Metodo SPIM: a Torino, l’Istituto 4.0 che riproduce una Fabbrica Digitale

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La Fondazione ITS per la Mobilità Sostenibile Aerospazio/Meccatronica per il Piemonte nasce a Torino nel 2010 su precisa indicazione e forte volontà del gruppo Finmeccanica e delle associazioni datoriali Unione Industriale Torino, A.M.M.A. – Aziende Meccaniche Meccatroniche Associate, AIN-Associazione Industriali di Novara oltre che prestigiose Istituzioni Scolastiche, Universitarie ed Agenzie Formative.

“Il continuo confronto con il contesto produttivo locale e l’eccellenza formativa decretano il successo della nostra Fondazione; tanto che, quest’anno il nostro corso ‘Meccatronica per l’Aerospazio’ si è aggiudicato il primo posto come miglior percorso di studi post diploma su 260 corsi ITS in Italia” spiega Stefano Serra, Presidente della Fondazione ITS Mobilità Sostenibile Aerospazio/Meccatronica del Piemonte, Amministratore Delegato e Direttore Generale, Chief Executive Officer & Managing Director – Amministratore Delegato e Direttore Generale di Teseo SpA – EES Clemessy Italy, Presidente AMMA (Aziende Meccaniche Meccatroniche Associate), Vice Presidente Federmeccanica, Vice Presidente Unione Industriali Torino. Il premio conferito alla Fondazione è il risultato dell’attività di monitoraggio e valutazione dei percorsi ITS a cura di INDIRE (Ente di Ricerca del Ministero dell’Istruzione), che nel 2022 ha preso in considerazione i percorsi terminati nel 2020.

L’ITS Mobilità Sostenibile – Aerospazio/Meccatronica del Piemonte svolge prevalentemente attività di formazione professionale terziaria nell’area delle tecnologie applicate ai processi industriali, sulla base di una pianificazione delle attività strettamente correlate ai bisogni formativi provenienti dalle strutture produttive locali. “Nelle nostre aule laboratorio, formazione e lavoro si incontrano” spiega Sigfrido Pilone, Direttore della Fondazione ITS e aggiunge: “Le azioni formative sono caratterizzate da percorsi integrati tra teoria, realizzata con l’intervento di tecnici qualificati provenienti dalle aziende del territorio, e attività pratica svolta in laboratori dotati di attrezzature normalmente utilizzate nelle realtà operative e/o attraverso le attività di Apprendistato Alta Formazione o stage aziendali”.

La qualità della didattica e della metodologia formativa, unita alla competenza del personale docente – professionisti, tecnici ed esperti provenienti da aziende, poli di innovazione e Università – garantisce un fattore distintivo. Altro elemento chiave di questo ITS piemontese è la possibilità di offrire agli studenti macchinari, attrezzature e laboratori, con postazioni dedicate e ad uso individuale, al passo con la trasformazione tecnologica e digitale, ed identici a quelli che troveranno poi presso le aziende.

Come specifica Luisa Cornero, Direttore dei Corsi ITS della Fondazione del Piemonte in ambito Meccatronica e Aerospazio: “La nostra mission è erogare percorsi formativi di Alta Specializzazione Tecnica. Dobbiamo garantire agli studenti che frequentano i nostri bienni un successo formativo altissimo, basato su standard tecnici elevati che sono propri del profilo del Tecnico Superiore”. La progettazione dei percorsi di apprendimento, l’erogazione dei corsi ed il processo di valutazione costituiscono le principali fasi dell’attività formativa realizzata in conformità al sistema di certificazione previsto dall’ accreditamento regionale.

