automazióne

Lessico

sf. [dall'inglese automation, abbreviazione di automatization]. Sostituzione mediante automatismi dell'intervento umano nelle funzioni di servizio, comando e sorveglianza di una macchina e/o nel controllo di un processo.

I livelli di automazione

Un primo livello di automazione si ha rendendo automatico il funzionamento delle singole macchine; livelli successivi si raggiungono con la produzione interamente automatica, nella quale anche la manovra della macchina e il controllo di qualità avvengono automaticamente; con le unità automatiche, costituite da più macchine il cui lavoro è guidato e controllato automaticamente (per esempio, unità automatiche per il montaggio di complesse apparecchiature elettroniche); con i sistemi automatici in cui più fasi del processo produttivo vengono sviluppate in un unico complesso, guidato e controllato automaticamente (per esempio, lavorazione del materiale, imballaggio e immagazzinamento del prodotto); con i reparti automatici in cui il processo produttivo di un intero settore della fabbrica è sviluppato con un sistema automatico; con le fabbriche automatiche in cui l'intera produzione è sviluppata con un sistema automatico (per esempio, in impianti di laminazione dell'acciaio e in raffinerie petrolifere moderne). I compiti riservati all'uomo vanno via via riducendosi (anche se diventano più impegnativi) e consistono essenzialmente nel fornire al sistema le informazioni, nell'esecuzione di compiti non aventi carattere ripetitivo, nella corrispondenza non standardizzata, nei contatti personali con l'esterno (clienti, fornitori) e all'interno (addetti agli altri settori) e in tutte le funzioni che richiedono l'esercizio del potere decisionale a livello elevato. L'automazione può quindi essere identificata con la dinamica degli automatismi consistente nel passaggio da automatismi inferiori (per esempio, telaio automatico) ad automatismi superiori (per esempio, impianto petrolchimico) attuata, oggi, in grandissima misura con l'apporto delle nuove tecniche elettroniche. Il concetto di automazione non può quindi essere ristretto a un particolare grado di automatismo, ma comprende tutto il moderno processo di elevazione di detto grado nei diversi settori. Un automatismo è valutabile di grado zero quando un'operazione è compiuta integralmente dall'uomo (per esempio, trasporto di un peso sulle spalle); si ha invece un automatismo completo quando un'operazione è compiuta integralmente senza l'intervento umano (un automatismo completo è certo una concezione limite in quanto, per lo meno all'inizio, l'intervento dell'uomo è sempre necessario, fosse solo per premere il bottone di messa in marcia del ciclo operativo di una fabbrica completamente automatica). Il grado di automatismo fra i due estremi può essere riferito o all'intervento umano residuo (tanto minore è questo intervento tanto più alto è il grado di automatismo), o a quella parte dell'intervento umano che con l'impiego dell'automatismo stesso viene eliminata o potenziata (tanto maggiore è tale eliminazione o potenziamento, tanto più grande è il grado di automatismo).

