SMART TECHNOLOGIES FOR SUSTAINABLE DESIGN LAB.
Anno accademico e docente
Non hai trovato la Scheda dell'insegnamento riferita a un anno accademico precedente?
Ecco come fare >>
- English course description
- Anno accademico
- 2021/2022
- Docente
- ANDREA SPAGGIARI
- Crediti formativi
- 24
- Periodo didattico
- Primo Semestre
Obiettivi formativi
- Il corso integrato denominato “Smart technologies for sustainable design Lab” è concepito, sia nelle modalità organizzative e di erogazione della didattica che nei contenuti, come un laboratorio progettuale al cui interno vengano fornite le competenze che permettano di integrare le conoscenze di base proprie delle aree formative di provenienza degli studenti, con quelle dell’ingegneria industriale e ICT, in modo da rinforzare le competenze tecniche dei futuri Innovation Designer.
Il corso è articolato in 5 moduli:
• “Smart and sustainable design” (60 ore)
• ”Interactive and smart products engineering” (60 ore)
• “Sustainable engineering” (30 ore)
• “Smart spaces design” (30 ore)
• “ICT for smart products” (60 ore)
In sintesi questo corso integrato ha il compito di fornire competenze, metodi e strumenti per lo sviluppo di soluzioni tecnologiche e processi realizzativi che permettano la concreta fattibilità e sostenibilità di prodotti e servizi innovativi. Ha anche il compito di educare alla valutazione quantitativa del progetto ed al rapporto con le realtà industriali. Le principali competenze acquisite saranno:
- Cultura e metodi del design sostenibile
- Cultura tecnologica su prodotti e servizi.
- Metodologie e tecniche per il design integrato di prodotti e servizi.
- Metodologie e tecniche di 3d modelling, principi di progettazione meccanica, resistenza e proprietà dei materiali, applicazione ingegneristica dei materiali, valutazione quantitativa dello stato di sforzo in sistemi semplici
- Processi industriali innovativi
- Processi industriali sostenibili
- Tecnologie per l'interazione, l'ICT, smart objects, HW/SW di sistemi embedded
Le principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite) saranno:
- organizzazione e gestione del progetto per guidare la progettazione, lo sviluppo e l'integrazione dei servizi / prodotti innovativi nel settore digitale, Iot, industrie creative, manifatturiero avanzato, sviluppo sostenibile,
- Sviluppare l'innovazione di prodotto o di processo in linea con le esigenze di producibilità, durata,
funzioni e dei costi nel processo di innovazione.
- Fare ricerche finalizzate alla selezione, pianificazione e gestione dei processi industriali utili alla produzione di prodotti e servizi innovativi e sostenibili.
- Analizzare ed integrare le tecnologie ICT disponibili per lo sviluppo di prodotti e servizi innovativi utili ed adeguati alle caratteristiche degli utenti
- Progettare considerando bisogni cliente e specifiche dell’utente finale integrando concetti di Design Thinking, QFD e UX design.
- Gestire i processi di innovazione di prodotti e servizi per l'ottenimento dei risultati progettuale, economici ed industriali previsti, nel rispetto della sostenibilità ambientale e sociale. Prerequisiti
- Non sono previsti prerequisiti.
Contenuti del corso
- Il corso prevede 240 ore di didattica, destinate a lezioni frontali, workshop multidisciplinari in team ed esercitazioni.
E’ articolato in 5 moduli:
• “Smart and sustainable design” (60 ore)
• ”Interactive and smart products engineering” (60 ore)
• “Sustainable engineering” (30 ore)
• “Smart spaces design” (30 ore)
• “ICT for smart products” (60 ore)
Di seguito i contenuti principali trattati nei cinque moduli:
“Smart and sustainable design” (60ore)
Argomenti:
1. Eco design e visioni olistiche relative a scenari economici, socio-ambientali e produttivi sostenibili
2. Analisi dei caratteri dell’innovazione per l’ecodesign
3. Approccio sistemico al progetto
4. Design of smart obiects,
5. App design,
6. Big data visualization.
7. Service design
” Interactive and smart products engineering” (60 ore)
Argomenti:
1. Smart Product design and development
1.1. Design fundamentals
1.2. Materials selection
1.3. Advanced and smart materials
2. Multiphysics design
2.1. Basic concept of machine design
2.2. Elements of strength of materials
2.3. Basic design rules
3. Smart conceptual design
3.1. Mission statement
3.2. Customers needs
3.3. Tech Spec: metrics and house of quality
3.4. Concept generation: research methods
3.5 6-3-5 Method
3.6 Internal and External Search Method
3.7 TRIZ
3.8 Contradiction Matrix and basic principles
3.9. Evaluation and selection: screening and scoring matrix
4. System Design
4.1. Product architecture: modularity, integration, duplication
4.2. Architecture definition
4.3. Smart materials integration and mechatronics systems
“Sustainable engineering” (30 ore)
Topics:
1. Sustainable engineering for products and services
1.1. Sustainable development
1.2. Sustainable engineering
1.3. Environmental agreements and protocols
1.4. Environmental impacts assessment
2. Environment deterioration issues
2.1. Mass and energy exploitation
2.2. Pollution of environmental components
2.3. Waste production
2.4. Brownfields and brown-products
3. Environmental compliance
3.1. Renewable energy sources
3.2. Low carbon technologies
“Smart spaces design” (30 ore)
Argomenti:
1. Design environmental system
2. Design performance/requirements
3. Integration and automation in design
4. Indoor Environmental Quality
5. Energy efficiency
6. Accessibility and security
7. Interactive design
8. Design stages
“ICT for smart products” (60 ore)
Argomenti:
1. The Internet of Things: An Overview
1.1. The Technology of the Internet of Things
1.2. Design Principles for Connected Devices
1.3. Affordances
2. Internet Principles
2.1. Internet Communications: An Overview
2.2. The IP Protocol Suite (TCP/IP)
2.3. HTTP, HTTPS and Other Application Layer Protocols
3. Prototyping Embedded Devices
3.1. Electronics
3.2. Sensors
3.3. Actuators
3.4. Embedded Computing Basics
3.5. Microcontrollers
3.6. System-on-Chips
3.7. Choosing the right platform
4. Developing on the Arduino
4.1. Some Notes on the Hardware
4.2. Cases and Extension Boards
4.3. Examples
5. Prototyping Software Online Components
5.1. Libraries and APIs
5.2. Cloud platforms and services
5.3. Custom network protocols Metodi didattici
- Il metodo didattico prevede il ricorso ad una parte di lezioni teoriche per ciascuno dei moduli, accompagnate da progetti in aula sugli argomenti trattati, con revisioni tenute continuativamente dalla docenza; tale articolazione ha lo scopo di accostare operativamente gli studenti ai temi e ai metodi della innovazione design driven. Il tratto comune del corso integrato è che gli studenti saranno guidati ad affrontare un progetto declinato sugli argomenti specifici dei moduli in maniera che le competenze di progettazione strutturata, sostenibile, ambientale e ICT siano via via applicate e contestualizzate. I temi possono essere individuati in collaborazione con un partner esterno, quali enti, aziende, organizzazioni ed ha la caratteristica di costituire un caso-studio realistico. La didattica del laboratorio è pianificata e coordinata dal docente della disciplina caratterizzante in collaborazione con i docenti di ogni modulo, in modo da garantire una proficua interazione tra le discipline ed evitare sovrapposizioni sui temi sviluppati e sovraccarichi didattici.
Le attività di progettazione all’interno del workshop verranno sviluppate da team di studenti che sono divisi in team multidisciplinari sulla base del background culturale. Il partner esterno, se presente, collabora con incontri, visite sul campo, ma soprattutto interagendo con i team nella valutazione delle ipotesi di progetto.
Si prevede anche la possibilità di usufruire di laboratori ed attrezzature che consentano la realizzazione di piccoli prototipi mediante stampa 3D e semplici sistemi informatici embedded come la piattaforma Arduino. Modalità di verifica dell'apprendimento
- L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati. Le prove ex tempore previste hanno il duplice scopo di fornire un’opportunità di sperimentazione dei contenuti delle lezioni e di verifica del livello di apprendimento.
La prova d’esame consisterà in un colloquio sugli argomenti delle lezioni, basato sul materiale prodotto nelle prove ex tempore e sulla valutazione di una relazione progettuale che descriva il contenuto tecnico del lavoro prodotto da ciascuno studente nel workshop progettuale. Si prevede anche una presentazione del lavoro atta a verificare la capacità comunicativa degli studenti.
Si prevede un voto unico per tutti gli insegnamenti del macro-modulo. Testi di riferimento
- • Karl Ulrich, Steven Eppinger, “Product Design and Development” , McGraw-Hill Education, ISBN-10: 0073404772
• Richard Budynas, Keith Nisbett, “Shigley's mechanical engineering design" McGraw-Hill Education, ISBN-10: 0073398209
• R. Mead “The Design of Experiments, Statistical Principles for Practical Applications”, Cambridge University press, 1990.
• Mechatronic Systems, R. Isermann, Springer-Verlag London, 2005, ISBN 978-1-85233-930-2
• Wolfgang Wimmer, Rainer Zust, Ecodesign pilot. Product investigation, learning and optimization tool for sustainable product development, Kluwer Academic Publishers, 2003, pp. 109;
• Kean Yeang, Ecodesign. A manual for ecological design, London, John Wiley, 2006, pp. 499;
• Johnson, A. Gibson, Sustainability in Engineering Design, Academic Press, pp. 442, 2014
• Jadhav Nilesh Y. (2016), Green and Smart Buildings Advanced Technology Options, Springer. ISBN-
• 97898110100028 (Available in handbook and eBook)
• Sinopoli J. (2009), Smart Buildings Systems for Architects, Owners and Builders, Butterworth-Heinemann. ISBN-9781856176538 (Available in handbook and eBook)
• Sinopoli J. (2016), Advanced technology for smart building, Artech House 685, Canton Street Norwood, MA. ISBN-13: 978- 1608078653 (Available in handbook and eBook)
• Embedded System Design; Peter Marwedel, Ed. Springer, 2011, ISBN-10: 9400702566, ISBN-13: 978-9400702561
• “Designing the Internet of Things”, Adrian McEwen and Hakim Cassimally, Wiley ed., ISBN 978-1-118-43062-0
• Victor Papanek, Design for the real world. Human ecology and social change, Londra, Thames & Hudson, 1985;
• Victor Papanek, The green imperative. Ecology and ethics in design and architecture, Londra, Thames & Hudson, 1995;
• System Innovation for Sustainability 1, Tukker, Charter, Vezzoli, Sto and Anderson, Greenleaf Publishing, 2008 [ISBN 978-1-906093-03-07]
• J.E. Gordon (1978) Structures - Or why thinghs don't fall down, Da Capo Press, Isbn-10 0-306-812-83-5
