Ingegneria meccatronica e dell'innovazione meccanica del prodotto

Corso di dottorato in

Ingegneria meccatronica e dell'innovazione meccanica del prodotto

Area tematica Scienze matematiche, fisiche, naturali e ingegneristiche

Durata 3 anni

Lingua Inglese

Coordinatore del corso Giulio Timelli

Sito web

Collegio docenti

Il Corso di Dottorato in “Ingegneria Meccatronica e dell'Innovazione Meccanica del Prodotto” risponde alla specifica esigenza di creare un percorso formativo intersettoriale, in grado di fornire competenze per esercitare attività di ricerca di alta qualificazione, sia in ambito accademico che in ambito industriale. Dal punto di vista universitario il carattere multidisciplinare dell'offerta formativa, sostenuta da importanti gruppi di ricerca, permetterà di orientare la formazione scientifica dei dottorandi in diversi ambiti di ricerca scientifica, coerenti con l'attività di ricerca e l'offerta formativa magistrale che caratterizzano il polo universitario di Vicenza.

Approfondimento

Obiettivi del corso

Gli obiettivi formativi del Corso rispondono alla specifica esigenza di creare un percorso formativo intersettoriale, in grado di fornire competenze specialistiche per esercitare attività di ricerca di alta qualificazione, sia in ambito accademico sia in ambito industriale.
Tali obiettivi formativi sono raggiungibili tramite:
1) lo sviluppo di competenze metodologiche di ricerca, quali la capacità di svolgere revisioni strutturate della letteratura scientifica, e di selezionare e applicare le metodologie di ricerca più adeguate in base agli obiettivi dello studio. È fondamentale, in questo senso, continuare a organizzare degli incontri in cui le dottorande e i dottorandi possano presentare i progressi intermedi, ricevendo stimoli e suggerimenti non solo per l'avanzamento scientifico specifico del loro progetto, ma anche dei riscontri circa le metodologie di ricerca adottate e le tecniche di presentazione e comunicazione dei lavori svolti e dei risultati ottenuti.
2) l'apprendimento di soft skills, quali, ad esempio, l'abilità di presentare efficacemente i risultati della ricerca a diverse tipologie di pubblico, sia accademico che industriale, la capacità di ampliare le eventuali prospettive imprenditoriali, rafforzando la fiducia e le competenze necessarie. Attualmente l'offerta formativa è arricchita da diversi corsi volti all'acquisizione di queste abilità, inclusi moduli specifici sull'imprenditorialità e sulla programmazione informatica nelle discipline ingegneristiche, dall'apprendimento di strumenti statistici alla modellizzazione CAD.
3) l'acquisizione e il rafforzamento di competenze disciplinari e trasversali mirate a formare figure professionali capaci di guidare l'innovazione nella progettazione dei componenti (Meccanica dei materiali), delle macchine (Meccatronica) e degli impianti industriali e della catena di sub-fornitura (Logistica). Ci si aspetta che i dottorandi sviluppino abilità nella gestione di progetti complessi a lungo termine e ad alta incertezza, una capacità cruciale in contesti di ricerca e sviluppo avanzati. Questo include la capacità di individuare segnali deboli di tendenze innovative emergenti, anticipando i cambiamenti del mercato e le nuove opportunità tecnologiche.
Dal punto di vista universitario, il carattere multidisciplinare dell'offerta formativa, sostenuta da importanti gruppi di ricerca, riconosciuti a livello nazionale ed internazionale, permette di orientare la formazione scientifica dei dottorandi in diversi ambiti di ricerca. L'eccellenza delle ricerche condotte dai membri del Collegio Docenti è peraltro dimostrata dalla rilevanza della collocazione editoriale delle loro pubblicazioni e dai risultati ottenuti nell'ultima VQR.
Dal punto di vista della ricerca industriale, l'obiettivo è la formazione di figure di eccellenza in grado di sostenere l'innovazione nelle aziende del “Distretto della meccatronica e delle tecnologie meccaniche innovative” del Veneto e del comparto veneto-emiliano della macchina automatica e più in generale dell'industria metalmeccanico-manifatturiera italiana ed europea. Ne sono dimostrazione i periodi di stage presso università ed aziende non italiane. In questi ambiti sono richieste figure di alta qualificazione professionale con competenze trasversali legate alla progettazione dei componenti (meccanica dei materiali), dei sistemi meccatronici, degli impianti e della logistica.