ITS Mobilità Sostenibile – Aerospazio/Meccatronica: i numeri

• Dal 2010, oltre 40 percorsi formativi avviati e più di 400 studenti diplomati;
• 98% di occupazione a fine corso, in ambiti coerenti con il percorso frequentato.
• Obiettivo: accogliere tutti gli studenti che sono motivati ad accedere ai percorsi formativi della Fondazione, senza limiti di accesso, considerando che le richieste annuali sono il 100% in più di quelle accettate annualmente.
• Monitoraggio INDIRE 2022: primo in classifica, per la seconda volta, su 260 ITS partecipanti con un indice di efficacia del percorso del 99,31%.
• Il “Metodo SPIM” nasce grazie all’importante collaborazione tra Fondazione ITS Mobilità Sostenibile – Aerospazio/Meccatronica del Piemonte e Siemens Italia.

La sfida: definire una metodologia didattica disruptive in grado di formare i meccatronici di domani

La meccatronica è la disciplina che nasce dall’integrazione tra meccanica ed elettronica al fine di progettare, sviluppare e controllare sistemi e processi a elevato grado di automazione e integrazione. Il punto di forza del meccatronico è quindi la capacità di integrare in modo intelligente meccanica, elettronica, automazione e ICT.

Partendo da questa premessa, la Fondazione ha impostato la propria challenge, in stretta collaborazione con i professionisti di Siemens. Sviluppare una metodologia fortemente innovativa, in grado di ridefinire il modello didattico mainstream, contribuendo concretamente a formare la figura del meccatronico del futuro: questa è stata la sfida della Fondazione ITS Mobilità Sostenibile – Aerospazio/Meccatronica del Piemonte.

“Per essere realmente efficace, e in un certo senso ‘disruptive’, una metodologia didattica deve assicurare una parte teorica e una parte esperienziale unica nel suo genere, attraverso la quale gli studenti possano sperimentare in prima persona il metodo, per poi parallelamente costruirsi la competenza specifica” precisa Fabrizio Colladon.

Soluzione/Portfolio: grazie al “Metodo SPIM” cresce la densità formativa

Il “Metodo SPIM” nasce dalla decennale esperienza della Fondazione con le imprese attive a livello nazionale nel settore meccatronico. L’acronimo “SPIM”, che sta per “Sviluppo Progettazione Impianti Meccatronici” è stato coniato da Claudio Piviotti, Responsabile delle Tecnologie e dell’Innovazione per la Fondazione, per indicare un nuovo approccio didattico, attraverso la messa a terra di una metodologia integrata di processi.

La formazione parte da una fase iniziale di “Concept” per poi giungere, dopo vari step, a una finale di “Messa in servizio dell’impianto”, tutto in digitale. Infatti, ciò significa poter disporre di una simulazione dell’impianto ben prima che esso venga realizzato. La possibilità di fruire di un modello integrato di Digital Twin, o gemello digitale, permette agli studenti di impostare e valutare i comportamenti dell’impianto fisico partendo da un prototipo digitale. Gli studenti possono studiare in tempo reale soluzioni meglio ottimizzate, formandosi una visione più ampia e di sistema sul processo meccatronico e industriale.

Questo approccio didattico, con sistema modulare, consente loro di acquisire competenze trasversali fondamentali come la capacità di ricercare, filtrare e gestire dati, informazioni e contenuti digitali; interagire, promuovendo processi collaborativi; attivare iniziative di self empowerment in ambito digitale; e, infine, comprendere l’importanza della security e della privacy dati in ambito informatico. Inoltre, grazie al “Metodo SPIM” e all’uso di tecnologie Virtual, Augmented e Mixed Reality, gli studenti comprendono quanto il content (know-how) sia imprescindibile dal context (ambiente circostante).

Prima della definizione del “Metodo SPIM”, la Fondazione ITS Mobilità sostenibile – Aerospazio/Meccatronica del Piemonte proponeva alcune delle fasi di questo nuovo approccio ma lo faceva in maniera meno strutturata e completa. “Oggi” ci racconta Piviotti “grazie a questa rinnovata metodologia, è possibile aumentare la densità formativa del singolo studente, con un abbattimento sostanziale dei tempi di formazione su argomenti e attività tecnologiche. Si agisce così sulla curva di interesse dello studente e si ovvia, di conseguenza, all’impossibilità di accrescerne la curva di apprendimento (specifica, limitata e a sé per ciascuno)”.

