TRAIETTORIA 4 – Cantieristica e robotica · 2019-07-01 · costruzioni mercantili e militari. ......

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TRAIETTORIA 4 – Cantieristica e robotica

Sommario

Scenario Riferimento Strategico .............................................................................................. 3

Analisi contesto territoriale..................................................................................................... 3

Punti di forza e di debolezza ...........................................................................................................3

TENDENZE e SFIDE e opportunità ....................................................................................................4

Mappatura infrastrutture ...............................................................................................................4

Mappatura stakeholder ..................................................................................................................4

Progetti finanziati iniziati o conclusi negli ultimi 3 anni ....................................................................6

Agende strategiche a livello internazionale e nazionale .......................................................... 7

Analisi del Contesto ........................................................................................................................7 Mappatura Nazionale ....................................................................................................................................... 7 Mappatura internazionale .............................................................................................................................. 10

sinergie e collaborazioni tra ambiti scientifici e tecnologici afferenti ad Aree di specializzazione

diverse ......................................................................................................................................... 10

sinergie e collaborazioni tra iniziative diverse nello stesso ambito ................................................. 10

Posizionamento competitivo dell’Italia rispetto ad altri Paesi ............................................... 11

Raccomandazioni per lo sviluppo della Traiettoria 4 Cantieristica e Robotica Marina ........... 13 Obiettivi ......................................................................................................................................................... 13 Attività ........................................................................................................................................................... 14 Stakeholder .................................................................................................................................................... 14 Tempi ............................................................................................................................................................. 15 Risorse economiche (3-5-10 anni) .................................................................................................................. 15 Risultati attesi (3-5-10 anni) e relativi indicatori ............................................................................................. 15

Area Tecnologica 4.2 – Robotica Marina........................................................................................ 17 Obiettivi ......................................................................................................................................................... 17 Attività ........................................................................................................................................................... 17 Stakeholder .................................................................................................................................................... 18 Tempi ............................................................................................................................................................. 18 Risorse economiche (3-5-10 anni) .................................................................................................................. 19 Risultati attesi (3-5-10 anni) e relativi indicatori ............................................................................................. 19

Area Tecnologica 4.3 – Infrastrutture 4.0 ...................................................................................... 21 Obiettivi ......................................................................................................................................................... 21 Attività ........................................................................................................................................................... 21 Stakeholder .................................................................................................................................................... 22 Tempi ............................................................................................................................................................. 23

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Risorse economiche (3-5-10 anni) .................................................................................................................. 23 Risultati attesi (3-5-10 anni) e relativi indicatori ............................................................................................. 24

INDICE TABELLE

Tabella 1 Mappatura della Traiettoria Cantieristica e Robotica Marina nelle S3 Regionali ......................... 7

Tabella 2: Area Tecnologica 4.1 - Nave sostenibile, sicura, connessa e autonoma - TEMPI ...................... 15

Tabella 3: Area Tecnologica 4.1 - Nave sostenibile, sicura, connessa e autonoma – COSTI in Milioni di € 15

Tabella 4: Area Tecnologica 4.1 - Nave sostenibile, sicura, connessa e autonoma – RISULTATI ATTESI E

RELATIVI INDICATORI ................................................................................................................................ 16

Tabella 5: Area Tecnologica 4.2 – Robotica Marina - TEMPI ..................................................................... 18

Tabella 6: Area Tecnologica 4.2 – Robotica Marina - COSTI in Milioni di € ............................................... 19

Tabella 7: Area Tecnologica 4.2 - Robotica Marina – RISULTATI ATTESI E RELATIVI INDICATORI .............. 19

Tabella 8: Area Tecnologica 4.3 – Infrastrutture 4.0 - TEMPI .................................................................... 23

Tabella 9: Area Tecnologica 4.3 – Infrastrutture 4.0 - COSTI in Milioni di € .............................................. 23

Tabella 10: Area Tecnologica 4.3 – Infrastrutture 4.0 - RISULTATI ATTESI E RELATIVI INDICATORI .......... 25

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Scenario Riferimento Strategico

Le attività legate alla Cantieristica e robotica marina sono di grande rilevanza nell’ambito della blue

economy. Nell’ambito del cluster Blue Growth si sono individuate alcune macrotematiche principali legate

a questa traiettoria, vale a dire: Mezzi di superficie e sottomarini, Robotica marina, Infrastrutture portuali

e cantieristiche. Considerando la cantieristica, va sottolineata la grande rilevanza della flotta europea a

livello mondiale. Le attività legate alla cantieristica hanno registrato negli ultimi anni in Italia una crescita

più elevata del resto dell’economia, con la presenza di aziende leader sia nell’ambito delle costruzioni

mercantili e militari sia nell’ambito della cantieristica da diporto. Anche le infrastrutture portuali hanno

un’importanza notevole in Italia, con più di 500 porti commerciali che gestiscono traffico merci e

passeggeri. Queste due macrotematiche hanno in comune alcuni temi, quali sostenibilità, safety,

efficienza, di grande importanza nell’ambito della Blue Growth.

Per quel che riguarda la robotica in Italia si osserva la presenza di eccellenze riconosciute a livello

internazionale. Le applicazioni della robotica (di intervento, sorveglianza e monitoraggio) sono trasversali

a buona parte delle traiettorie del Cluster.

Analisi contesto territoriale

Punti di forza e di debolezza

Le attività legate alla cantieristica marina hanno una rilevanza notevole. Negli ultimi 5 anni il volume di

affari dell’industria cantieristica navale ha registrato una crescita più elevata (2.1%) del resto

dell’economia (+1.9%), in larga parte grazie al settore delle navi da crociera ma anche grazie alle

costruzioni mercantili e militari. Anche il settore della cantieristica da diporto, dopo un periodo di forte

contrazione, ha avuto una crescita significativa negli ultimi anni. In Italia, le aziende, distribuite in 15

regioni, registrano un volume d'affari di 15 miliardi di euro e più di 230000 occupati. Per quanto riguarda

i punti di debolezza della cantieristica, si riscontra, nella flotta mercantile in navigazione nel Mediterraneo,

la presenza di unità obsolete che presentano un impatto ambientale significativo e possono avere in alcuni

casi livelli di sicurezza ridotti. Le nuove tecnologie continuano ad avere difficoltà di diffusione presso una

parte significativa del settore, si riscontra una significativa mancanza di infrastrutture in grado di

supportare la diffusione di “soluzioni a basso tenore di carbonio” (es. introduzione LNG).

A livello infrastrutturale si avverte una possibile debolezza dovuta alla disomogeneità del settore

industriale, nel quale la posizione di leader del Gruppo Fincantieri si inserisce all’interno di un contesto

variegato che annovera una decina di cantieri di dimensioni significative. Anche il settore della nautica da

diporto presenta un panorama variegato e disomogeneo, con 45 cantieri attivi nel settore grandi yachts.

Per quel che riguarda la robotica si osserva la presenza di eccellenze riconosciute a livello internazionale.

Le applicazioni della robotica (di intervento, sorveglianza e monitoraggio, sicurezza) sono trasversali a

buona parte delle traiettorie del Cluster. Negli ultimi anni infatti la robotica sottomarina è diventata

un'attività operativa consolidata in vari settori come la difesa (oltre il 70% della domanda con circa 700

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unità), la ricerca (22%) e dell’industria estrattiva degli idrocarburi (4%), con un CAGR (Tasso di crescita

medio composto) del 10%. Per il mercato dei veicoli di superficie senza equipaggio nell'Unione Europea si

prevede invece di raggiungere un CAGR di circa il 14%.

