il dimensionamento dei lotti di produzione. La previsione della domanda. La logistica industriale. La pianificazione e programmazione della produzione. La programmazione operativa della produzione. Il Toyota Production System.

• Presentazione corso e chiarimenti modalità didattiche
• Testi di riferimento: Dispense fornite dal docente
• Caso di studio introduttivo
• Testi di riferimento: Dispense fornite dal docente
• Previsione della domanda
• Testi di riferimento: Dispense fornite dal docente
• Pianificazione della produzione (PP)
• Testi di riferimento: Dispense fornite dal docente
• Master Production Schedule
• Testi di riferimento: Dispense fornite dal docente
• Master Requirements Planning
• Testi di riferimento: Dispense fornite dal docente
• Production scheduling
• Testi di riferimento: Dispense fornite dal docente
• Gestione

dei materiali

• Testi di riferimento: Dispense fornite dal docente
• Economic Order Quantity e varianti
• Testi di riferimento: Dispense fornite dal docente
• Economic Production Quantity e varianti
• Testi di riferimento: Dispense fornite dal docente
• Inventory management (ROL/ROC)
• Testi di riferimento: Dispense fornite dal docente
• Toyota Production System
• Testi di riferimento: Dispense fornite dal docente
• Presentazione esperienze aziendali

MODALITÀ DI VERIFICA DELL’APPRENDIMENTO. L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi di apprendimento precedentemente indicati. L’esame consiste in una prova orale nella quale verrà verificato il livello di conoscenza degli argomenti trattati valutando sia l’abilità di esporre in maniera appropriata i temi esposti, sia, soprattutto, la capacità di collegare e confrontare i diversi temi trattati nello svolgimento dell’insegnamento. Per conseguire un punteggio pari a 30/30 e lode, lo studente deve invece dimostrare di aver acquisito una conoscenza eccellente di tutti gli argomenti trattati durante il corso, essendo in grado di raccordarli in modo logico e coerente, anche tramite esempi di applicazione, l’applicazione corretta di casi numerici.

MATERIALE DIDATTICO. Appunti, video didattici, moduli grafici, forniti dal docente e disponibili sulla pagina web dell’insegnamento: https://sites.google.com/a/uniroma1.it/francescocostantino/insegnamenti/gii.

Il corso si pone l’obiettivo di descrivere i principi fondanti, gli ambiti di applicazione e gli strumenti fondamentali del Project Management (PM). A partire dal concetto di gestione integrata dei progetti verranno illustrate le metodologie di gestione delle variabili prestazionali di qualità, tempo e costo. In linea con i principali processi standard di Project Management si farà uso di una terminologia, quella della gestione dei progetti, ormai uniformatasi a livello internazionale.
Alla fine del corso lo studente sarà in grado di pianificare un progetto a partire dagli obiettivi di qualità, tempo e costo imposti dal cliente interno o esterno a un’azienda. Inoltre saprà analizzare criticamente un progetto in itinere o concluso proponendo sia miglioramenti organizzativi e gestionali che l’utilizzo di corrette metodologie di Project Management.

Il corso intende fornire le basi di conoscenza delle tematiche caratterizzanti la Qualità nella gestione dei processi per le organizzazioni, attraverso la definizione e l'evoluzione storica del concetto (dal Controllo Qualità al Total Quality Management), l'ambito normativo, le metodologie di analisi e miglioramento. In particolare, il corso presenta un focus applicativo sulle metodologie di mappatura e gestione dei processi e sulla metodologia Lean Six Sigma per il miglioramento continuo. Inoltre, sono presentati e affrontati gli elementi principali dei Sistemi di Gestione per la Qualità (UNI EN ISO 9001).