Attività formative

Il Corso di Dottorato è strutturato per integrare in modo profondo multidisciplinarità, interdisciplinarità e transdisciplinarità, essenziali per affrontare le sfide complesse dell'innovazione tecnologica contemporanea. Questo approccio è garantito attraverso diverse strategie formative e di ricerca.
La multidisciplinarità si manifesta nella coesistenza e nell'apporto di diverse discipline, ognuna con la propria metodologia e prospettiva, allo studio di un problema. Nel contesto di questo dottorato, ciò è evidente nella fusione delle aree di ricerca che lo compongono:

-Meccanica: approfondimento della progettazione, analisi e ottimizzazione di sistemi meccanici complessi.
-Elettronica e Automazione: integrazione di sensori, attuatori, sistemi di controllo e intelligenza artificiale per il funzionamento autonomo e intelligente dei prodotti.
-Informatica: sviluppo di algoritmi per il controllo, la simulazione e la gestione dei dati in sistemi meccatronici.
-Materiali: studio e applicazione di materiali innovativi per migliorare le prestazioni e la sostenibilità dei prodotti.
-Impianti industriali e Logistica: ottimizzazione dei processi produttivi, della logistica industriale, visti in un'ottica sistemica.
Le dottorande e i dottorandi, pur specializzandosi in un ambito specifico, acquisiscono una base solida in tutte queste discipline attraverso corsi, seminari e progetti di ricerca che li espongono a diverse metodologie e linguaggi tecnici.
L'interdisciplinarità promuove l'integrazione e lo scambio delle discipline per risolvere problemi complessi che nessuna singola disciplina potrebbe affrontare da sola. Questo si realizza nel dottorato attraverso:
-Progetti di ricerca integrati: molti progetti di tesi di dottorato richiedono la combinazione di conoscenze provenienti da diverse aree.
-Corsi e seminari trasversali: il programma formativo include corsi che fondono discipline diverse, fornendo ai dottorandi strumenti e metodologie che possono essere applicate in vari contesti.
-Collaborazioni interne ed esterne: la collaborazione tra docenti e ricercatori di diverse aree scientifiche all'interno del dipartimento, e con altri dipartimenti o enti di ricerca, favorisce la nascita di sinergie e di approcci integrati.
-Coordinamento e Collegio dei Docenti: la composizione del Collegio dei Docenti include esperti provenienti da diverse aree scientifiche, garantendo un approccio integrato e promuovendo l'integrazione tra i settori di ricerca.
La transdisciplinarità mira a generare una conoscenza nuova e unificata, spesso con un forte orientamento alla soluzione di problemi del mondo reale che coinvolgono anche attori non accademici. Nel dottorato, questo si concretizza in:
-Innovazione del Prodotto: il focus sull'innovazione meccanica del prodotto implica un approccio transdisciplinare, poiché l'innovazione non riguarda solo gli aspetti tecnici, ma anche l'impatto sul mercato, sulla società, sull'ambiente e sull'utente finale.
-Applicazione Industriale e Trasferimento Tecnologico: il dottorato mira a formare figure altamente qualificate sia per l'ambiente accademico che per quello industriale. La collaborazione con aziende e centri di ricerca esterni permette ai dottorandi di confrontarsi con problemi reali e di sviluppare soluzioni innovative che abbiano un impatto diretto sull'industria.
-Sviluppo di Competenze Trasversali: oltre alle competenze tecniche, il corso pone enfasi sullo sviluppo di soft skills.

Linee di ricerca

Le specificità formative del Corso di Dottorato in “Ingegneria Meccatronica e dell'Innovazione Meccanica del Prodotto” riguardano il settore delle imprese produttrici di macchine automatiche e impianti automatizzati e più in generale l'industria metalmeccanica manifatturiera. Le macchine automatiche possono trovare largo impiego in svariati settori merceologici, come l'industria meccanica, del legno, della carta, tessile, packaging, farmaceutica, alimentare, del marmo, ceramica, e numerosi altre. Sono richieste figure di alta qualificazione professionale con competenze trasversali legate alla progettazione dei componenti (Meccanica dei materiali), delle macchine (Meccatronica) degli impianti industriali e della catena di sub-fornitura (Logistica), da cui deriva la strutturazione in tre curricula:

1) Meccanica dei materiali (referente: Prof. Franco Bonollo).
Il curriculum Meccanica dei materiali è focalizzato sulla progettazione del componente della macchina automatica. In relazione agli aspetti teorici caratterizzanti l'attività di formazione, questi potranno riguardare modelli analitici della solidificazione, del trattamenti termici e termo-chimici, delle trasformazioni di fase e della teoria delle dislocazioni. In combinazione o, in alternativa, l'attività teorica per alcuni dottorandi potrà riguardare l'analisi dei campi di tensione e deformazione indotti da intagli, cricche e difetti interni, in presenza di sollecitazioni monoassiali, biassiali e triassiali. Queste competenze di ‘Meccanica strutturale' risulteranno di particolare interesse sia in campo accademico sia in campo industriale, per la verifica dell'affidabilità in servizio di componenti innovativi, per i quali metodologie classiche basate su tensioni ‘strutturali' non possono essere applicate. Per le competenze di tipo numerico, l'attività di formazione riguarderà la simulazione dei processi metallurgici (saldatura, fonderia, acciaieria) con particolare riferimento alle caratteristiche qualitative e tecnologiche dei prodotti e all'ottimizzazione di processo. Il curriculum può essere inquadrato nell'innovazione internazionale del settore che deve abbinare allo sviluppo di materiali e soluzioni progettuali innovative una serie di interventi per massimizzare la qualità dei componenti e il livello di servizio ai clienti. La spinta verso tali figure professionali proviene dal contesto imprenditoriale e si lega al fatto che oggi ogni moderno sistema produttivo, sia esso industriale o del terziario, è impegnato in una realtà di mercato in rapido e continuo cambiamento, con una domanda di beni e servizi sempre più differenziata, personalizzata e sofisticata sul piano qualitativo. Le figure professionali di alta qualificazione che il corso vuole formare sono riconducibili alla multidisciplinarietà dell'iniziativa, tipica del settore della Ingegneria dell'Innovazione del prodotto e delle tecnologie meccaniche innovative. Le persone verranno formate per svolgere attività di ricerca industriale (progettazione, sviluppo, gestione ed integrazione) sulle macchine automatiche con riflessi in aree scientifiche molto diverse tra loro e in genere non comunicanti. Le figure professionali che il corso intende formare potranno ricoprire tutte le funzioni aziendali coinvolte nella catena di fornitura: dal fornitore di parti e componenti all'utente finale.

2) Meccatronica (referente Prof. Paolo Mattavelli).
Le competenze che il curriculum "Meccatronica" permetterà di sviluppare avranno una grande valenza accademica ed industriale: i dottorandi impareranno infatti a sviluppare metodologie avanzate per guidare la progettazione di sistemi meccatronici innovativi. E' d'altra parte noto che la progettazione dei più moderni sistemi meccatronici è un compito molto complesso ed interdisciplinare che impone di adottare una filosofia di integrazione tra tecniche tradizionali e moderne tecnologie nel campo meccanico, elettrico, elettronico ed informatico. Il tutto finalizzato alla massimizzazione delle prestazioni dinamiche, alla riduzione dei costi di produzione ed all'incremento dell'affidabilità dei sistemi. Similmente, la ricerca e la formazione vanno sviluppate affrontando in maniera coerente ed integrata problematiche attinenti a molteplici aree dell'ingegneria industriale e dell'informazione. Solo ricevendo una simile formazione i dottori di ricerca potranno essere messi nella condizione di spendere al meglio il loro titolo in ambito professionale.
Le competenze che il curriculum "Meccatronica" permetterà di sviluppare risponderanno anche all'esigenza, manifestata dal territorio e dal mondo produttivo, di poter disporre di tecnici di altissima qualificazione professionale per fronteggiare e sostenere il processo di innovazione. Ciò permetterà ai futuri dottori di ricerca di trovare sbocchi professionali di grande prestigio anche nelle aziende del territorio che operano nel settore dell'automazione industriale e che hanno dato vita al locale distretto della "Meccatronica e delle tecnologie meccaniche innovative". D'altra parte le aziende produttrici di macchine automatiche rappresentano oggi il fiore all'occhiello non solo dell'industria veneta, ma anche di quella italiana e reggono da anni la concorrenza europea e mondiale per le elevatissime prestazioni raggiunte.