Per quanto riguarda i punti di debolezza, il settore industriale, pur presentando alcune realtà che hanno

immesso sul mercato ROV, AUV e sistemi di manipolazione subacquei quali Gaymarine (Pluto ROV e AUV),

GraalTech (AUV Folaga e sistemi di manipolazione subacquei), L3 Calzoni con I ROV di Ageotech, risente

dell'assenza di grandi gruppi nazionali con interessi commerciali. Saipem e EniProgetti sviluppano, infatti,

sistemi robotici, quali, ad esempio, ROV Innovator, AUV/ROV Hydrone, CleanSea, per rendere più

competitive le rispettive aziende, senza interesse a vendere robot all'esterno.

Lungo le coste italiane sono dislocati più di 500 porti commerciali e turistici, oltre ad altre strutture

utilizzate come ormeggi privati o di emergenza, per un totale di circa 800 unità ricettive. In queste

infrastrutture il traffico merci si attesta a circa 500M tons (circa 240, 70 e 190 Mt per merci varie, rinfuse

solide e rinfuse liquide rispettivamente), il traffico passeggeri a circa 51M (10M, 17M e 24M per crociere,

traghetti trasporto locale)1. I porti sono i nodi strategici per i traffici in import ed export dall’Italia e il loro

ruolo centrale emerge dalla recente riforma portuale con l’accorpamento delle Autorità Portuali al fine di

ottenere una ottimizzazione gestionale in una visione più coordinata e di sistema, già presente in altre

realtà portuali europee.

Per quanto riguarda le infrastrutture portuali, a livello nazionale si osserva un sistema molto complesso,

che vede al suo interno la coesistenza di una grande varietà di attori, pubblici e privati. Ancora oggi, l’Italia

sconta un gap di competitività rispetto ai sistemi logistici europei ed internazionali, dovuto a “colli di

bottiglia” burocratici e operativi, a un’offerta frammentata e poco integrata e alla carenza di infrastrutture

(anche tecnologiche) di sistema.

TENDENZE e SFIDE e opportunità

La cantieristica italiana si muove verso la progettazione di navi efficienti a basso impatto ambientale,

sicure, connesse ed autonome. Lo sviluppo tecnologico nel settore della robotica marina è rivolto

all’integrazione di più sistemi in grado di svolgere operazioni diverse in aria, sulla superficie dell’acqua e

sotto l’acqua. Per le infrastrutture portuali le sfide riguardano la sostenibilità, l’ottimizzazione dei processi

e la sicurezza; anche per le infrastrutture cantieristiche ci si muove verso il miglioramento di sicurezza,

sostenibilità ed efficienza.

Mappatura infrastrutture

Vedi traiettoria T7

Mappatura stakeholder

1 Fonte: elaborazione da schede ESPO 2017

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Nel settore della cantieristica sono presenti industrie di grandi e medie dimensioni che, nel loro campo, si

trovano a livelli di leadership nel panorama mondiale, come Fincantieri, uno dei gruppi di più grandi

dimensioni a livello mondiale e azienda leader nel ramo navi da crociera, e, più in generale, della

cantieristica da diporto, con aziende come Azimut Benetti, Ferretti, San Lorenzo, etc. Al settore si devono

associare, in un’ottica di filiera lunga, le imprese di varie dimensioni dell’indotto del settore navale

(fornitori di impianti e componentistica, subfornitori di manodopera, studi di progettazione, etc.,

rappresentati nel Cluster dalla presenza di aggregazioni locali quali MareFVG, DLTM, MARTE, ASTER,

PENTA, etc). Il settore armatoriale (stakeholder della cantieristica navale e parte attiva per la riduzione

progressiva delle emissioni delle diverse unità navali) presenta una flotta di grandi dimensioni, molto

significativa a livello mondiale. Il settore è completato dalla presenza di Enti di ricerca (pubblici e privati)

e Università (Genova, Napoli e Trieste con corsi di Ingegneria Navale e Nautica, altre quali l'Università di

Palermo che ha istituito un percorso di eccellenza con Fincantieri S.p.A. per laureati magistrali di

ingegneria meccanica).

Per quel che riguarda la robotica, esistono diversi operatori pubblici a livello universitario (ad es. il

Consorzio ISME che riunisce nove grandi università, la Scuola Superiore S.Anna, il RoboticsLab

dell'Università di Palermo, etc.), enti di ricerca (CNR-INM, ENEA, INGV) o governativi (CMRE) che si

collocano in posizione di eccellenza circa lo sviluppo di tecnologie innovative per il mare. Per quel che

riguarda la presenza industriale, esistono numerose piccole e medie imprese (ad es, GraalTech,

Gaymarine, Arena SUB, etc) e anche grandi imprese come SAIPEM ed ENI. Va sottolineato che la robotica

marina sottende in modo trasversale a quasi tutte le esigenze di gestione delle aree marine costiere e non

(si veda la problematica delle piattaforme off-shore).

Per quanto riguarda le infrastrutture portuali, oltre alle 15 Autorità Portuali e ai numerosi porti minori,

esistono attori pubblici e privati che partecipano alle operazioni portuali. Tra i soggetti pubblici ci sono gli

enti gestori dei porti, l’Agenzia delle dogane, gli enti locali (Regioni, Comuni) e gli organi militari (Guardia

di Finanza, Capitaneria di porto). Tali istituzioni, con competenze diverse, sovraintendono allo

sdoganamento ed alle attività dei controlli sulle merci e dei documenti connessi. I soggetti privati coinvolti

nell’operatività del porto; sono costituiti da armatori, spedizionieri, agenti e raccomandatari marittimi,

terminal, autotrasportatori e società ferroviarie. Vanno ricordate inoltre le associazioni di categoria, tra

cui Assoporti, di cui fanno parte le 15 AdSP, e Assomarinas, che mette in rete le strutture ricettive per la

nautica da diporto. Come per il settore della cantieristica, i Distretti regionali sono di grande importanza

per definire traiettorie strategiche di ricerca e sviluppo e per operare come intermediari nelle relazioni di

collaborazione tra i partner regionali del settore. E’ importante, inoltre, il ruolo delle università; tra queste,

l’Università di Genova e l’Università di Napoli Parthenope hanno introdotto Corsi di Laurea Magistrale

finalizzati alla creazione di professionalità con competenze specialistiche, gestionali ed economiche,

rivolte alle imprese marittimo-portuali; l’Università di Trieste ha di recente attivato, in collaborazione con

Ogs, il master “Sustainable Blue Growth” focalizzato sulla crescita sostenibile di tutte le attività

economiche legate al mare.

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Progetti finanziati iniziati o conclusi negli ultimi 3 anni

(DAI SOCI DEL CTN BIG) tabelle già presenti altrove nel piano di azione generale

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Agende strategiche a livello internazionale e nazionale

Analisi del Contesto

Mappatura Nazionale

Il Programma Nazionale per la Ricerca (PNR) e la SNSI individuano Blue Growth tra le 12 aree di ricerca

applicata in cui rafforzare la collaborazione pubblico-privato con l'obiettivo di “aumentare la ricaduta

industriale nella direzione del consolidamento delle competenze” e di “favorire l’applicazione industriale

dei risultati scientifici affinché́ si possano immettere sui mercati nuove soluzioni, servizi e prodotti

innovativi”, mentre il Piano Strategico Nazionale della Portualità e della Logistica – PSNPL e il D.Lgs.

169/2016 hanno tracciato le linee guida e indicato i principali ambiti di intervento e di impegno del

Governo considerando la specializzazione di traffico e le “vocazioni di business” dei singoli porti italiani,

con particolare riferimento alle 15 Autorità di Sistema Portuale Italiane.

Il CTN BIG svolge un “ruolo di pianificazione strategica e soft governance” favorendo la convergenza di

tecnologie ed applicazioni tra domini individuati da diverse aree di specializzazione quali, ad esempio,

Mobilità sostenibile, e dalle traiettorie di sviluppo a priorità nazionale, quali, ad esempio, Aerospazio e

difesa (sistemi e tecnologie per la cantieristica militare), Industria intelligente e sostenibile, energia e

ambiente, e Agenda Digitale, Smart Communities, sistemi di mobilità intelligente (“sistemi per … il

monitoraggio ambientale e la prevenzione di eventi critici o di rischio”).

