Borse di dottorato di ricerca PNRR: 28 borse per dottorati innovativi
Ingegneria e Scienze Applicate
I progetti
• Sviluppo di sistemi d’intelligenza artificiale per esecuzione di collaudi di quadri per la distribuzione dell’energia in media tensione
• La valutazione ambientale nella pianificazione territoriale e nel progetto di infrastrutture
• Tecniche e tecnologie innovative per il tessuto delle piccole e medie imprese di costruzioni in vista delle nuove sfide legate alla sostenibilità
• Progettazione Life Cycle Thinking per un modello sostenibile di riqualificazione integrata incrementale da adottare nel settore delle costruzioni
• Sviluppo di pipeline di analisi dei dati che, partendo da sensori indossabili e altre variabili, siano in grado di valutare lo sforzo fisico e cognitivo dei lavoratori
• Studio, sviluppo e caratterizzazione di dispositivi indossabili non invasivi per il monitoraggio in tempo reale di segnali fisiologici
• Criteri e prestazione di sostenibilità della filiera del serramento
• Individuazione, analisi e ottimizzazione di sistemi di accumulo energetico in ambito applicativo autostradale per l’alimentazione di impianti tecnologici e di ricarica elettrica
• Approccio Life Cycle Thinking per la progettazione di elementi costruttivi polifunzionali ad alto contenuto tecnologico in edifici resilienti e realizzabili attraverso cantieri innovativi
• Studio di configurazioni innovative dei mercati elettrici a supporto dell’integrazione nel sistema elettrico delle risorse distribuite e della domanda flessibile
• Compressione sostenibile dell’idrogeno
Sviluppo di sistemi d’intelligenza artificiale per esecuzione di collaudi di quadri per la distribuzione dell’energia in media tensione
Azienda: ABB S.p.A.
Tutor: Fabio Previdi
La ricerca sarà focalizzata sullo sviluppo di nuovi metodi ed algoritmi di intelligenza artificiale specificamente pensati per applicazioni nell’ambito dell’automazione industriale.
L’obiettivo del candidato è trovare un denominatore comune alle modalità di progettazione, applicazione e validazione di metodologie di intelligenza artificiale per applicazioni in ambito industriale manifatturiero con specifica attenzione a quelle nell’automazione industriale.
Particolare attenzione sarà dedicata allo scelta e personalizzazione di algoritmi esistenti come conseguenza di un’adeguata e personalizzata formulazione dei requisiti e delle specifiche dei problemi proposti.
Dal punto di vista delle applicazioni, le metodologie sviluppate saranno testate nell’ambito di progetti/dimostratori per migliorare il livello digitale dello stabilimento ABB di Dalmine.
Possibili domini di applicazione saranno: processi di produzione, test di qualità, prototipazione, flussi di lavoro d’ufficio e processi amministrativi. Lo sviluppo dei progetti/dimostratori avverrà in stretta collaborazione con il personale dello stabilimento ABB.
La valutazione ambientale nella pianificazione territoriale e nel progetto di infrastrutture
Azienda: Ambiente Italia srl
Tutor: Fulvio Adobati, Mario Paris
Il progetto di ricerca muove dal riconoscimento dell’opportunità di affrontare alcuni nodi critici riscontrabili nelle pratiche di valutazione ambientale. Nello specifico, sulla base del Decreto legislativo 3 aprile 2006, n. 152- Norme in materia ambientale, si fa riferimento a due procedimenti di valutazione:
• Un primo campo riguarda la Valutazione Ambientale Strategica (VAS) degli strumenti di pianificazione/programmazione territoriale, riconoscendo due nodi problematici rispetto agli obiettivi attribuiti allo strumento dalla norma comunitaria e nazionale: (i) la debole identificazione di alternative scenariali nella strutturazione delle scelte di piano; (ii) la poco efficace capacità dello strumento di configurarsi come momento di confronto partecipativo;
• Il tema della sperimentazione di approcci sistematici ed innovativi alla valutazione di impatto ambientale dei progetti di infrastruttura
Il candidato, a partire da un set di casi di studio in ambito nazionale, posto in tensione con comparabili esperienze a livello europeo, approfondirà le modalità più efficaci e innovative di valutazione ambientale, al fine di delineare elementi funzionali a una migliore efficacia dei procedimenti suddetti.