Il corso offre agli studenti le metodologie di studio per la comprensione della transizione energetica in corso e per la valutazione delle interazioni prodotte sull'ambiente.
Il corso intende fornire allo studente gli elementi per comprendere i principali effetti su scala globale e puntuale delle macchine sull'ambiente, nonché i mezzi e le strategie per contenerli (sostenibilità ambientale).
Fornire le conoscenze necessarie per l'individuazione delle emissioni inquinanti nei sistemi di produzione dell'energia, dei loro effetti nocivi, e delle migliori soluzioni tecniche attualmente disponibili (BAT) per il loro controllo.
In particolare: Studiare i processi di produzione dell’energia (transizione energetica) in relazione all’impatto ambientale ad essi connesso; Determinare i fattori principali di impatto ambientale connessi alla generazione di energia ed individuare gli strumenti necessari per il loro studio; Studiare soluzioni tecnologiche finalizzate alla riduzione dell’impatto ambientale della produzione di energia ed all’incremento complessivo della sua sostenibilità ambientale.

Il laboratorio si propone di fornire le competenze pratiche necessarie all’analisi tribologica e dinamica dei sistemi meccanici. Le nozioni di base saranno esplicate e concretizzate tramite prove sperimentali e/o numeriche mirate all’applicazione delle nozioni acquisite durante i rispettivi corsi.

The lab objectives include advanced CAD-CAE methodologies to support design development and optimization. In particular reverse engineering techniques (acquisitions and post processing), CAE simulations and topological optimization in the field of Design for AM, Virtual prototyping by VR and AR devices (with focus on assembly, ergonomics, process optimization). All the students will attend a general presentation of these methods and related applications so that in the lab her/his practical activities will be a project developed by the synergy of several of these methodologies.

To introduce the basic description of supersonic flows in internal/external flows also including heat transfer or dispersed particles motion. This will complement the competence of future Industrial Engineers in analyzing the dynamic of turbulent flows and the aero-acoustic phenomena occurring in industrial equipment. These arguments are not considered in the other courses held in Mechanical Engineering.

Il corso è incentrato sulla modellazione multibody di veicoli e dei suoi sottosistemi. Lo studente acquisirà gli elementi fondamentali per poter sviluppare e progettare un intero autoveicolo o motoveicolo includendo la modellazione di sistemi sospensivi a parametri variabili e di sistemi di controllo per l'attuazione di organi di comando.

Lo scopo del corso è quello di sviluppare competenze nella capacità di applicazione delle conoscenze avanzate riguardanti il calcolo agli elementi finiti.

Fornire competenze teoriche e pratiche per la fabbricazione di componenti funzionali mediante tecnologie di Additive Manufacturing. In particolare: - gestione, riparazione e processamento del solido virtuale; - scelta dei parametri di processo; pianificazione di lavorazioni secondarie; - predizione dei tempi e costi dell'intero processo.

Il Laboratorio di Aerodinamica del Veicolo si propone come un’attività integrativa che, impegnando 3 CFU, introduca l’allievo agli aspetti operativi connessi con le tecniche di indagine e caratterizzazione di flussi turbolenti intorno a veicoli per il trasporto o da competizione. Il Laboratorio offre all’allievo l’opportunità di confrontarsi con le tecniche usate nei più moderni laboratori di ricerca dedicati all’ottimizzazione dei processi progettazione aerodinamica di veicoli, sviluppando capacità di indagine avanzate attraverso le principali metodologie di simulazione numerica.

Fornire gli elementi essenziali per il calcolo automatico di strutture composte di elementi intelaiati naturalmente discrete o rese discrete.

Il laboratorio è finalizzato all’analisi e alla ricerca di possibili soluzioni di problemi vibroacustici, attraverso l’approfondimento di aspetti legati alla modellazione dei problemi (FEM, BEM, SEA) e alla loro caratterizzazione attraverso prove sperimentali.

Il corso intende fornire, attraverso un approccio applicativo, un approfondimento sulle tecnologie caratteristiche dell’Industria 4.0. Il corso, in quanto estensione del corso di Smart Factory, ne sviluppa in maniera applicata uno degli argomenti, con utilizzo di una delle tecnologie abilitanti quali modelli di simulazione, business intelligence, machine learning, natural language processing, defect detection and recognition.