3) Impianti industriali e Logistica (referente Prof. Alessandro Persona).
Il curriculum Impianti Industriali e Logistica nasce dalla constatazione che tutte le aziende produttrici di macchine automatiche e prodotti ad elevato contenuto tecnologico sono accumunate dalla necessità di figure di alta qualificazione professionale con competenze trasversali legate alla progettazione degli impianti industriali, della logistica di stabilimento e del flusso materiali, di Impianti logistici automatizzati, delle reti logistiche; alla progettazione degli imballaggi, ai trasporti e infomobilità di persone e merci, alla manutenzione degli impianti industriali, affidabilità delle macchine e degli impianti, logistica inversa e delle parti di ricambio (Reverse Logistics). Si tratta infatti di contesti in cui si producono beni fortemente personalizzati (ormai gli unici che riescono a sopravvivere in Italia) che oltre alla variabile costo, sempre importante, sono fortemente influenzati dalla variabile tempo, ovvero la capacità di rispondere alle esigenze dei clienti con la massima rapidità. La velocità di risposta è fortemente legata alla logistica dei componenti, dei subassemblati, degli impianti acquistati esternamente o realizzati internamente e alle modalità di trasporto utilizzate. L'inserimento occupazionale dei dottorandi formati nell’ambito del curriculum Logistica riguarda i più svariati settori industriali e la figura professionale è riconducibile a quello di un esperto in grado di operare e di progettare e gestire i sistemi e le attività logistiche in maniera integrata con l'attività progettuale e di ingegnerizzazione dei prodotti e dei processi. Lo scopo è creare sistemi logistici competitivi, sostenibili e resilienti.

Profilo professionale

Il Corso ha alcune specificità formative, riconducibili al settore delle imprese produttrici di macchine automatiche e impianti automatizzati e al settore dell'industria metalmeccanico-manifatturiera. Le aziende produttrici di macchine automatiche, in particolare, rappresentano oggi un'eccellenza dell'industria veneta ed italiana in generale, e reggono da anni la concorrenza internazionale per le elevate prestazioni raggiunte. Questo settore è molto variegato in quanto le macchine automatiche possono trovare impiego in svariati settori merceologici. Appare pertanto evidente la necessità di formare figure di alta qualificazione professionale con competenze trasversali e multidisciplinari, legate alla progettazione dei componenti, delle macchine, degli impianti e della logistica.
Le figure professionali che il corso forma rispondono a questa esigenza, essendo adatte a svolgere attività di ricerca scientifica e industriale caratterizzate dalla multidisciplinarietà tipica del settore della meccatronica e delle innovative tecnologie meccaniche e da una visione sistemica tipica dell'impiantistica industriale. I dottori di ricerca potranno coprire ruoli aziendali lungo tutta la catena di fornitura: dal fornitore di parti e componenti all'utente finale.
Il corso è pienamente coerente con gli sbocchi professionali delle due lauree magistrali presenti a Vicenza: Ingegneria dell'Innovazione del Prodotto e Ingegneria Meccatronica.
Si evidenzia, infine, sia la capacità del percorso di fornire competenze altamente spendibili in contesti professionali eterogenei, sia la profonda solidità scientifica e metodologica del programma, che mira a:
- Preparare figure professionali ad alto contenuto scientifico e tecnologico, capaci di inserirsi efficacemente nei processi di ricerca, sviluppo e applicazione dell'innovazione in ambito industriale e di ricerca.
- Sviluppare competenze critiche, analitiche e progettuali che si rivelano fondamentali tanto nel contesto universitario per la ricerca avanzata, quanto in quello aziendale per l'ideazione e la risoluzione di problemi complessi legati all'ingegneria meccatronica e all'innovazione di prodotto.
- Stimolare l'internazionalizzazione delle carriere delle dottorande e dei dottorandi, rendendoli competitivi su scala globale e preparandoli a operare in un mercato del lavoro sempre più interconnesso e tecnologicamente avanzato.
In un contesto di crescente integrazione tra ricerca pubblica e privata, la distribuzione degli sbocchi occupazionali tende a confermare la coerenza degli obiettivi formativi del dottorato con le esigenze del mercato del lavoro e con le strategie nazionali ed europee di sviluppo della conoscenza e dell'innovazione, in particolare nei settori dell'automazione, della robotica, dei sistemi intelligenti e della manifattura avanzata.