Tecniche e tecnologie innovative per il tessuto delle
piccole e medie imprese di costruzioni in vista delle nuove sfide legate alla sostenibilità
Azienda: ANCE Bergamo - Associazione Costruttori Edili
Tutor: Alessandra Marini
Il progetto di ricerca, indirizzato alle piccole e medie imprese di costruzioni, vuole fornire una panoramica delle ultime tecnologie disponibili in ambito edile, con particolare riguardo alle modalità per migliorare e ottimizzare le attività di cantiere, cercando di minimizzare gli sprechi sia di risorse che di tempo.
Si cercherà di fornire alle imprese edili degli strumenti che consentano, con un impegno ridotto, di ottenere una serie di benefici legati all’adozione di quanto il mercato attuale può offrire.
Si presterà particolare attenzione alle attuali norme in materia di sostenibilità per il settore delle costruzioni, e si cercherà di capire quali aspetti verranno considerati dalle normative di prossima adozione, in modo da indirizzare correttamente il comparto edile, specialmente nella gestione degli appalti, sia pubblici che privati.
Progettazione Life Cycle Thinking per un modello sostenibile di riqualificazione integrata
incrementale da adottare nel settore delle costruzioni
Azienda: Fratus Restauri srl - Benis Costruzioni srl – Arpostudio srl
Tutor: Alessandra Marini
Questo progetto, partendo da un’analisi delle direttive europee e dei principali standard di sostenibilità ambientale per il settore delle costruzioni, in una prima fase analizzerà le più diffuse soluzioni di riqualificazione energetica/sismica, individuandone pregi e difetti in relazione anche a soluzioni innovative proposte nel resto d’Europa.
In una seconda fase si punterà sullo studio di una soluzione ‘standardizzabile’ e ottimizzata in costi e tempi per determinate tipologie costruttive residenziali prevalenti sul territorio nazionale, focalizzandosi sulla progettazione secondo i principi del Life Cycle Thinking per la massimizzazione delle prestazioni energetiche, funzionali e strutturali, con contenimento di costi e impatti sul ciclo di vita di un edificio.
La terza fase del progetto di ricerca si occuperà di sviluppare un’analisi tecnico-finanziaria del modello di riqualificazione integrata incrementale applicato alla soluzione standardizzata individuata nella fase precedente.
L’analisi dovrà focalizzarsi sull’individuazione dei veicoli di finanziamento e sul rientro economico dell’opera di riqualificazione, arrivando ad elaborare un protocollo d’intervento.
in grado di valutare lo sforzo fisico e cognitivo dei lavoratori
Azienda: Consorzio Intellimech
Tutor: Fabio Previdi
Il dibattito sul ruolo delle persone nelle fabbriche rende sempre più urgente lo studio di modelli che mettano le persone in condizione di svolgere meglio il proprio lavoro con un ruolo centrale nell’evoluzione dei processi produttivi, introducendo anche sistemi che sfruttino l’Intelligenza Artificiale (IA) tenendo conto della diversità delle capacità cognitive e fisiche dei lavoratori coinvolti.
Tra le sfide più rilevanti c’è la creazione di luoghi di lavoro sicuri e confortevoli, in grado di ridurre lo sforzo fisico e cognitivo dei lavoratori.
Una recente indagine interna ha evidenziato un forte interesse da parte delle aziende nel campo della sicurezza sia per gli operatori all’interno delle strutture produttive (prospettiva utente) sia per gli utenti durante l’interazione con le macchine e gli strumenti prodotti (prospettiva venditore).