Il carattere particolarmente professionalizzante della disciplina di “Sicurezza degli Impianti Industriali” suggerisce, oltre alla formazione teorica, la formazione pratica attraverso la predisposizione di un progetto esecutivo coerente con i contenuti del programma del corso da 6 CFU.
Prerequisito per l’adesione al Laboratorio di “di investigazione e prevenzione degli incidenti industriali” è quindi, il superamento dell’esame di “Sicurezza degli Impianti Industriali” da 6 CFU.

Scopo del corso è quello di fornire allo studente le nozioni fondamentali necessarie per l’utilizzo dello stato dell’arte della strumentazione di misura nella Biomeccanica sperimentale.

Fornire la preparazione teorica e pratica per la progettazione, costruzione e gestione in gara di una monoposto a guida autonoma per partecipare al campionato interuniversitario di Formula Student nella categoria DV (Driverless Vehicles).

Conferire allo studente le nozioni di base relative all'uso di attrezzature di laboratorio per misure di interesse automotive e consentire l'applicazione diretta delle nozioni apprese nell'ambito di progetti in corso nel Laboratorio.

Il Laboratorio di Machine Learning per la Fluidodinamica Computazionale si propone come un’attività integrativa che introduce l’allievo agli aspetti operativi della simulazione numerica dei flussi e all’uso di tecniche di machine learning e di differenziazione automatica a supporto dello studio di problemi fluidodinamici. Il Laboratorio offre all’allievo l’opportunità di implementare in prima persona solutori numerici, di apprendere le metodologie del calcolo scientifico, e di applicarle a problemi di ottimizzazione e di analisi di interesse ingegneristico, sviluppando capacità operative trasferibili a contesti di ricerca e applicativi.

Il corso fornisce le nozioni sull’origine ed il controllo dei difetti nelle strutture metalliche, provenienti dalla fabbricazione del materiale o dalle tecnologie di lavorazione, in particolare saldatura e fonderia. Per il loro controllo vengono richiamati i principi fisici di base e applicate le metodologie di: radiografia, ultrasuoni, liquidi penetranti e metodi magnetici.

Il candidato dovrà produrre un elaborato originale a carattere preferibilmente sperimentale, supportato da adeguato corredo cartografico e iconografico, attraverso cui dimostri di aver acquisito la capacità di gestire ed elaborare autonomamente le competenze teoriche e metodologiche maturate nel corso di studio, con particolare riferimento alla ricerca delle fonti e delle informazioni bibliografiche e cartografiche, alla gestione ed elaborazione dei dati statistici, all'esposizione di riflessioni critiche e personali, alla traduzione ed estensione delle esperienze maturate nell'ambito degli stage e dei tirocini frequentati

RENEWABLE ENERGY SYSTEM DESIGN ha come obiettivo formativo generale: una progettazione efficace di impianti per la generazione distribuita in aree urbane e rurali. Obiettivi specifici quindi saranno: comprendere sia la domanda energetica sia le Potenzialità della Generazione Elettrica o Termica in un territorio sulla base delle lezioni frontali descritte nel programma, coadiuvato da attività pratiche (una visita, una progettazione una presentazione power point in aula).

Il corso si propone di fornire le basi di conoscenza necessarie alla progettazione e alla gestione della sicurezza e della manutenzione dei sistemi industriali, intesi quali sistemi di produzione complessi.

I - PROGETTARE E GESTIRE LA SICUREZZA Normativa di riferimento Analisi comparata della normativa di riferimento per la sicurezza nei sistemi di produzione. Elenco delle norme principali: Norme generali. Norme speciali. Cantieri. Edilizia e servizi. Agenti chimici, fisici e biologici. Prodotti, macchine e impianti. Incendi. Inquinamento. Elementi di deontologia professionale.

