Presentazione
L'obiettivo formativo del Dottorato di Ricerca in Ingegneria Industriale è preparare una figura in grado sia di condurre autonomamente ricerche applicate, sia di applicare le conoscenze acquisite alle necessità dell'azienda. La figura del Dottore in Ingegneria Industriale nasce dall'esigenza del settore produttivo di coniugare esigenze tecniche nei settori della progettazione e gestione di complessi impianti e sistemi produttivi ed esigenze di ricerca e sviluppo di tecnologie innovative per l'Energia e l'Ambiente. La figura formata avrà probabili sbocchi occupazionali che riguarderanno la progettazione e gestione dei moderni dispositivi, apparati e sistemi e processi elettrici, meccanici e chimici, che riducano le emissioni e rispettino le norme di compatibilità ambientale. La creazione di Centri di Ricerca nel territorio Sardo (CRS4, SARAS Ricerche, EcoTec, Porto Conte Ricerche, Atlantis, ed altri) fornirà una ulteriore possibilità di sbocco lavorativo agli studenti del Dottorato. Società ad alto contenuto tecnologico potranno beneficiare delle conoscenze acquisite dagli allievi del Dottorato. A riprova di quanto sopra detto, si sono avute numerose dichiarazioni di interesse di aziende che operano nel territorio Sardo e Nazionale per la nascita del Dottorato in Ingegneria Industriale, a riprova delle potenzialità che tale formazione può dare per l'inserimento nei settori produttivi di riferimento. Altrettanto importante è il fatto che enti e imprese finanziano il dottorato sia direttamente, tramite l'accensione di borse aggiuntive di Dottorato, sia indirettamente, tramite convenzioni di ricerca con i Dipartimenti afferenti il Dottorato stesso. Questo garantisce che gli addottorandi saranno inseriti in un ambiente strettamente a contatto con la realtà industriale Regionale, Nazionale e Internazionale. La partecipazione dei Dottorandi a problematiche di ricerca applicata ed a stretto contatto con l'Industria, ne permetterà un loro inserimento nel mondo del lavoro, una volta conseguito il titolo.

Gli obiettivi formativi sono differenziati a seconda del profilo specifico.

Il profilo in "Progettazione ottima e controllo di dispositivi elettrici e magnetici e sistemi elettrici per l'energia" è rivolto principalmente a laureati interessati ad approfondire le problematiche più significative relative all'analisi, alla progettazione ed alla gestione dei moderni dispositivi, apparati e sistemi elettrici, nelle molteplici configurazioni e nell'ottica delle diverse applicazioni in cui vengono attualmente impiegati o in cui potranno esserlo nell'immediato futuro. In particolare l'analisi elettromagnetica di un sistema elettrico richiede l'utilizzo di sofisticati metodi matematici e l'ausilio di potenti mezzi di calcolo. E' quindi di particolare interesse l'individuazione di metodi analitici e numerici veloci ed affidabili tra cui, molto diffusi sono i metodi alle differenze finite e agli elementi finiti, i metodi di programmazione non lineare ed euristici, e le reti neurali, per la caratterizzazione e progettazione di dispositivi elettromagnetici, anche in presenza di specifiche progettuali molto stringenti. Un altro aspetto di particolare interesse è lo sviluppo di algoritmi di controllo per gli azionamenti elettrici, i quali sono ormai largamente diffusi in molteplici campi di applicazione: ciò richiede un'approfondita conoscenza dei modelli matematici dei dispositivi costituenti l'azionamento elettrico (macchine elettriche, convertitori elettronici di potenza, sistemi di accumulo,etc.), nonché delle tecniche di controllo più diffuse in letteratura (controllo lineare e non-lineare, ad isteresi, predittivo, etc.). Di conseguenza, in base alla tipologia di applicazione considerata, è possibile sviluppare opportune strategie di controllo al fine di ottimizzare il funzionamento degli azionamenti elettrici, sia in termini di prestazioni dinamiche sia in termini di efficienza energetica. Un altro aspetto di rilevante interesse è la valutazione delle interazioni tra i dispositivi elettromagnetici, ormai largamente impiegati nelle applicazioni industriali. La necessità di tale stima appare chiara se si pensa che i dispositivi debbono soddisfare requisiti di compatibilità elettromagnetica onde evitare interferenze nel loro corretto funzionamento. Ancora più importante appare tale problematica se ci si riferisce agli effetti sull'uomo dovuti sia all'esposizione diretta ai campi elettromagnetici sia agli effetti indiretti causati da malfunzionamento di apparecchiature quali strumenti elettromedicali o apparecchiature a bordo di aeromobili. Molti temi del presente curriculum necessitano di una fase di verifica sperimentale. In tale ambito assume particolare importanza la scelta degli opportuni sistemi e metodi di misura e la loro caratterizzazione metrologica al fine di raggiungere la conformità con gli standard internazionali relativi alle specifiche applicazioni. Infine, considerati i profondi e continui mutamenti apportati dalla liberalizzazione del mercato dell'energia, che hanno aumentato le incertezze legate alla pianificazione dei sistemi elettrici, e la necessità delle società di distribuzione di massimizzare i profitti, garantendo adeguati standard di affidabilità del servizio, nel rispetto delle regole fissate dalle autorità competenti, appare evidente il ruolo centrale della progettazione e della pianificazione ottima secondo criteri tecnico-economici.