Grazie al “Metodo SPIM” e all’uso di tecnologie Virtual, Augmented e Mixed Reality, gli studenti comprendono quanto il content (know-how) sia imprescindibile dal context (ambiente circostante)

“Metodo SPIM”: in sintesi

• I Corsi ITS della Fondazione ITS Mobilità sostenibile – Aerospazio/Meccatronica del Piemonte sono interamente gratuiti, poiché realizzati tramite la Regione Piemonte e finanziati dal Fondo Sociale Europeo con il contributo del Ministero dell’Istruzione.
• Biennio di formazione con sistema modulare;
• Diploma ministeriale di Tecnico Superiore (V livello del Quadro europeo delle qualifiche – European Qualification Framework) a garanzia di un riconoscimento delle competenze a livello europeo;
• Europass: “Certificato di Competenze Meccatroniche” con punteggio di valutazione sulle diverse unità formative seguite durante il biennio;
• 5 locali: centrale e digital grid, automazione e assemblaggio elettrotecnico, componentistica meccanica, produzione e collaudo, realtà virtuale con fasi gestite da remoto come la manutenzione;
• 5 moduli: progettazione meccanica, automazione, virtual reality, virtual commissioning più reality, continous improvement;
• 800 ore complessive: plan, do, check, act;
• Con il “Metodo SPIM” si riducono del 40% i tempi di formazione degli studenti, garantendo comunque un alto successo formativo e di apprendimento di competenze tecniche specialistiche.
• Ambiente full Siemens.

Il processo: dal concept alla messa in servizio dell’impianto

Come esempio di applicazione, in accordo con lo staff tecnico di Siemens, il corpo docenti a capo del progetto ha scelto di far realizzare agli studenti un sistema di trasporto a nastro, per la movimentazione di semilavorati, passando attraverso varie fasi didattiche basate sui software Siemens come Tecnomatix Plant Simulation, NX MCD, TIA Portal, WinCC e SIMIT

La necessità di realizzare un sistema meccatronico parte dalla fase di definizione del concept che fornisce le linee guida per lo sviluppo e la realizzazione.

Il concept, supportato da strumenti digitali, dialoga con le fasi successive permettendo un’integrazione totale con lo sviluppo del prodotto.

Segue poi la progettazione meccanica: in questa fase avere a disposizione un set completo di strumenti di sviluppo integrati CAD/CAE/CAM, permette di passare dal concept del progetto al modello digitale ed infine alla realizzazione dei componenti, minimizzando gli sforzi e riducendo significativamente la possibilità di propagare errori durante le fasi di trasferimento dei modelli ai reparti di produzione e di approvvigionamento materiali.

Nell’automazione, la perfetta integrazione tra la piattaforma CAD e quella di automazione rende possibile fin da subito, lo sviluppo del software per il PLC e i primi test, mentre parallelamente si procede alla realizzazione degli elementi meccanici.

Mediante un approccio SIL (software in the loop), facendo comunicare il digital twin del nastro trasportatore con il software di automazione si riescono a definire i parametri critici dell’applicazione e impostare il primo set up di valori (nel nostro caso accelerazione e velocita).

Un approccio HIL (hardware in the loop) permette il test dell’impianto elettrico e dei tempi di esecuzione del ciclo di automazione, integrando perfettamente il lato hardware del progetto con il digital twin.

Dal metodo all’applicazione: imparare appassionandosi, in un ambiente full Siemens

Come esempio di applicazione, in accordo con lo staff tecnico di Siemens, il corpo docenti a capo del progetto ha scelto di far realizzare agli studenti un sistema di trasporto a nastro, per la movimentazione di semilavorati, passando attraverso varie fasi didattiche basate sui software Siemens come Tecnomatix Plant Simulation, NX MCD, TIA Portal, WinCC e SIMIT.