Rischi industriali e impostazione del progetto della sicurezza Definizione di rischio. Tipologia e classificazione dei rischi industriali. Interventi di prevenzione e protezione. La sicurezza nel ciclo di vita del sistema industriale. Valutazione del rischio e criteri di accettabilità. Valutazioni economiche per la pianificazione della sicurezza. Pianificazione della sicurezza. Impostazione del progetto della sicurezza. Elementi del progetto della sicurezza di un sistema industriale. Rischi di natura elettrica: corto circuito, sovraccarico termico, dispersione di corrente; contatti diretti ed indiretti, interruttori, fusibili, impianto di messa a terra, interruttore differenziale, "messa al neutro". Ispezione e verifica degli impianti elettrici. Rischi di natura meccanica: protezioni, sistemi di comando, manutenzione. Normativa di riferimento: "Direttiva Macchine". Ispezione e verifica delle macchine. Rischi chimici, fisici, biologici: agenti biologici e chimici, rilascio di sostanze tossiche.

Rischi di incendio: carico di incendio; classificazione degli incendi e modalità di estinzione, interventi di prevenzione e protezione, tipologia degli impianti antincendio. Ergonomia del posto di lavoro: progettazione del posto di lavoro, parametri dimensionali, lay-out e micro lay-out (lay-out di macchina). Qualità dell'ambiente di lavoro: controllo della qualità dell'aria; ventilazione generale; portata dell'aria di rinnovo; inquinamento chimico aerodisperso in ambienti industriali; valori limite; tabelle ACGIH, metodi di prelievo degli inquinanti; interventi di bonifica; polveri esplosive; cappe di aspirazione. Ambiente termico: equazione di bilancio energetico del corpo umano; parametri caratteristici dell'ambiente termico ed idrometrico; ambienti termici moderati; criterio PMV-PPD di Ranger; ambienti caldi; indice WBGT; ambienti freddi; modalità di intervento. Ambiente luminoso: grandezze caratteristiche; dimensionamento dei sistemi di illuminazione; metodologie di progettazione degli ambienti luminosi; verifica punto a punto. Ambiente sonoro: grandezze caratteristiche; livello sonoro equivalente; strumenti di misurazione; effetti uditivi ed extrauditivi del rumore; analisi dell'ambiente sonoro nei luoghi di lavoro; interventi di bonifica; fonoassorbimento; coefficienti di assorbimento; fonoisolamento; analisi del comportamento fonoisolante di una parete; modelli per l'analisi di ambienti sonori.

Metodologie di analisi dei rischi Impostazione dell’analisi dei rischi nell’ambito del progetto della sicurezza. Metodologie per l’analisi dei rischi: Metodo norma UNI EN ISO 12100:2010. Metodo MIL-STD 882. Metodo AISS-Ispesl. Metodo AHP. Metodi di origine sistemistica-affidabilistica: FMEA/FMECA. Hazop. ETA. FTA.

Progettazione dell’organizzazione della sicurezza Ruoli e responsabilità nelle organizzazioni: il datore di lavoro, il dirigente, il preposto, il responsabile del servizio di prevenzione e protezione, il medico competente, il rappresentante dei lavoratori per la sicurezza. Progettazione dell’organigramma aziendale ai fini della sicurezza.

Il fattore umano Il fattore umano. Organizzazioni complesse ed errori. Rischi di natura organizzativa. Classificazione degli errori. Correlazione comportamenti-errori. Analisi causale degli incidenti dovuti ad errore. Modelli umani. Modello di Shannon-Weaver per la comunicazione.

Gestione per la sicurezza I Sistemi di Gestione per la Sicurezza. I Sistemi di Gestione Ambientale. Integrazione nella gestione funzioni aziendali Qualità, Ambiente e Sicurezza. Norme internazionali di riferimento: OHSAS 18001, UNI EN ISO serie 9000, UNI EN ISO serie 14000. L’impostazione, l’attuazione e la certificazione di un sistema di gestione.