La traiettoria di sviluppo Cantieristica e robotica marina focalizza l'attenzione, oltre che sulle navi da

lavoro e da ricerca, sugli aspetti relativi alla sostenibilità del trasporto e degli interventi a mare, al fine di

limitare il più possibile gli impatti sull’ambiente delle attività ad essi correlate, senza distinzione sulla

tipologia di nave. In questo quadro individua tre principali settori applicativi: i) mezzi di superficie e

sottomarini; ii) robotica; iii) infrastrutture portuali e cantieristiche.

Smart Specialization Strategy - S3 Tabella 1 Mappatura della Traiettoria Cantieristica e Robotica Marina nelle S3 Regionali

Regione Dettaglio S3 per Cantieristica e Robotica Marina

Calabria

La cantieristica e/o robotica sono citate nella S3 come “sottoargomenti” di temi più ampi. In Calabria si riscontra un interesse per le tematiche relative alla logistica “portuale” ed all'inquinamento del mare, che sono presenti nelle aree di specializzazione della Logistica e di Ambiente e rischi naturali.

Campania La cantieristica e/o robotica sono citate nella S3 come “sottoargomenti” di temi più ampi. La RIS3 Campania evidenzia “le opportunità di sviluppo nel settore emergente della blue economy” con particolari riferimenti alla cantieristica ed alla salute dell'ambiente marino e costiero.

Puglia La cantieristica e/o robotica sono citate nella S3 come “sottoargomenti” di temi più ampi. Include la green e blue economy all'interno dell'area di innovazione Salute dell'uomo e dell'ambiente ed evidenzia l'importanza del settore della nautica da diporto.

Sicilia Blue Growth in S3 facendo riferimento all’Economia del mare, con tematiche di interesse per cantieristica e/o robotica quali “Design innovativo ed efficienza energetica per la nautica ed i mezzi navali e refitting” e “Safety e security in ambito portuale e interportuale“ (attrezzature

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portuali di imbarco/sbarco, sistemi di ormeggio automatico, rampe di accesso su più piani sistemi programmati di accesso/sosta/deflusso dei mezzi, pianali per le movimentazioni delle unità di carico).

Abruzzo non ha riferimenti espliciti a tematiche direttamente legate alla cantieristica ed alla robotica marina

Basilicata non ha riferimenti espliciti a tematiche direttamente legate alla cantieristica ed alla robotica marina

Molise non ha riferimenti espliciti a tematiche direttamente legate alla cantieristica ed alla robotica marina

Sardegna non ha riferimenti espliciti a tematiche direttamente legate alla cantieristica ed alla robotica marina

Lazio

La cantieristica e/o robotica sono citate nella S3 come “sottoargomenti” di temi più ampi. La S3 fa riferimento, nell’ambito della tematica “Sicurezza”, ai sistemi di sicurezza navali e riconosce la “trasversalità ed il potere trasformativo dell'ICT” rilevando come la “robotica” e “Internet delle cose e piattaforme per oggetti connessi intelligenti” siano trasversali a tutte le aree di specializzazione.

Liguria

Blue Growth in S3 facendo riferimento alle Tecnologie del mare tra le quali, relativamente a cantieristica e/o robotica, le tecnologie marittime (nuovi processi e tecnologie per la cantieristica e la riparazione navale; design innovativo per la nautica e refitting, soluzioni innovative per i materiali e la componentistica, efficienza energetica e riduzione ambientale dei mezzi navali e nautici, sicurezza delle navi - safety, infrastrutture marittime avanzate, sistemi e strumenti per operare nelle profondità - ROV, AUV...); la logistica, sicurezza e automazione nelle aree portuali (sistemi per il controllo del traffico marittimo e portuale, ICT per la gestione del processo logistico portuale, safety e security in ambito portuale e interportuale, etc.).

Lombardia

La cantieristica e/o robotica sono citate nella S3 come “sottoargomenti” di temi più ampi. Le tematiche automotive e nautica, rientrano nel settore Mobilità sostenibile con temi quali alleggerimento strutture, riduzione delle emissioni, veicoli connessi, sistemi di sicurezza dei veicoli, materiali avanzati

Marche non ha riferimenti espliciti a tematiche direttamente legate alla cantieristica ed alla robotica marina

Piemonte non ha riferimenti espliciti a tematiche direttamente legate alla cantieristica ed alla robotica marina

Friuli-Venezia Giulia

Blue Growth in S3, con espliciti riferimenti alla cantieristica e/o robotica. Individua le tecnologie marittime quale filiera produttiva strategica comprendente la cantieristica navale e nautica, la progettazione navale e di imbarcazioni da diporto e i servizi portuali.

Toscana

La cantieristica e/o robotica sono citate nella S3 come “sottoargomenti” di temi più ampi. La S3 evidenzia la presenza di poli per la nautica e le tecnologie marine e di centri di ricerca in ambito robotico in grado di trasferire in nuovi ambiti applicativi i risultati ottenuti in ambiti tradizionali e biorobotici.

Trentino-Alto Adige

non ha riferimenti espliciti a tematiche direttamente legate alla cantieristica ed alla robotica marina

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Umbria non ha riferimenti espliciti a tematiche direttamente legate alla cantieristica ed alla robotica marina

Valle d'Aosta

non ha riferimenti espliciti a tematiche direttamente legate alla cantieristica ed alla robotica marina

Veneto

La cantieristica e/o robotica sono citate nella S3 come “sottoargomenti” di temi più ampi, in particolare sistemi intelligenti integrati di trasporti e logistica. La traiettoria del Cluster è comunque nel complesso presidiata nell’ambito regionale dello SMART MANUFACTURING dalla traiettoria regionale SVILUPPO DI MACCHINE INTELLIGENTI, DI SISTEMI DI AUTOMAZIONE AVANZATI E ROBOTICI soprattutto per quanto concerne la sensoristica e i sistemi di supporto decisionale, di diagnostica, di automazione e robotica di intervento e dalla traiettoria SOLUZIONI INNOVATIVE PER SPAZI E ORGANIZZAZIONE DEL LAVORO INCLUSIVA E UMANO-CENTRICA per quanto concerne il tema dei sicurezza ed efficienza dell’operatività in ambito marino e portuale.

Emilia-Romagna

Nel corso del 2018 Emilia-Romagna ha inserito nella revisione S3 la Blue Growth come tema trasversale identificando traiettorie tecnologiche quali cantieristica e robotica marina nella value chain “Nautica”; Robotica mobile, intelligente e collaborativa, tecnologie per la produzione rapida sostenibile, propulsione navale mediante gas naturale.

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Mappatura internazionale A livello europeo il “Trasporto marittimo e la cantieristica” ed il “Monitoraggio e la sorveglianza marittimi” rientrano tra le sei funzioni essenziali individuate dal concetto Blue Growth, così come è stato elaborato dalla DG MARE della Commissione Europea. La Strategic research and innovation agenda di “BlueMed - Research and innovation initiative for blue jobs and growth in the Mediterranean area”, Coordination and Support Action finanziata dalla EC nel programma quadro H2020, individua, nelle sue versioni successive, numerose tematiche di interesse per la Cantieristica e robotica marina, declinandole secondo le caratteristiche del Mediterraneo, quali, ad esempio, greening di mezzi, infrastrutture e servizi ; sviluppo nuovi progetti con ottimizzazione costi di costruzione, esercizio e decommissioning; sicurezza e safety; sistemi robotici per esplorazione marina, mezzi autonomi per varie attività; nave connessa e automatizzata; piattaforme offshore multipurpose e sostenibili. La “Strategic Research Agenda for robotics in Europe 2014-2020” individua nei robot marini “un buon esempio di mercato, basato su una specifica tipologia di robot, in grado di coprire più domini applicativi” quali agricoltura, civile, commerciale e di consumo, citando esplicitamente il monitoraggio delle qualità delle acque in aree portuali e marine tra gli scenari applicativi previsti per la robotica civile. Inoltre, le tematiche di questa traiettoria di sviluppo sono naturalmente di supporto ai temi di interesse individuati dalla Technology Platform WATERBORNE per il proprio pillar Blue Growth: Understanding and protecting the oceans, The oceans and seas as a source/font of natural resources, and Working and living at sea. In particolare, nel topic “Trasporto marittimo automatizzato e connesso; imbarcazioni, porto ed infrastruttura intelligente” evidenzia l'importanza dell'interconnettività tra le operazioni a mare ed i centri operativi a terra.