Il profilo in "Modellazione, controllo ed ottimizzazione di processi industriali" è rivolto a quei laureati interessati ad approfondire le problematiche più significative relative alla modellazione controllo ed ottimizzazione dei processi industriali. Intendiamo qui per processi industriali, non solo quelli più tradizionalmente vicini all'ingegneria chimica, ma anche quei processi legati all'ambiente, alla trasformazione dell'energia, alla micro-elettronica e all'industria agro/alimentare. In particolare la modellazione di un processo richiede sia la conoscenza dei fenomeni chimico/fisici che ivi avvengono sia l'utilizzo di sofisticate metodologie matematiche per la soluzione del sistema di equazioni algebrico/differenziali, generalmente non lineare. Mentre, sia il controllo che l'ottimizzazione oltre a richiedere la conoscenza dei fenomeni chimico/fisici che ivi avvengono richiedono una capacità di estrazione dei principali fenomeni, capacità necessaria per la semplificazione dei modelli che, dovendo essere utilizzati in tempo reale, devono essere semplici ma rappresentativi del processo. Anche in questo caso è richiesta una approfondita conoscenza delle tecniche, numeriche ed analitiche, necessarie per la soluzione del modello matematico. Risulta quindi di particolare interesse l'individuazione e l'approfondimento di quei metodi analitici, differenze finite, elementi finiti, collocazioni ortogonali e metodi numerici in genere, e di modellazione, euristici e basati su principi primi, che permettano al dottorando di essere in grado di affrontare e risolvere problemi che affronterà sia durante il corso che nella futura attività lavorativa.

Il profilo in "Metodi componenti e sistemi per l'innovazione industriale" intende creare una figura di esperto che unisca alla preparazione tradizionale conseguita con la laurea una capacità di operare in campi fortemente innovativi con capacità di proporre ricerche e attività di sviluppo nei campi tradizionali di competenza dell'ingegneria meccanica. Presupposto fondamentale per il raggiungimento degli obbiettivi dell'attività di formazione è una forte partecipazione delle Aziende, sia per quanto riguarda la presentazione di problematiche applicative che possono costituire il banco di prova per l'attività di ricerca, sia per il possibile inserimento di esperti provenienti dalle Aziende nell'attività formativa. E' importante per quanto precede che una parte dell'attività formativa venga svolta in altre Sedi, con particolare riguardo a Istituzioni in Italia e all'estero che vantino particolare esperienza nei campi di ricerca investigati e alle aziende dove trovino pratica applicazione i risultati delle ricerche compiute. Le attività di ricerca nel settore riguardano, in generale, i sistemi e le tecnologie innovativi per l'Energia e l'Ambiente, e in particolare, i processi di trasformazione industriale dell'energia, dalle fonti primarie fino agli usi finali, e le inerenti implicazioni ambientali, di importanza cruciale per lo sviluppo sostenibile della società moderna. In particolare il profilo riguarderà studi e ricerche su: l'ottimazione funzionale dei sistemi di generazione elettrica e di cogenerazione di energia elettrica e termica; la gassificazione di combustibili problematici con cogenerazione di energia elettrica e di combustibili pregiati; lo sviluppo concettuale di impianti innovativi ad alto rendimento con emissioni di CO2 e di inquinanti da combustione ridotte o nulle; lo sviluppo di tecnologie innovative per l'impiego razionale dell'energia in campo industriale; lo sfruttamento di fonti rinnovabili e assimilate (biomasse e rifiuti) con sistemi innovativi ad alta efficienza e a ridotto impatto ambientale. Inoltre, le attività di ricerca nel settore Macchine a Fluido riguardano, in generale, tutte le problematiche termodinamiche, fluidodinamiche, energetiche, ecologiche e tecnologiche concernenti il progetto e la verifica delle macchine a fluido motrici e operatrici, dinamiche e volumetriche. In particolare il profilo riguarderà studi e ricerche su: la fluidodinamica delle turbomacchine; la dinamica, la regolazione e il controllo delle macchine sia con riferimento ai singoli componenti che ai sistemi complessi; le tecnologie per lo sfruttamento delle fonti energetiche rinnovabili.