II - PROGETTARE E GESTIRE LA MANUTENZIONE Affidabilità di un sistema industriale Definizioni di complessità e di sistema. Richiami di statistica e calcolo delle probabilità. Affidabilità e tasso di guasto. Principali distribuzioni probabilistiche (binomiale, esponenziale negativa, gaussiana, Weibull, etc.) e loro applicazione in ambito affidabilistico. Classificazione dei sistemi: riparabili, non riparabili, ridondanti, non ridondanti. Ridondanza attiva e passiva. Parametri affidabilistici nei sistemi non riparabili. Disponibilità e manutenibilità nei sistemi riparabili. Parametri affidabilistici nei sistemi riparabili. Guasti. Guasti che si autoevidenziano e non si autoevidenziano. Cenni sull'applicazione dei processi markoviani nell'analisi affidabilistica.

Analisi affidabilistica dei sistemi industriali Tecniche per l'analisi di sistemi complessi. Preliminary Hazard Analysis. Failure Modes, Effect and Criticality Analysis. Hazard and Operability Analysis. Tecniche quantitative per l'analisi di sistemi complessi. Albero degli eventi. Albero dei guasti. Analisi qualitativa dell'albero dei guasti. Minimal Cut Sets. Analisi quantitativa dell'albero dei guasti. Valutazione dei parametri affidabilistici. Tecniche innovative per l’analisi dei sistemi.

Progettare la manutenzione Termini e definizioni. Servizi di manutenzione e lavori. Riparazioni, adeguamenti, ristrutturazioni e ammodernamenti. Politiche e strategie di manutenzione. Obiettivi della manutenzione. Criteri per la selezione delle politiche e delle strategie di manutenzione. Organizzare le risorse di manutenzione. Il magazzino per la manutenzione. Indici di manutenzione. Il piano di manutenzione. Manuale d’uso. Manuale di manutenzione. Anagrafica: identificazione e classificazione dei cespiti. Cataloghi difetti. Algoritmi per la valutazione dello stato dei cespiti. Il global service: elementi costitutivi, benefici, vincoli. Il facility management. L’outsourcing industriale.

Gestire la manutenzione Organizzazione in-out della manutenzione. Qualificazione dei fornitori di manutenzione. Contrattualistica di manutenzione. Gestione dei piani di manutenzione. L’acquisizione dati e il monitoraggio delle prestazioni. Scheduling di manutenzione. Schede di manutenzione. Sistemi informativi per la manutenzione. Telemanutenzione. Tecniche di soft-computing per la manutenzione.

Ispezione di sistemi complessi (tecnici, industriali, strutturali) Attività di ispezione (UNI CEI EN ISO/IEC 17020:2012). Requisiti del collegio di ispezione e valutazione. Pianificazione e programmazione di una ispezione. Ispezione di sistemi complessi per la verifica e la certificazione della conformità alla normativa tecnica e di legge. Ispezione di macchine, ascensori, gru, attrezzature in pressione, impianti elettrici, dispositivi medici, materiali da costruzione e costruzioni. Misure per la sicurezza.

III - CANTIERI MOBILI E TEMPORANEI

Progettazione e gestione della sicurezza di un cantiere Pianificazione della sicurezza di un cantiere. Definizioni. Ruoli e responsabilità. Elementi per la gestione tecnico-amministrativa degli appalti. Il Direttore dei Lavori. La dichiarazione di inizio attività. Il Coordinatore della Sicurezza. La progettazione della sicurezza del cantiere. Il Piano di sicurezza e coordinamento. Il piano operativo della sicurezza. Contenuti del piano di sicurezza e coordinamento. Pianificazione dei lavori. Costi della sicurezza.

• Periodo:23/02/2026 - 31/05/2026
• Testi di riferimento: Orario: Lunedì 11-13 (Aula 32) - Mercoledì 04:00 pm - 07:00 pm (Aula 3) - Venerdì 08-11 (Aula 16)https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=19294

Agli studenti è richiesto di predisporre un progetto in piccoli gruppi sui temi della sicurezza e manutenzione degli impianti industriali.