Sinergie e collaborazioni tra ambiti scientifici e tecnologici afferenti ad Aree di specializzazione diverse Nella presente traiettoria non è considerata la cantieristica relativa a piattaforme offshore o vicino terra, in quanto tale argomento è inserito nella traiettoria Risorse Abiotiche marine. In modo analogo, non sono considerate attività di progettazione e realizzazione di alcune infrastrutture di supporto alle tecnologie di altre traiettorie, incluse direttamente in esse. Ovviamente, vista la vicinanza tra le diverse tematiche, si possono prevedere forti collaborazioni tra le diverse iniziative.

Ulteriori possibili interazioni tra la presente traiettoria e le altre traiettorie del Cluster riguardano la tematica della robotica marina, che è certamente “trasversale” a molte altre traiettorie, vista la possibile importanza dell’utilizzo dei robot a supporto delle diverse attività ad esse connesse. In modo simile, anche le tematiche relative alle navi da lavoro possono essere considerate trasversali e a supporto di alcune altre traiettorie.

Sinergie e collaborazioni tra iniziative diverse nello stesso ambito Alcune delle attività della presente traiettoria trovano fortissime sinergie con attività nell’ambito del Cluster Nazionale Trasporti (mobilità marittima). In particolare, nella sottotraiettoria 1 sono riportati argomenti quali l’impatto ambientale e la safety, certamente presenti anche nel CTN trasporti. Tali tematiche sono di grandissima importanza per il Cluster BIG in quanto esse sono fortemente legate all’impatto ambientale delle navi (mercantili e non). La forte importanza per entrambi i cluster permetterà di sviluppare attività complementari e sviluppare sinergie molto importanti tra i diversi attori coinvolti.

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Posizionamento competitivo dell’Italia rispetto ad altri Paesi

La cantieristica navale italiana è fortemente caratterizzata dalla posizione di leader del Gruppo Fincantieri, all’interno di un contesto variegato che annovera una decina di cantieri di dimensioni significative. Anche il settore della nautica da diporto presenta un panorama variegato, con 45 cantieri attivi nel settore grandi yachts.

La concentrazione di risorse industriali permette al principale gruppo nazionale di occupare una posizione di leadership a livello mondiale, ove risulta essere l’operatore maggiormente diversificato, attivo in tutti i segmenti ad elevato valore aggiunto (navi da crociera, militari e offshore). Questo si riflette su tutta la filiera, va però notato che il mondo blue growth non si discosta dal sistema industriale del paese, che poggia su molte PMI, che necessitano di supporto pubblico per poter competere sul mercato globale. In Italia è carente uno studio sistematico dell’economia e delle relazioni di indotto dell’intero sistema blue growth e i programmi di supporto finanziario pubblico per il settore sono più scarsi che nel resto d’Europa.

La capacità di connettere le diverse componenti (Ricerca, Industria e Amministrazione del territorio) per la sensibilizzazione dell’amministrazione dal lato delle autorità territoriali e la disponibilità di risorse per spingere verso lo sviluppo di soluzioni adeguate alle necessità del territorio dal lato ricerca ed industria è agevolata dal la presenza di due Cluster tecnologici nazionali (Blue Italian Growth e Trasporti Italia 2020) e di Distretti tecnologici regionali (ad es. DLTM, MareFVG, MARTE, ASTER, PENTA e Sicilia Navtec) che rappresenta un punto di aggregazione e di forza significativo, garantendo e facilitando sinergie tra i diversi attori presenti nel settore.

Come anticipato, la flotta mercantile in navigazione nel Mediterraneo presenta un elevato numero di unità obsolete con problematiche relative all’impatto ambientale e, in alcuni casi, alla sicurezza, con difficoltà di introduzione di nuove tecnologie, sia a livello di singole unità, sia a livello infrastrutturale.

La robotica marina italiana è caratterizzata dall'eccellenza degli enti di ricerca e delle università e da una presenza a livello industriale, che non vede coinvolte le grandi aziende nazionali se non per programmi di sviluppo interno. Gli EPR e le Università, ben collegati ai Distretti tecnologici regionali più attivi nel settore (DLTM e SIIT in Liguria, MareFVG in Friuli, Navtec in Sicilia), vantano una continuità nella partecipazione a progetti europei nel corso degli ultimi programmi quadro che ha portato alla guida da parte italiana (CNR e ISME) del Topic Group Marine Robotics di euRobotics aisbl, la PPP europea sulla robotica. Inoltre, sia il CNR sia le università presentano dei progetti aggregativi al loro interno, quali la recente costituzione dell'Istituto di Ingegneria del mare del CNR e il Centro Interuniversitario di Sistemi Integrati per l’Ambiente Marino (ISME), volti a concentrare la massa critica di risorse umane, strumentali, infrastrutturali e finanziarie, necessaria a supportare attività di ricerca cutting-edge teorico-sperimentale nel settore.

Come precedentemente riportato, il settore industriale risulta piuttosto frammentato, con presenza prevalente di PMI, essendo i grandi gruppi nazionali poco coinvolti a livello di sviluppo di prodotti da commercializzare.

La coesistenza di una grande varietà di attori, pubblici e privati, come già discusso, porta ad una frammentazione dell’offerta che non si riscontra invece in altre aree geografiche. I principali porti del Nord Europa - ad esempio Anversa e Rotterdam - si avvalgono già di tecnologie all’avanguardia per l’ottimizzazione di tutti i processi portuali e lo scambio di informazioni in tempo reale. Il costante processo d’innovazione di tali realtà è favorito dall’esistenza di centri di studi e poli tecnologici all’interno delle stesse aree portuali, che porta sinergia tra operatori, utilizzatori delle tecnologie e sviluppatori delle stesse, mediante processi di technology transfert, cross fertilization, spin off.

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Negli ultimi anni le istituzioni in ambito comunitario e nazionale hanno mostrato una crescente attenzione verso la risoluzione dei principali problemi che caratterizzano il settore portuale nel perseguimento di obiettivi di sostenibilità economica, ambientale e sociale mediante l’impiego e lo sviluppo delle tecnologie che caratterizzano il nuovo modello di Industria 4.0 e soluzioni tecnologiche innovative nella gestione dei big data (e.g. Intelligent Transport System, Single Windows, sensoristica, etc.) per migliorare la safety e la security portuale, nonché la sostenibilità del business portuale (e.g. green technologies). Nell’ambito del programma H2020, sono nate iniziative con obiettivo la realizzazione del “Port of the Future”: Smart mediante soluzioni ICT che abilitino lo scambio dei flussi informativi in tempo reale, Interconnected mediante l’integrazione di diverse modalità di trasporto, Green mediante l’adozione di tecnologie che consentano una riduzione dell’impatto ambientale. A uno dei quattro progetti attualmente in corso (“PortForward - Towards a green and sustainable ecosystem for the EU Port of the Future”) partecipano partner italiani (MAR.TE. Sea-land Logistics) e due realtà portuali nazionali - AdSP del Mar Tirreno Settentrionale e AdSP del Mar Tirreno Centrale.