Cause ed effetti nello sviluppo dell'automazione

Uno dei principali concetti relativi all'automazione è quello di integrazione, che si riferisce agli automatismi che consentono il passaggio dei materiali fra le diverse macchine in modo automatico; seguendo questo concetto si ottengono i seguenti vantaggi fondamentali: miglior coordinamento delle capacità produttive delle singole macchine ed eliminazione (o contrazione) dei cosiddetti “tempi morti” nell'attività delle macchine e degli operai che vi sono addetti e che derivano da una carenza di tempestività nell'alimentazione delle macchine stesse. Questo concetto è stato notevolmente preminente nell'automazione delle aziende automobilistiche. Altro concetto importante è quello del controllo automatico, intendendo il termine controllo nel senso moderno di comando e/o regolazione. Gli automatismi di controllo consentono di intervenire quando l'azione potrebbe non conseguire lo scopo voluto sia per il modificarsi di condizioni interne al sistema che esegue l'azione, sia per modifiche esterne al sistema (ambientali) e/o per modifiche delle caratteristiche riguardanti il soggetto o l'oggetto verso cui è rivolta l'azione (o per accertamento di caratteristiche diverse da quelle previste). Un esempio è fornito dalle apparecchiature che intervengono per mantenere costante la velocità di macchine elettriche anche in caso di variazioni della tensione e della frequenza dell'energia elettrica erogata dalla rete. Altra causa concreta dello sviluppo dell'automazione è costituita dalla ricerca di possibili mezzi di contrazione dei costi di produzione. A questo proposito, chi considerasse che, parallelamente alla riduzione dei costi, si verifica la riduzione di personale o quanto meno la riduzione delle spese per il personale, nella maggior parte dei casi non sarebbe nel vero. Il vantaggio perseguito con l'automazione deve essere valutato in blocco e consiste nel miglior sfruttamento dell'intera organizzazione aziendale con miglioramenti generali: uno dei fatti più importanti che si verificano parallelamente all'evoluzione dell'automazione in un'azienda è la necessità di razionalizzare e potenziare l'attività di manutenzione nell'intera azienda. L'automazione provoca anche altri fenomeni nuovi e, data l'interazione tra tutti gli eventi aziendali, il considerare la riduzione dei costi sotto un profilo settoriale può portare a situazioni di disagio nell'intero complesso. In ogni caso c'è sempre una spinta che deriva da motivi economici per cui l'automazione deve essere controllata da precisi calcoli economici anche se può sembrare che lo stimolo sia esclusivamente tecnico. Una buona conoscenza dei fatti aziendali e dei reciproci condizionamenti che li legano permette di potenziare l'automazione nel settore specifico, in forma coerente con il principio fondamentale economico che prevede che ogni azione intrapresa in campo aziendale debba concorrere all'ottimizzazione del bilancio economico. L'automazione può essere vista nell'ambito di un'azienda e al di fuori di essa; nell'interno di un'azienda non si limita nell'azione ai reparti produttivi, ma investe tutti i settori aziendali, quali i magazzini (mezzi di sollevamento e trasporto), gli uffici tecnici (mezzi di calcolo e disegno), gli uffici e laboratori per studi e ricerche (mezzi di rilevazione, di studio e di ricerca da questi impiegati), i servizi amministrativi per tutti gli automatismi che facilitano i rispettivi compiti. Al di fuori dell'azienda si ricordano i rapporti fra l'automazione e la ricerca operativa, l'automazione del lavoro intellettuale nella ricerca scientifica e tecnica, ecc. Il rapporto fra ricerca operativa e automazione è duplice: il primo aspetto riguarda il contributo alla ricerca operativa di uno dei più alti automatismi, il calcolatore elettronico, in quanto, nella maggior parte dei casi, la ricerca operativa non può essere efficace senza l'ausilio di un sistema di elaborazione adatto; e il secondo riguarda il contributo che la ricerca operativa può dare all'automazione per la sua possibilità di proporre soluzioni al complesso problema della definizione dell'equilibrio di tutti gli elementi della gestione aziendale, alle cui successive ottimizzazioni si può tentare di avvicinarsi solo con il ricorso ai metodi della ricerca operativa stessa, in particolare quando l'automazione del settore è molto avanzata. L'automazione del lavoro intellettuale, ormai ampiamente usata, consiste nell'orientamento verso gli automatismi che aiutano nel reperimento del materiale (per esempio, schede perforate), nella visualizzazione automatica del materiale, nei riassunti schematici di testi, nella lettura automatica della scrittura, nell'elaborazione del testo letto per trarne sintesi logiche.