Nel progetto gli studenti devono dimostrare di sapere impostare o una analisi dei rischi o un piano di manutenzione, o altra relazione tecnica da concordare.

Gli studenti devono poi superare un test scritto a risposte multiple.

Il voto finale dell'esame deriva dalla media aritmetica del voto del progetto e del vosto del test scritto.

L. Fedele, Progettare e Gestire la Sicurezza, McGraw Hill, 2008.

L. Fedele, L. Furlanetto, D. Saccardi, Progettare e Gestire la Manutenzione, McGraw Hill, 2004.

L. Fedele, Methodologies and Techniques for Advanced Maintenance, Springer, 2011.

R. Cigolini, A. Deshmukh, L. Fedele, S. McComb, Recent Advances in Maintenance and Infrastructure Management, Springer, 2009.

M.Rausand, Risk assessment: theory, methods and applications, Wiley, 2011.

P.D.T. O'Connor, A.Kleyner, Practical reliability engineering, Wiley 2012.

INAIL, Manutenzione per la Sicurezza e Sicurezza della Manutenzione

Links:

• D.Lgs. 81/08, Ed. 01/2020 - Ispettorato del Lavoro
• Sicurezza sul lavoro. Il canale della prevenzione INAIL.
• Sicurezza lavoro. Ministero del Lavoro e delle Politiche Sociali.
• European Agency for Safety and Health at Work.
• Testo Unico sulla Sicurezza ed. 06/2016.
• Directive 89/391/EEC - OSH "Framework Directive".

GENERALI
Il corso intende fornire gli strumenti per la comprensione e la progettazione di circuiti e sistemi elettronici per la meccatronica.
SPECIFICI

• Conoscenza e capacità di comprensione: Conoscenza approfondita dei principali sistemi elettronici utilizzati in campo meccatronico, con particolare riferimento ai sistemi di controllo analogici e digitali, ai sensori e agli attuatori. • Conoscenza e capacità di comprensione applicate: Capacità di analisi e progetto di sistemi elettronici per la meccatronica. Acquisizione di competenze per il design e la realizzazione di circuiti elettronici di controllo. Capacità di interagire ed operare con gli stakeholder delle diverse discipline coinvolti nella progettazione, realizzazione e gestione di sistemi meccatronici. • Autonomia di giudizio: Capacità di scelta, confronto e progettazione di sistemi elettronici per la meccatronica allo stato dell'arte. • Abilità comunicative: Capacità di descrizione, analisi e confronto di sistemi elettronici per la meccatronica allo stato dell'arte. • Capacità di apprendere: Capacità di apprendimento finalizzata all’inserimento in contesti professionali di progettazione, realizzazione e gestione di sistemi elettronici per la meccatronica.

Il tirocinio consiste in attività formative che consentano l’attribuzione di CFU attraverso attività svolta in laboratorio o attraverso la frequenza di seminari scientifici certificati da attestato di presenza e approvati preventivamente dal consiglio d’area.

In funzione dell'attività scelta dallo studente

• La programmazione del corso è gestita dal tutor dell’industria

(scelta su JobSoul) in collaborazione del docente guida scelto dallo studente

Al termine del corso lo studente avrà appreso tutti i contenuti tecnici programmati dall'impresa scelta sul sito JOBSOUL e controllati dal docente guida

Non previsti

Il tirocinio consiste in attività formative che consentano l’attribuzione di CFU attraverso attività svolta in laboratorio o attraverso la frequenza di seminari scientifici certificati da attestato di presenza e approvati preventivamente dal consiglio d’area.