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Raccomandazioni per lo sviluppo della Traiettoria 4 Cantieristica e Robotica

Marina

In quanto segue si riportano le raccomandazioni per lo sviluppo della Traiettoria 4 “Cantieristica e Robotica Marina”, suddivise per le 3 aree tecnologiche identificate:

• Nave sostenibile, sicura, connessa e autonoma

• Robotica marina

• Infrastrutture 4.0

Per ciascuna delle 3 aree tecnologiche sono stati identificate delle “sottoaree” di interesse, in

particolare: per la nave, sostenibilità, safety, autonomia e connessione; per la robotica marina, robotica

cooperativa di intervento e sorveglianza/monitoraggio, strumentazione e sensoristica, sistemi robotici

innovativi; per le infrastrutture, una parte relativa al porto e una parte relativa ai cantieri.Area

Tecnologica 4.1 – Nave sostenibile, sicura, connessa e autonoma

Nella presente Area Tecnologica sono trattati alcuni temi strettamente collegati con l’impatto dei mezzi navali (di superficie e sottomarini) sull’ambiente marino. Tale impatto è direttamente legato alle emissioni delle navi, siano esse da trasporto o di altro tipo (ad esempio navi da lavoro, supply vessels, navi oceanografiche e da ricerca, unità da pesca, etc.); queste emissioni dovranno essere progressivamente ridotte, introducendo tecnologie e soluzioni progettuali nuove ed eventualmente rivedendo le modalità operative. Queste attività dovranno essere strettamente sinergiche con studi relativi all’impatto sull’ambiente marino, al fine di evidenziare le maggiori criticità e le effettive necessità, in un’ottica di ottimizzazione degli interventi. Inoltre, è di grande importanza un progressivo aumento della sicurezza (intesa come safety), con l’obiettivo di ridurre gli incidenti in mare, possibile causa di inquinamento con impatto sull’ambiente a volte anche molto significativo. Un ulteriore tema di forte importanza per quest’area tecnologica è l’incremento della capacità di navigazione autonoma delle navi; tale incremento è di forte importanza certamente per numerose unità non da trasporto, quali navi da lavoro od oceanografiche, che presentano necessità e peculiarità che le rendono molto diverse dalle navi mercantili da trasporto, con possibile sviluppo di studi complementari. Inoltre, l’incremento dell’autonomia delle navi, in generale, è collegato in modo evidente con possibili incrementi di sicurezza, con effetti quindi sulla riduzione dell’impatto delle attività di navigazione sull’ambiente.

Obiettivi

Gli obiettivi della presente linea d’azione sono riassumibili in 3 gruppi principali:

• Sostenibilità: riduzione dell’impatto ambientale del trasporto marittimo, considerando le diverse

tipologie di emissione (ad esempio gas combusti in aria, rumore irradiato in acqua e in aria,

sversamenti in acqua, etc.) e diverse modalità per poterle ridurre (progettazione idrodinamica,

strutturale, impiantistica, etc.)

• Safety: incremento dei livelli di safety attraverso l’introduzione di sistemi di monitoraggio e

supporto decisionale avanzati, sviluppo di normative ad hoc, utilizzo di mezzi e procedure

avanzate

14

• Autonomia e connessione: sviluppo di tutte le tecnologie abilitanti per la realizzazione di navi con

livello di autonomia progressivamente incrementato, fino alla realizzazione di nave

completamente autonoma

Attività

• Studio ed applicazione di procedure di ottimizzazione multilivello e multiobiettivo di carena,

appendici e propulsore, rivolte alla riduzione della resistenza al moto (e conseguentemente delle

emissioni gassose) e del rumore irradiato in acqua dai propulsori e dalla carena;

• Studio ed introduzione di materiali ad alte prestazioni (ad es. materiali compositi avanzati,

nanostrutturati, ecocompatibili, capaci di cattura energetica, autoriparanti, con capacità di

sensing, etc.), progettazione per il ciclo di vita (recycling), riduzione di peso delle strutture navali

(ottimizzazione, materiali, monitoraggio continuativo, etc.),

• Introduzione di nuovi carburanti (LNG, biocombustibili, etc.), utilizzo di configurazioni propulsive,

di generazione elettrica e di impianti ausiliari innovative (configurazioni combinate, elettriche,

fuel cell, recupero di calore, utilizzo DC a bordo nave, etc.),

• Studio ed Introduzione di componenti per riduzione delle emissioni (CO2, SOx, NOx, PM),

ottimizzazione dinamica degli impianto, utilizzo di impianti ausiliari per la gestione e

valorizzazione rifiuti e per il trattamento delle acque zavorra, nere e grigie,

• Introduzione di strategie per l’ottimizzazione esercizio della nave mediante monitoraggio

emissioni continuo e DSS, introduzione di componenti e modalità operative per la riduzione del

rumore acustico in aria.

• Sviluppo di metodologie che permettano di incrementare la sicurezza attraverso l’introduzione di

opportuni sistemi di supporto decisionale, associati a diversi aspetti dell’esercizio della nave;

• Introduzione di opportune tecniche di design for resilience e la loro applicazione diretta;

• Introduzione di metodologie di progettazione avanzata e di componenti avanzate

• Sviluppo di diverse tecnologie per la realizzazione ultima di una nave connessa ed autonoma:

sistemi di monitoraggio e supporto, sistemi di connettività e comunicazione efficienti, strategie di

navigazione di ausilio all’autonomia e alla navigazione in acque congestionate, prognostica e

condition based maintenance, situation awareness, gestione dei dati (Big Data), IoT, cybersecurity

• Sviluppo di regolamenti relativi alle varie applicazioni elencate

Stakeholder

Registri di classifica,

Enti di ricerca/Università,

Armatori,

Capitaneria di porto/Autorità portuale,

Partner industriali

15

Tempi

Si sono identificati dei risultati di breve, medio e lungo periodo (3, 5 e 10 anni). Tali risultati dovranno

essere perseguiti attraverso una serie di ricerche pluriennali con successivi incrementi degli obiettivi e un

raggiungimento progressivo di TRL molto elevati.

Tabella 2: Area Tecnologica 4.1 - Nave sostenibile, sicura, connessa e autonoma - TEMPI

BREVE TERMINE MEDIO

TERMINE LUNGO TERMINE

AREA TECNOLOGICA 4.1 - Nave sostenibile, sicura, connessa e autonoma

A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10

Attività 1 - Sostenibilità - Technologies for sustainable shipping

Attività 2 - Sostenibilità - Towards zero emission ship

Attività 3 - Safety - Technologies for safe shipping

Attività 4 - Safety - Towards zero accident shipping

Attività 5 - Autonomia e connessione - Human on the loop

Attività 6 - Autonomia e connessione - Fully autonomous

Risorse economiche (3-5-10 anni)

E’ ipotizzabile che la taglia media dei progetti debba essere di circa 10-20 M€ per singolo progetto; per

ciascuna delle linee (sostenibilità, safety, autonomia e connessione) è ragionevole pensare ad almeno 2-

4 progetti in un arco temporale di 10 anni.

Tabella 3: Area Tecnologica 4.1 - Nave sostenibile, sicura, connessa e autonoma – COSTI in Milioni di €

BREVE TERMINE MEDIO



A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10

Attività 1 - Sostenibilità - Technologies for sustainable shipping

8 8 8 8 8

Attività 2 - Sostenibilità - Towards zero emission ship 8 8 8 8 8

Attività 3 - Safety - Technologies for safe shipping 5 5 5

Attività 4 - Safety - Towards zero accident shipping 3 3 3 3 3 5 5

Attività 5 - Autonomia e connessione - Human on the loop 5 5 5

Attività 6 - Autonomia e connessione - Fully autonomous 5 5 5 7,5 7,5 7,5 7,5

Risultati attesi (3-5-10 anni) e relativi indicatori

Nave autonoma:

• 3 anni: Passaggio livello autonomia ad AL4 (classificazione Lloyd) / AL6 (classificazione Sheridan)

• 10 anni: Navigare senza equipaggio e senza controllo remoto anche in ambiente trafficato (es.

acque interne, navigazione costiera, etc.)