Più del 50% delle aziende sarebbe interessato ad adottare una soluzione tecnologica innovativa in grado di ridurre il numero di incidenti e aumentare la sicurezza delle persone.
Il progetto mira a sviluppare e implementare sistemi dinamici di interazione uomo-macchina, che vanno dalle logiche di controllo adattativo al semplice monitoraggio delle condizioni di lavoro.
L’obiettivo previsto sarà raggiunto integrando i dati raccolti in tempo reale da vari dispositivi indossabili arricchiti e potenziati e i dati persistenti (età, abilità, ambiente, ecc.) per ottenere informazioni sulle capacità fisiche, sensoriali e cognitive degli esseri umani.
Nonostante i recenti sviluppi e sforzi nel campo, le soluzioni mancano ancora di un approccio olistico in grado di considerare molteplici variabili sia dal punto di vista dei sensori (numero di variabili raccolte e utilizzabili
Sviluppo di pipeline di analisi dei dati che, partendo da sensori indossabili e altre variabili, siano
all’interno dei modelli di IA) sia delle caratteristiche fisiche e psicologiche e degli atteggiamenti delle persone.
Il punto di partenza di questa indagine sarà un’analisi della letteratura per identificare i segnali e i dispositivi più promettenti che meritano di essere integrati per raggiungere la soluzione olistica prevista.
Questi obiettivi specifici tangibili devono essere raggiunti durante lo sviluppo del progetto:
• Sulla base della letteratura, identificare i segnali fisiologici più interessanti per creare un sistema sovrasensibilizzato. I segnali possono includere: movimenti facciali, attività cerebrale, attività respiratoria, attività cardiovascolare e movimenti del corpo.
• Partendo dal sistema sovrasensorizzato, applicare algoritmi di riduzione della dimensionalità per identificare il sottoinsieme minimo di sensori che massimizza il contenuto informativo.
• Utilizzare il sottoinsieme minimo per sviluppare pipeline di analisi dei dati in grado di valutare lo stato fisico e cognitivo dei lavoratori che indossano i dispositivi.
Studio, sviluppo e caratterizzazione di dispositivi indossabili non invasivi per il monitoraggio in tempo reale di segnali fisiologici
Azienda: Consorzio Intellimech
Tutor: Giuseppe Rosace
Intellimech è un consorzio privato di ricerca, senza scopo di lucro, fondato a Bergamo nel 2007 per colmare il divario tra il settore della ricerca e quello industriale, favorendo la collaborazione tra aziende di diverse dimensioni e di diversi ambiti industriali.
Il progetto mira a creare luoghi di lavoro sicuri e confortevoli in grado di ridurre lo sforzo fisico e cognitivo dei lavoratori, facendo affidamento su strumenti di nuova generazione, sviluppati integrando le opportunità derivanti dai nuovi sviluppi tecnologici nel settore sanitario ed in quello dei dispositivi indossabili.
L’ambizione del progetto è, quindi, quella di superare le attuali ricerche in questo campo integrando i loro principi e risultati con le opportunità derivanti dai nuovi sviluppi tecnologici nei settori della salute e dei dispositivi indossabili.
Il progetto mira a soddisfare i requisiti cruciali per supportare lo sviluppo di tessuti sensibili agli stimoli, con l’obiettivo di creare trasduttori per sensori indossabili.
Inoltre, grazie alla flessibilità e leggerezza del substrato selezionato, alle proprietà del rivestimento, all’efficienza delle applicazioni, in prospettiva dell’auspicabile scale-up industriale, il progetto consentirà di accrescere le attuali conoscenze scientifiche, introducendo soluzioni avanzate rispetto alle tecnologie attualmente utilizzate nel campo dei sensori.
Criteri e prestazione di sostenibilità della filiera del serramento
Azienda: Legnolegno sc
Tutor: Elisabetta Palumbo
La letteratura dà evidenza di come sostenibilità e resilienza delle filiere produttive abbiano un ruolo cruciale per un posizionamento sia più robusto sul mercato sia vantaggioso per la crescita.