I programmi sono condizionati alle attività proposte da JOBSOUL

• La programmazione del corso è gestita dal tutor dell’industria

(scelta su JobSoul) in collaborazione del docente guida scelto dallo studente

Giudizio di idoneità

Non previsti dall'attività

Not foreseen by the activity

Apprendere un approccio critico ai problemi tricologici ed il relativo impatto sullo sviluppo sostenibile. Acquisire strumenti concettuali per l’ottimizzazione degli attriti e dell’usura. Acquisire le conoscenze per una progettazione di sistemi meccanici che tenga conto delle problematiche tribologiche, nell’ottica dell’ottimizzazione energetica e funzionale degli stessi. Essere in grado di diagnosticare, simulare (sperimentalmente o numericamente), interpretare e risolvere i problemi di attrito ed usura di sistemi meccanici tenendo in considerazione i vincoli dettati dall’eco-tribologia (inquinamento di particolati e lubrificanti, durabilità e sostenibilità dei sistemi, …). Essere in grado di partecipare a progetti di sviluppo nei principali settori industriali: tribologia dei contatti striscianti e non, tribologia in condizioni estreme (contatti soggetti a vibrazioni, ad alta pressione, a basse e alte temperature, …), bio-tribologia. Il corso si basa sulla presentazione di teorie e metodi di investigazione dei contatti, in parallelo alla presentazione di problemi industriali attuali e dei metodi di analisi e risoluzione proposti.

Il corso ha i seguenti obiettivi formativi: ● Far comprendere i principi termo-fluidodinamici che regolano il funzionamento delle turbomacchine ● Far comprendere come selezionare la macchina più adatta a un determinato punto di progetto e stimarne il rendimento applicando i metodi dell’analisi dimensionale e la teoria della similitudine ● Far comprendere come dimensionare una macchina attraverso una serie di algoritmi di progettazione che implementano la teoria di Eulero per il dimensionamento di massima ● Comprendere quali sono le tipologie di perdita nelle macchine in modo da implementare una progettazione con la stima delle prestazioni in sede reale ● Comprendere come funzionano gli algoritmi di ottimizzazione ● Conoscere le tipologie di instabilità che si presentano nelle macchine: stallo rotante, pompaggio, chocking, cavitazione… ● Implementare la procedura di progetto di una macchina in un ambiente Python ● Imparare a presentare il proprio progetto fra pari e di fronte a un panel di revisori ● Imparare a scrivere un rapporto tecnico sul lavoro d’anno

Portare lo studente alla chiara comprensione dei meccanismi alla base della combustione turbolenta. Fornire la conoscenza critica delle diverse modalità della combustione turbolenta e del ruolo della turbolenza nei flussi reattivi. Sviluppare competenze di base per la progettazione di camere di combustione.

Portare lo studente alla chiara comprensione dei meccanismi alla base della combustione turbolenta. Fornire la conoscenza critica delle diverse modalità della combustione turbolenta e del ruolo della turbolenza nei flussi reattivi. Sviluppare competenze di base per la progettazione di camere di combustione.

Obiettivi generali Il corso mira a fornire allo studente una teoria unitaria per lo studio dei veicoli in generale, con particolare riferimento ai veicoli terrestri e marini. L'analisi del sistema veicolo viene affrontata sia per sottosistemi componenti (i) dinamica del copro rigido, (ii) sistema propulsivo (iii) sistema di trasmissione (iv) sistema di spinta e controllo direzionale (v) sistema sospensivo (vi) sistema frenante (vii) sistemi di automazione di guida e controllo, sia in termini globali, integrando tutti i sottosistemi all'interno di un unico modello capace di descrive manovre complesse del sistema veicolo.
Obiettivi specifici Conoscenza e comprensione: Lo studente apprenderà i metodi di base per la modellistica, l'analisi e il controllo dei veicoli. Nella prima parte del corso saranno fornite le nozioni riguardanti la dinamica del veicolo in generale mentre nella seconda parte, viene posta particolare attenzione ai sottosistemi meccanici, sensoristici e hardware in uso. Applicare conoscenza e comprensione: Lo studente sarà in grado di analizzare e progettare differenti architetture di veicoli terrestri e marini. Avrà inoltre le conoscenze sufficienti per scegliere algoritmi di controllo più adatti da usare nei casi di veicoli a guida autonoma. Capacità critiche e di giudizio: Lo studente sarà sia in grado di scegliere la metodologia di modellazione più adatta al problema specifico, sia di esaminare un dispositivo innovativo nel settore della dinamica dei veicoli, comprendendone i principi di funzionamento ed effettuandone un'analisi di fattibilità. Capacità comunicative: Le attività del corso, e specificamente lo sviluppo del progetto d’anno e la sua presentazione da parte del team di progetto nella prova finale, permettono allo studente di essere in grado di comunicare/condividere le principali idee innovative presenti in un progetto tecnologico e di sintetizzarne in una presentazione chiara ed efficace i principali contenuti. Capacità di apprendimento: Lo studente sarà in grado di affrontare un problema di sintesi progettuale grazie alla modalità di esame prevista. Lo studente, opportunamente guidato mette in pratica le tecniche di “problem solving” ovvero l’insieme dei processi atti ad analizzare, affrontare e risolvere un problema specifico sulla base dell'esame di brevetti o di recenti pubblicazioni.