Safety:

• 3 anni: incremento finestre operative + 5%

• 10 anni: Riduzione del 10/20% degli incidenti in mare

16

Emissioni:

• 3 anni: riduzione emissioni gas combusti del 10%, Tecniche di refitting per riduzioni emissioni del

10%, trattamento 80% rifiuti a bordo nave e abbattimento del 90% delle emissioni derivanti;

riduzione rumore irradiato in acqua di 3 dB per ogni nave

• 5 anni: zero emissioni in porto,

• 10 anni: Aumentare efficienza del 25-30%, riduzione emissioni gassose del 40-50%, riduzioni

inquinanti in mare dell’80% , riduzione rumore aereo in aree portuali di 3dB(A); riduzione rumore

irradiato in acqua di 10 dB per ogni nave

Tabella 4: Area Tecnologica 4.1 - Nave sostenibile, sicura, connessa e autonoma – RISULTATI ATTESI E RELATIVI INDICATORI

BREVE TERMINE MEDIO TERMINE LUNGO TERMINE


Indicatori A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10

Risultato Atteso 1: Minore Impatto Ambientale

Riduzione emissioni gas combusti

10% 40%-50%

Aumento efficienza 25%-30%

Emissioni in porto 0 emissioni 25%-30%

Trattamento rifiuti a bordo (% trattati)

80%

Riduzione rumore irradiato in acqua

-3 dB -10 dB

Riduzione rumore aereo in porto

-3 dB(A)

Risultato atteso 2: Incremento sicurezza

Incremento finestre operative

5%

Riduzione incidenti in mare

5% 10%-20%

Risultato atteso 3 : Nave autonoma

Livello autonomia secondo classificazione Sheridan

AL6 AL8-10

Livello autonomia secondo classificazione Lloyd's

AL4 AL5-6

17

Area Tecnologica 4.2 – Robotica Marina

L'ispezione e manutenzione di strutture a mare, così come la sorveglianza ed il monitoraggio di aree

costiere e portuali, richiedono lo sviluppo di sistemi robotici di vario tipo (intervento,

sorveglianza/monitoraggio, sicurezza, ispezione/manutenzione), sempre più cooperanti in gruppi

numerosi e complessi.

Tali sistemi necessitano di essere equipaggiati con sensori adeguati per percepire la configurazione

dell'ambiente circostante, il proprio moto e stato di funzionamento; con sistemi di attuazione e

propulsione efficienti dal punto di vista energetico, meccanico ed ambientale; con sistemi efficienti di

accumulo, produzione e gestione dell'energia; con sistemi di localizzazione e comunicazione subacquei

precisi e sicuri.

In linea con la revisione dei paradigmi tradizionali dei sistemi robotici sulla base della loro difficoltà a

fronteggiare ambienti operativi non strutturati e non deterministici, la robotica marina richiede lo studio

e lo sviluppo di nuovi concetti dal punto di vista sia della progettazione elettro-meccanica e di calcolo sia

degli algoritmi di controllo, sensing e percezione.

Obiettivi

Gli obiettivi della presente linea di azione sono riassumibili in 3 gruppi principali:

• Robotica cooperativa di intervento, sorveglianza/monitoraggio e sicurezza: robotica di

ispezione/manutenzione di strutture navali e offshore; sistemi sottomarini di tele-manipolazione

e intervento; sistemi robotici eterogenei cooperativi (UAV, ASV, AUV/ROV); sistemi avanzati di

lancio e recupero di AxV (veicoli autonomi di superficie e sottomarini) da navi e sommergibili

• Strumentazione e sensoristica: sistemi di comunicazione subacquei ottici e acustici; sistemi di

ricarica e gestione di energie rinnovabili per AxV; sensoristica low cost, low weight, low size per

AUV

• Sistemi robotici innovativi: sistemi robotici modulari, riconfigurabili e portabili; sistemi robotici

biomimetici; multi-environment hybrid robots; robotica di sciame

Per ciascuno di questi 3 gruppi sono previsti diversi possibili livelli di sviluppo a breve, medio e lungo

periodo, come indicato nella sezione “risultati attesi”.

Attività

• Sviluppo di sistemi robotici in grado di svolgere operazioni in maniera cooperativa, anche con

mezzi con uomini a bordo (navi e sommergibili), con alta dependability, ed una più avanzata

capacità di intervento, in particolare manipolazione, su strutture naturali ed antropiche in

modalità sia autonoma sia tele-controllata.

• Studio e sviluppo di metodologie per il monitoraggio e la manutenzione robotizzata di impianti

navali e offshore (anche in aree portuali per docking maintenance veloce),

18

• Studio e sviluppo di metodologie per l'integrazione di (flotte di) Autonomous

Air/Surface/Underwater Vehicles (AxVs) con il sistema nave /sommergibile, inclusa la

progettazione e sviluppo di sistemi avanzati di controllo, supervisione e planning di missione, e di

sistemi di lancio e recupero di UAV/AUV da ASV, navi e sommergibili

• Studio e sviluppo di algoritmi di navigazione, guida e controllo cooperativi per robot mobili

eterogenei e sistemi di manipolazione in presenza di canali di comunicazione incerti, anche in

ambienti operativi con presenza di sistemi controllati da operatori umani.

• Studio e sviluppo di sistemi IoT di localizzazione e comunicazione subacquei, acustici e/o ottici,

integrati con altre tecnologie di misura del moto (es. IMU, Doppler, ecc.) e di comunicazione

(radio, telefonia dati, satellite, ecc.)

• Studio e sviluppo di sensoristica per la caratterizzazione dell'ambiente operativo

• Studio e sviluppo di sistemi innovativi di propulsione integrati con sistemi di produzione,

accumulo e gestione dell'energia green e rinnovabili, basati, ad esempio, su tecnologie fuel cells,

LNG, solare, ecc.

• Studio ed ottimizzazione delle forme idrodinamiche e di materiali innovativi, anche biomimetici

• Progettazione, realizzazione e validazione di sistemi robotici modulari, portabili, riconfigurabili, e

di multi-environment hybrid robots (anche biomimetici)

• Studio e sviluppo di metodologie di controllo di sciami di sistemi multi-robotici multi-ambiente

• Studio e sviluppo di metodologie e algoritmi di controllo, sensing e percezione basate su tecniche

di machine learning.

Stakeholder Registri di classifica e enti normatori, Enti di ricerca/Università, Partner industriali (cantieri navali, impianti e operatori offshore), Marina Militare, Agenzie Regionali Per l'Ambiente.