È noto che per raggiungere standard in coerenza con i Sustainable Development Goals (SDGs) indicati dall’Agenda 2030 delle Nazioni Unite e incidere quindi maggiormente sulle tematiche d’impatto, il coinvolgimento della intera filiera è cruciale.
In questa direzione intende operare il progetto di ricerca proposto, ovvero integrare strategie e obiettivi di sostenibilità nella catena di fornitura del serramento.
Per farlo svilupperà un modello di gestione degli impatti ambientali, economico-finanziari ed etico-sociali delle catene di fornitura attuali e di futuro sviluppo.
L’attenzione sarà rivolta a favorire l’interazione tra innovazione, incremento della qualità produttiva e di conseguenza differenziazione e competitività del prodotto e/o servizio finale.
Individuazione, analisi e ottimizzazione di sistemi di accumulo energetico in ambito applicativo
autostradale per l’alimentazione di impianti tecnologici e di ricarica elettrica
Azienda: Milano Serravalle – Milano Tangenziali S.p.A.
Tutor: Giuseppe Franchini
L’obiettivo del dottorato di ricerca è quello di indagare l’importante tematica della distribuzione e accumulo di energia elettrica lungo la rete autostradale, in particolare riguardo all’infrastruttura necessaria per supportare il futuro fabbisogno dei punti di ricarica per i veicoli elettrici e agli impianti tecnologici associati.
La ricerca mira a individuare soluzioni efficaci ed efficienti per gestire razionalmente l’energia elettrica, prodotta da fonti di energia rinnovabile (prevalentemente tramite impianti fotovoltaici) considerando la differenza temporale tra produzione e consumo.
In questo contesto, l’obiettivo principale è l’analisi, la valutazione e l’ottimizzazione dei sistemi di accumulo energetico al fine di migliorare il bilanciamento tra disponibilità e fabbisogno di energia, minimizzando i costi di gestione e manutenzione dell’intera infrastruttura.
Inoltre, il progetto prevede l’analisi comparata di diverse soluzioni tecnologiche in termini di accumulo energetico, da quelle già disponibili commercialmente a quelle di introduzione sul mercato nel medio termine: ciò consentirà di valutare le prestazioni, l’affidabilità e l’efficienza di tali sistemi nel tempo, fornendo indicazioni preziose per future implementazioni su larga scala.
Nel contesto di questa ricerca, è escluso l’accumulo e lo stoccaggio dell’idrogeno, in quanto questi aspetti sono già oggetto di studio e sperimentazione in corso.
Approccio Life Cycle Thinking
per la progettazione di elementi costruttivi
polifunzionali ad alto contenuto tecnologico in edifici resilienti e realizzabili attraverso
cantieri innovativi
Azienda: Impresa Percassi
Tutor: Alessandra Marini
L’obiettivo di questa ricerca è progettare e realizzare componenti edilizi prefabbricati e polifunzionali che possano essere facilmente riparati o sostituiti in caso di danni (ad esempio da un sisma).
Si tratta di elementi costruttivi che integrano più funzioni (resistenza meccanica, isolamento termico e acustico, tenuta all’aria e all’acqua, protezione dal fuoco e dal sisma, strato di finitura personalizzabile, ecc.) e che sono dotati di connessioni standardizzate e sensori intelligenti.
L’approccio adottato è basato sul Life Cycle Thinking, che considera l’edificio nel suo ciclo di vita e punta alla sostenibilità ambientale, economica e sociale.
La ricerca mira a considerare cantieri innovativi che utilizzino strumenti digitali (BIM based) e logiche di Industria 4.0 per ottimizzare i tempi e i costi della commessa, la sicurezza dei lavoratori e la qualità dell’opera.
Studio di configurazioni innovative dei mercati elettrici a supporto dell’integrazione nel sistema
elettrico delle risorse distribuite e della domanda
flessibile
Azienda: RSE S.p.A.