Obiettivo specifico è quello di consentire allo studente di coadiuvare le sue conoscenze storiche con quelle più specifiche per l'inserimento nel futuro mondo del lavoro.

In funzione dell'attività scelta dallo studente

• La programmazione del corso è gestita dal tutor dell’industria

(scelta su JobSoul) in collaborazione del docente guida scelto dallo studente

Giudizio di idoneità Verbalizzazione eseguita solo dopo la conferma del docente guida

Obiettivo specifico è quello di consentire allo studente di coadiuvare le sue conoscenze storiche con quelle più specifiche per l'inserimento nel futuro mondo del lavoro.

Il Corso di Laurea in Musicologia riconosce tre principali tipologie di Altre Attività Formative:

1) Attività svolte in sede, concordate con i docenti del Corso di Laurea e certificate ai fini del riconoscimento dei crediti (es. convegni, conferenze, seminari, workshop, attività di laboratorio).

2) Attività esterne (stage e tirocini), organizzate dai docenti o proposte dagli studenti, purché preventivamente approvate e riconosciute valide ai fini del conseguimento dei CFU dal Presidente del Corso di Laurea.

3) Attività lavorative compatibili con il curriculum del Corso di Laurea, debitamente documentate e certificate dallo studente o dalla studentessa.

Le attività riconosciute devono essere coerenti con gli obiettivi formativi del Corso e finalizzate all’acquisizione di competenze utili alla ricerca musicologica, alla gestione di patrimoni culturali e archivistici, alla produzione musicale e teatrale o alla comunicazione e divulgazione delle arti.

• La programmazione varia in base alla tipologia di attività scelta e al calendario delle iniziative proposte nel corso dell’anno accademico.Gli studenti e le studentesse sono invitati a consultare con regolarità il sito del Dipartimento e la piattaforma Google Classroom del Corso di Laurea per aggiornamenti su eventi, seminari e opportunità di tirocinio riconosciute come Altre Attività Formative.

Per ottenere i 6 CFU previsti per le Altre Attività Formative, studentesse e studenti devono:

1) Presentare al Presidente del Corso di Laurea tutta la documentazione attestante le attività svolte (certificazioni di partecipazione, convenzioni di tirocinio, relazioni finali o dichiarazioni del datore di lavoro).

2) Registrarsi all’appello d’esame su Infostud.

3) Presentarsi il giorno dell’appello per la verbalizzazione dei crediti.

La valutazione non prevede un voto in trentesimi, ma l’attribuzione dell’idoneità sulla base della coerenza, della qualità e della durata delle attività presentate.

Non è prevista una bibliografia obbligatoria.

Eventuali testi o materiali di riferimento potranno essere indicati dai docenti in relazione alla natura specifica delle attività intraprese (seminari tematici, tirocini, laboratori, ecc.).