Tempi Si sono identificati dei risultati di breve, medio e lungo periodo (3, 5 e 10 anni). Tali risultati dovranno essere perseguiti attraverso una serie di progetti di ricerca pluriennali con successivi incrementi degli obiettivi e un raggiungimento progressivo di TRL molto elevati. Tabella 5: Area Tecnologica 4.2 – Robotica Marina - TEMPI

BREVE TERMINE MEDIO


AREA TECNOLOGICA 4.2 - Robotica Marina A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10

Attività 1 – Robotica cooperativa di intervento e sorveglianza/monitoraggio – innovative inspection&intervention robots Attività 2 – Robotica cooperativa di intervento e sorveglianza/monitoraggio – autonomous multi-agent systems for intervention & monitoring

Attività 3 – Strumentazione e sensoristica – prototyping Attività 4 – Strumentazione e sensoristica – robot-integration & field-validation

19

Attività 5 – Sistemi robotici innovativi – proof of concept e validazione in lab Attività 6 – Sistemi robotici innovativi – validazione in ambiente rilevante

Risorse economiche (3-5-10 anni) È ipotizzabile che la taglia media dei progetti debba essere di circa 10-20 M€ per singolo progetto; per ciascuna delle linee (Robotica cooperativa di intervento e sorveglianza/monitoraggio, Strumentazione e sensoristica, Sistemi robotici innovativi) è ragionevole pensare ad almeno 2-4 progetti in un arco temporale di 10 anni. Tabella 6: Area Tecnologica 4.2 – Robotica Marina - COSTI in Milioni di €

BREVE TERMINE MEDIO


AREA TECNOLOGICA 4.2 - Robotica Marina A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10

Attività 1 – Robotica cooperativa di intervento e sorveglianza/monitoraggio – innovative inspection&intervention robots

8 8 8 8 8

Attività 2 – Robotica cooperativa di intervento e sorveglianza/monitoraggio – autonomous multi-agent systems for intervention & monitoring

6 6 6 6 6

Attività 3 – Strumentazione e sensoristica – prototyping 5 5 5 5 5

Attività 4 – Strumentazione e sensoristica – robot-integration & field-validation

4 4 5 6 6

Attività 5 – Sistemi robotici innovativi – proof of concept e validazione in lab

5 5 5 5 5

Attività 6 – Sistemi robotici innovativi – validazione in ambiente rilevante

4 4 5 6 6

Risultati attesi (3-5-10 anni) e relativi indicatori I risultati attesi sono i prodotti (in termini di nuovi sistemi robotici e strumentazione relativa), con TRL progressivamente incrementati come segue:

Ambito Breve Medio Lungo

Robotica cooperativa di intervento, sorveglianza/monitoraggio e sicurezza

TRL 4-5 TRL 5-6 TRL 5-7

Strumentazione e sensoristica TRL 4-5 TRL 5-6 TRL 5-7

Sistemi robotici innovativi TRL 3 TRL 3-4 TRL 4-5

Tabella 7: Area Tecnologica 4.2 - Robotica Marina – RISULTATI ATTESI E RELATIVI INDICATORI

BREVE

TERMINE MEDIO


AREA TECNOLOGICA 4.2 - Robotica Marina


Risultato atteso 1: nuovi concept per ispezione e monitoraggio basata su robot eterogenei

nuove classi prototipali di robot di ispezione e monitoraggio

2

sistema multi-agente di ispezione nave e monitoraggio ambientale

2

20

BREVE

TERMINE MEDIO


AREA TECNOLOGICA 4.2 - Robotica Marina


Risultato atteso 2: nuovi sensori esistemi di comunicazione per robot marini

nuovi prototipi di sensori e sistemi di comunicazione subacquea tra robot e con stazioni di controllo a terra e satellite

6

sensori e sistemi di comunicazione subacquea integrati su robot marini

6

Risultato atteso 3: sistemi robotici di nuova concezione

prototipi di robot di nuova concezione (soft marine robotics)

2

prototipo di sistema a sciame auto-configurante integrato con metodologie di machine learning

1

21

Area Tecnologica 4.3 – Infrastrutture 4.0 L’area tecnologica presenta una maggiore eterogeneità rispetto alle precedenti in quanto abbraccia sotto al tema infrastrutturale gli aspetti portuali e quelli industriali propri del cantiere navale, ambienti diversi ma legati da esigenze comuni sul piano dell’ottimizzazione, della sicurezza e della sostenibilità. La piena applicabilità dei paradigmi di Industria 4.0 fornisce un ulteriore punto di contatto tra le due tematiche affrontate.

Obiettivi

Gli obiettivi della presente linea d’azione sono riassumibili in 2 gruppi principali, a loro volta declinati

in 2 sotto temi:

• Infrastrutture portuali 4.0: proposte progettuali ed innovazioni tecnologiche relative

all’ottimizzazione della gestione delle operazioni nelle aree portuali e alla riduzione

dell’impatto sull’ambiente.

- Smart Port: monitoraggio ed ottimizzazione delle operazioni nelle aree portuali

- Green Port: monitoraggio, sostenibilità e riduzione impatto ambientale nelle aree portuali

• Cantiere 4.0: – proposte progettuali ed innovazioni tecnologiche per un cantiere navale

sicuro, sostenibile, efficiente

- Safety e sostenibilità

- Efficienza

Attività

• Realizzazione di piattaforme digitali intelligenti per il monitoraggio di attività logistico-portuali

nella gestione di merci e persone con gestione di big data provenienti da tecnologie ITS e

sensoristica (Infrastrutture portuali 4.0)

• Definizione di modelli di ottimizzazione degli spazi portuali e della mobilità interna di mezzi, cose

e persone: ottimizzazione, a livello strategico-tattico e a livello tattico-operativo dei processi di

gestione degli spazi portuali e della mobilità interna di mezzi, cose e persone. (Infrastrutture

portuali 4.0)

• Sviluppo di sistemi per l’ottimizzazione dei processi di gestione dei traffici portuali basati sui

parametri che influenzano la performance e la sicurezza della navigazione. (Infrastrutture portuali

4.0)

• Sviluppo di una rete di sensori sottomarina in grado di misurare grandezze inerenti l’ambiente

marino: implementazione di dispositivi e tecnologie per la realizzazione di una rete sottomarina

di nodi sensoriali per la misurazione di grandezze inerenti l'ambiente, i possibili inquinanti e lo

stato delle installazioni a mare. (Infrastrutture portuali 4.0)

• Sviluppo di sistemi di monitoraggio predittivo dell’impatto generato da rumore ed emissioni.

(Infrastrutture portuali 4.0)

22

• Studio di fattibilità di un impianto Small Scale LNG alimentato da fonti di energia rinnovabile.


• Studio di fattibilità volto a comprendere gli impatti tecnico-economici derivanti da un possibile

adeguamento dell’impianto per lo sviluppo dei servizi di tipo Small Scale LNG quali: il reloading di

feeder ship e bettoline e la caricazione di autocisterne/ISO container. (Infrastrutture portuali 4.0)

• Creazione di sistemi osservativi per l’acquisizione dati sullo stato di salute degli ambienti marini

interni e circostanti le aree portuali, considerata azione strumentale alla corretta gestione degli

spazi, delle risorse e dei potenziali conflitti di uso presenti nelle aree costiere. (Infrastrutture

portuali 4.0)

• Realizzazione di microgrid in grado di ottimizzare in modo coordinato generazione e consumo

elettrico: sviluppo di reti smart in grado di assicurare una gestione sostenibile dell’energia

elettrica, ottimizzando in maniera coordinata generazione e consumo elettrico nei porti.


• Studio e realizzazione di soluzioni per la riduzione dell’impatto ambientale generato dalle navi in

area portuale

• Sviluppo di soluzioni e tecnologie a supporto della sicurezza nell’ambiente lavorativo del cantiere,

quali device in grado di monitorare lo stato di salute dei lavoratori. (Cantiere 4.0)

• Sistemi di supporto alle decisioni per la gestione delle emergenze e per le attività di recovery a

seguito di incidenti. . (Cantiere 4.0)

• Studio di nuovi processi di produzione a basso impatto ambientale e progettazione per l’intero

ciclo di vita nell’ottica dell’economia circolare. (Cantiere 4.0)

• Formazione operatori del settore per maggiore sicurezza e sostenibilità. . (Cantiere 4.0)

• Piena applicazione del lean manufacturing in cantiere, finalizzato alla minimizzazione delle

attività senza valore a aggiunto e dei consumi di risorse, con conseguente miglioramento della

sostenibilità ambientale e riduzione dei costi e dei tempi di produzione. (Cantiere 4.0)

• Progettazione e prototipazione di robot collaborativi (cobot) in grado di supportare la produzione

all’interno dei cantieri navali. (Cantiere 4.0)

• Sviluppo di soluzioni per la produzione basate sul paradigma Industria 4.0 con digitalizzazione dei

processi di progettazione e produzione (IoT, sensori smart, monitoraggio delle attività,

simulazioni, mock-up virtuali, additive manufacturing…) (Cantiere 4.0)

Stakeholder

Infrastrutture portuali 4.0 Imprese produttrici di sensoristica avanzata, di sistemi ICT/ITS, di sensori ambientali, di sensori elettronici di potenza, enti di ricerca/università, Autorità di Sistema Portuale, Capitaneria di Porto, Agenzia delle Dogane, Terminalisti portuali, Compagnie di navigazione (foreland), Autotrasportatori (inland) e Compagnie O&G.