Tutor: Maria Teresa vespucci
Le Direttiva UE 2018/2001 – RED II, sulla promozione dell’uso dell’energia da fonti rinnovabili, e la Direttiva UE 2019/944 – IEM, relativa a norme comuni per il mercato interno dell’energia elettrica, mirano a conferire un ruolo centrale alle risorse distribuite e alla domanda.
L’attività di ricerca proposta partirà da un approfondimento dello stato dell’arte della regolazione rispetto alle esigenze future dei sistemi energetici con l’obiettivo di individuare, in accordo alle Direttive sopra citate, possibili configurazioni innovative di mercato che permettano una maggiore integrazione della generazione distribuita e una maggiore partecipazione attiva della domanda.
Particolare attenzione verrà dedicata a:
• configurazioni decentralizzate, come i mercati locali dell’energia, e metodologie innovative di stipula dei contratti e clearing del mercato permesse dall’evoluzione degli strumenti informatici abilitanti (es: blockchain);
• nuovi ruoli degli operatori di rete per la gestione dei servizi di flessibilità forniti dalle risorse collegate alla rete di distribuzione, e i relativi impatti sul sistema elettrico a valle dell’adozione di diverse tecniche di approvvigionamento.
Di queste configurazioni innovative per il mercato energetico e dei servizi ancillari (rivolti agli operatori della rete di trasmissione e distribuzione), si darà una opportuna rappresentazione attraverso lo sviluppo di modelli matematici.
Gli strumenti realizzati (comprensivi dei modelli di cui sopra) saranno impiegati per eseguire analisi di fattibilità e di impatto sul sistema energetico per le configurazioni individuate, in particolare verificando il supporto che esse potranno dare al soddisfacimento degli obiettivi di
decarbonizzazione.
Obiettivo principale del progetto è quindi l’analisi di configurazioni innovative per il mercato elettrico che agevolino una attiva partecipazione delle risorse distribuite – sia di generazione che di domanda.
Le analisi di tali configurazioni saranno eseguite:
• da un punto di vista regolatorio, per individuare le barriere eventualmente presenti nella regolazione attuale e le innovazioni necessarie;
• da un punto di vista quantitativo, attraverso l’utilizzo di opportuni modelli per la descrizione matematica dell’interazione dei diversi partecipanti - tra loro e con il sistema elettrico; al livello della distribuzione a quello della trasmissione.
Lo sviluppo dei suddetti modelli è anch’esso un obiettivo di questo progetto.
Compressione sostenibile dell’idrogeno
Azienda: SIAD Macchine Impianti S.p.A.
Tutor: Giovanna Barigozzi
La domanda globale di idrogeno verde è destinata ad aumentare in modo esponenziale nei prossimi 20 anni, svolgendo un ruolo importante nella transizione energetica.
Nel settore della mobilità, per l’utilizzo finale nelle stazioni di rifornimento, l’idrogeno prodotto dall’elettrolisi deve essere compresso senza olio da un compressore alternativo dedicato e poi fornito in serbatoi.
SIAD Macchine Impianti (SIAD MI) ha già sviluppato un modulo per la compressione dell’idrogeno ad altissima pressione, ma è alla ricerca di ulteriori modi per rendere le proprie soluzioni più ecologiche.
L’utilizzo di un modulo di compressione dell’idrogeno più ecologico è un modo in cui SIAD MI può rendere più ecologico il proprio portafoglio prodotti, rendendo l’uso dell’idrogeno come vettore energetico più conveniente dal punto di vista economico.
SIAD MI si propone di studiare e implementare soluzioni all’avanguardia con particolare attenzione ai componenti del compressore, al motore elettrico, alla linea di trasmissione e alle valvole, con l’obiettivo di ridurre drasticamente la potenza assorbita.
SIAD MI è inoltre interessata a sensibilizzare l’opinione pubblica sugli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile, per sviluppare protocolli di progettazione e produzione standardizzati in vista della certificazione degli SDG.