Grazie a questo lavoro “sul campo”, gli studenti applicano nei laboratori della Fondazione gli stessi processi che ritroveranno nelle loro future aziende: dal “concept e progettazione meccanica ed elettrica” alla “automazione e virtual commissioning”; dalla “visualizzazione in virtual reality” alla “realizzazione dei componenti e messa in servizio”.

Nello specifico, ecco i passaggi chiave:

• Con il digital twin sviluppato con il “Metodo SPIM”, mediante realtà virtuale immersiva, o visualizzazione in Virtual Reality, gli studenti acquisiscono consapevolezza della funzionalità e integrazione tra processo e ambiente.
• La creazione di componenti con gemello digitale consente di entrare nel dettaglio dei particolari mediante un processo computerizzato CAM, usando macchine ad asportazione di truciolo o tecnologia additiva.
• Dopo la fase di virtual commissionig e aver testato gli elementi di controllo, si procede con la messa in servizio del nastro trasportatore e la verifica delle performance.

La partnership tra Fondazione ITS Mobilità Sostenibile – Aerospazio/Meccatronica e Siemens in Italia

Come racconta Fabrizio Colladon: “Abbiamo cominciato a parlare del progetto con Siemens a fine dicembre 2020 ed è stato di fatto completato nel mese di dicembre del 2021, anche con una fase di formazione dei nostri docenti da parte di Siemens e dei suoi partner”.

“Siemens è un partner strategico e da sempre ci accompagna nello sviluppo di percorsi formativi innovativi, in un vero e proprio percorso di Trasformazione Digitale che richiede una metodologia didattica innovativa, applicabile trasversalmente a tutti i percorsi dell’ITS” precisa la Dott.ssa Luisa Cornero. “Trasformazione Digitale significa non solo tecnologia ma anche cultura e comprensione chiara degli obiettivi possibili”.

“E con il “Metodo SPIM”, supportato dai software Siemens, garantiamo un approccio per processi in grado di integrare e gestire tutte le fasi della progettazione e della realizzazione di componenti e/o impianti attraverso piattaforme informatiche interconnesse e modulari di sviluppo, simulazione, produzione, messa in servizio e validazione”.

“Inoltre” conclude Cornero “abbiamo costruito con Siemens un percorso di “Certificazione delle Competenze Meccatroniche”, scalabile, integrabile e sistematica, che accompagna tutti gli step della formazione erogata applicando la metodologia SPIM. In questo modo, il percorso formativo, supportato con lo SPIM viene reso modulare in modo da potersi adattare, con sequenze componibili, alle curvature dei vari profili dei corsi e consente di emettere una “Certificazione di Competenze Meccatroniche” valide e spendibili su tutto il territorio nazionale ed europeo”.

Rocco Antonio Cataldi, Business Development Professional Siemens, afferma: “Siemens collabora da anni con Fondazione ITS Mobilità Sostenibile Aerospazio/Meccatronica del Piemonte per l’area lavorazioni meccaniche, asportazione di truciolo e automazione in ambito programmazione PLC. La collaborazione è frutto di tanto impegno da entrambe le parti. Impegno che ha portato l’ITS a diventare il luogo ideale dove Mondo Imprenditoriale e Mondo dell’Istruzione si incontrano, creando un vero ponte tra Scuola e Lavoro”.

E questo per vari motivi. Innanzitutto, la didattica proposta dalla Fondazione è studiata a tavolino con un network di aziende partner del progetto, e risponde pertanto perfettamente alle richieste del mondo del lavoro. È un’offerta formativa molto concreta, e di alto livello, supportata da laboratori di ultima generazione, concepiti insieme alle imprese e in grado di far sperimentare ai ragazzi i moduli didattici prima di affrontare il percorso reale dell’Apprendistato Alta Formazione o dello stage. In questo modo, gli studenti costruiscono il proprio futuro in azienda ed entrano nel mondo della meccatronica professionale con una solida e certificata base di partenza.

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