Cantiere 4.0 Cantieri navali, Enti di ricerca/Università, Partner industriali

23

Tempi

Si sono identificati dei risultati di breve, medio e lungo periodo (3, 5 e 10 anni). Tali risultati dovranno essere perseguiti attraverso una serie di progetti di ricerca pluriennali con successivi incrementi degli obiettivi e un raggiungimento progressivo di TRL molto elevati.

Tabella 8: Area Tecnologica 4.3 – Infrastrutture 4.0 - TEMPI

BREVE TERMINE MEDIO


AREA TECNOLOGICA 4.3 – Infrastrutture 4.0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10

Attività 1 - Infrastrutture portuali 4.0 - Smart Port - Sviluppo soluzioni e tecnologie per il nuovo porto digitale

Attività 2 - Infrastrutture portuali 4.0 - Smart Port - Verso il porto 4.0

Attività 3 - Infrastrutture portuali 4.0 - Green Port - Sviluppo soluzioni e tecnologie per il Greening portuale

Attività 4 - Infrastrutture portuali 4.0 - Green Port - Applicazioni pilota del paradigma Green Port

Attività 5 - Cantiere 4.0 - Safety & sostenibilità - sviluppo soluzioni e tecnologie per la sicurezza e la sostenibilità ambientale

Attività 6 - Cantiere 4.0 - Safety & sostenibilità - cantiere sicuro a emissioni zero

Attività 7 - Cantiere 4.0 efficienza - Sviluppo soluzioni e tecnologie Industria 4.0 Attività 8 - Cantiere 4.0 efficienza - Piena applicazione di soluzioni innovative Industria 4.0

Risorse economiche (3-5-10 anni)

Per Infrastrutture portuali 4.0 - Smart Port le risorse economiche necessarie stimate sono pari a circa 5 M€, per Infrastrutture portuali 4.0 - Green Port circa 15 M€.

Per Cantiere 4.0 è ipotizzabile che la taglia media dei progetti sia di circa 10 M€ per singolo progetto; per ciascuna delle linee è ragionevole pensare ad almeno 2-3 progetti in un arco temporale di 10 anni.

Tabella 9: Area Tecnologica 4.3 – Infrastrutture 4.0 - COSTI in Milioni di €

BREVE TERMINE MEDIO


AREA TECNOLOGICA 4.3 – Infrastrutture 4.0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10

Attività 1 - Infrastrutture portuali 4.0 - Smart Port - Sviluppo soluzioni e tecnologie per il nuovo porto digitale

1 1 1

Attività 2 - Infrastrutture portuali 4.0 - Smart Port - Verso il porto 4.0

1 1

Attività 3 - Infrastrutture portuali 4.0 - Green Port - Sviluppo soluzioni e tecnologie per il Greening portuale

1 1 1 1,5 1,5

Attività 4 - Infrastrutture portuali 4.0 - Green Port - Applicazioni pilota del paradigma Green Port

2 2 2 2 2

Attività 5 - Cantiere 4.0 - Safety & sostenibilità - sviluppo soluzioni e tecnologie per la sicurezza e la sostenibilità ambientale

2 2 2 3 3

24

Attività 6 - Cantiere 4.0 - Safety & sostenibilità - cantiere sicuro a emissioni zero

3 3 4 4 4

Attività 7 - Cantiere 4.0 efficienza - Sviluppo soluzioni e tecnologie Industria 4.0

3 3 3 3 3

Attività 8 - Cantiere 4.0 efficienza - Piena applicazione di soluzioni innovative Industria 4.0

3 3 3 3 3

Risultati attesi (3-5-10 anni) e relativi indicatori

Infrastrutture portuali 4.0 - Smart Port • Incremento del livello di innovazione del sistema logistico portuale nazionale

(multidimensional index) mediante realizzazione di sistemi prototipali. • Riduzione dei tempi di svolgimento delle operazioni, riduzione dei tempi di non

operatività delle risorse logistiche, incremento della qualità dei servizi, riduzione dei costi, incremento della sicurezza

• Maggiore resilienza infrastrutturale, riduzione dei rischi manutentivi per il personale addetto e riduzione dei costi manutentivi delle banchine portuali e delle altre infrastrutture marine di base.

Infrastrutture portuali 4.0 - Green Port • Con riferimento al sistema di nodi sensoriali verranno considerati quali KPI la numerosità

di tale insieme, la distanza massima tra i nodi, il tempo di latenza della rete • Riduzione di combustibili fossili tradizionali, la riduzione di emissioni nocive dovute alle

navi (quantificabili in emissioni di CO2, SOx, NOx) e riduzione media del rumore irradiato nelle aree portuali di 3dB(A) e dell'impatto chimico del 30% circa.

• Riduzione dei consumi energetici nelle aree portuali

Cantiere 4.0 - Safety e sostenibilità • 10 anni: numero di operai equipaggiati con device che possano monitorare lo stato di

salute e inviare allarmi in automatico 100%

Cantiere 4.0 - Efficienza • 3 anni: incremento di efficienza grazie all’applicazione in cantiere di robot collaborativi

(cobot) pari al 20% • 5 anni: numero di operazioni monitorate da sensori che ne tracciano qualità ed efficienza

60%, numero di supervisori che possano accedere a istruzioni di fabbricazione in digitale 100%

• 10 anni: numero di operazioni monitorate da sensori che ne tracciano qualità ed efficienza 100%, aumento della produttività del 50% grazie all’applicazione dei paradigmi di Industria 4.0

25

Tabella 10: Area Tecnologica 4.3 – Infrastrutture 4.0 - RISULTATI ATTESI E RELATIVI INDICATORI

BREVE TERMINE MEDIO


AREA TECNOLOGICA 4.3 – Infrastrutture 4.0


Risultato atteso 1: Incremento efficienza attività portuali

Riduzione tempi singole attività, riduzione tempi morti

10% 20%

Risulatato atteso 2: Ottimizzazione dell'utilizzo delle risorse

Riduzione costi di processo 5% 10%

Risultato atteso 3: riduzione impatto ambientale in porto

Riduzione COx, NOx, SOx, emissioni sonore, impatto chimico

20% 50%

Risultato atteso 4: Incremento dell'efficienza energetica

riduzione dei consumi energetici nelle aree portuali

20% 50%

Risultato atteso 5: monitoraggio stato di salute dei lavoratori in cantiere navale

Percentuale di attività monitorate

40% 100%

Risultato atteso 6: riduzione impatto ambientale cantiere navale

Riduzione COx, NOx, SOx, emissioni sonore, waste

20%

Risultato atteso 7: Incremento efficienza attività in cantiere navale

Riduzione tempi, riduzione reworking

20% 50%

Risultato atteso 8: monitoraggio digitale delle operazioni

Percentuale di attività monitorate

60% 100%

TRAIETTORIA 4 – Cantieristica e robotica · 2019-07-01 · costruzioni mercantili e militari. ......

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