Campi d'applicazione

L'elemento fondamentale per quanto concerne l'automazione è oggi il sempre crescente ampliarsi dei suoi campi di applicazione: si è passati, infatti, dal campo strettamente industriale a quello delle telecomunicazioni prima, dei trasporti e dei servizi poi. In questi ultimi settori il processo di automazione è andato crescendo tanto da sostituirsi completamente, in alcuni casi, a sistemi anche sofisticati di tipo meccanico: ne sono esempi i sistemi di controllo della circolazione del traffico ferroviario, i metodi di distribuzione dell'energia elettrica e anche di conduzione delle stesse centrali. Nel campo dei servizi crescente sviluppo hanno i centri di studio per l'organizzazione aziendale che, valendosi di programmi definiti mediante elaboratori, cercano di ottimizzare il funzionamento complessivo dell'azienda non solo programmandone le attività dei vari uffici e/o officine in modo coordinato, ma anche suggerendo l'automazione di alcuni e/o tutti i settori anche se questi non svolgono un'attività industriale (per esempio uffici commerciali e amministrativi, magazzini, manutenzione, ecc.). Altri servizi nei quali l'automazione si sta sempre più affermando sono quelli di pubblica utilità quali le poste, i centri di rilevazione ed elaborazione dati statistici, gli uffici fiscali, i centri informazione per dogana e pubblica sicurezza, gli archivi giudiziari, gli schedari delle biblioteche, gli uffici anagrafici, e gli schedari sanitari degli enti locali, ecc. Ciascuno di questi servizi dispone di uno o più elaboratori centrali, le cui memorie sono in grado di immagazzinare milioni di dati e di classificare, ordinare, reperire e trasmettere informazioni secondo quanto richiesto dai programmatori. I singoli uffici decentrati dispongono di terminali dai quali sono inviate o ai quali giungono tutte le informazioni relative al servizio stesso; i terminali sono per lo più attrezzati con stampanti in grado di “scrivere” in chiaro il documento richiesto; in vari Paesi, inoltre, si è esteso l'uso di microelaboratori collegati all'unità centrale in grado di consentire una certa autonomia operativa all'ufficio decentrato, in analogia con quanto avviene per la produzione industriale. Ciò consente una notevole flessibilità nell'uso dell'automazione, importante soprattutto in campo industriale dove i complessi per la produzione in piccole serie non potrebbero sostenere i costi dell'impianto se non, appunto, automatizzato in modo sufficientemente elastico. In questi casi si ricorre a unità automatiche che hanno la possibilità di lavorare particolari diversi nella forma, alcune volte anche contemporaneamente, e congegnate in modo da rendere nulle o molto modeste le modifiche di impostazione degli impianti esistenti. Un aspetto molto attuale dell'automazione, e che le ha dato un notevole incremento, è il diffondersi dell'impiego degli elaboratori di processo nei cicli produttivi. La rapidità di elaborazione e di consultazione dei dati di tali macchine permette un costante controllo di produzione a retroazione. Gli impianti computerizzati dispongono di una sezione “intelligente” in grado di effettuare l'elaborazione dei dati che vengono rilevati sul prodotto finito a valle del processo produttivo e di intervenire sull'impianto in maniera opportuna, a monte del processo, per mantenere le qualità della produzione entro determinati limiti, detti di riferimento, memorizzati in precedenza nello stesso elaboratore. Tale sistema consente, inoltre, di elaborare più dati in entrata e di intervenire automaticamente su più attuatori contemporaneamente, per cui è possibile un ulteriore ampliamento delle possibilità dell'impianto. L'automazione così concepita comporta un notevole vantaggio perché permette di utilizzare materie prime di qualità variabile, naturalmente entro certi limiti, che a loro volta dipendono dalla possibilità di regolazione dell'impianto. Inoltre è notevolmente facilitata la possibilità di corrispondere alle esigenze di mercato per quanto riguarda la qualità; infatti, se si rende necessario, la qualità del prodotto può essere resa più rigorosa (entro certi limiti di convenienza) semplicemente intensificando l'azione di controllo dell'elaboratore (restringendo i limiti di riferimento), ferma restando tutta l'impiantistica. Un'altra recente applicazione dell'automazione riguarda la conduzione di impianti che simulano l'utenza delle macchine, così da verificarne l'affidabilità (per esempio, materiale ferroviario). Sia che si preveda un ripetuto ciclo di prove per un solo particolare, sia che si effettui un controllo globale, l'elaboratore pilota gli attuatori nella successione e nei tempi voluti e controlla i parametri più significativi con i valori appositamente pre-impostati; se i dati misurati rispettano i limiti impostati, la prova continua, in caso contrario cessa automaticamente. Quando gli impianti sono numerosi l'elaboratore può non riuscire a controllarli in maniera soddisfacente; inoltre è piuttosto rischioso affidare una serie di impianti a una sola unità d'elaborazione, perché, qualora questa incorra in un'avaria, il funzionamento di tutti gli impianti rimane pericolosamente alterato. L'orientamento attuale prevede di munire gli impianti di una rete formata da una serie di microcalcolatori e microelaboratori collegati fra loro e a loro volta a una o più unità centrali. Le unità piccole pilotano ogni singolo impianto autonomamente e si avvalgono dell'unità centrale solo per alcune elaborazioni o memorizzazioni di dati o programmi o parte di questi, che la loro limitata capacità non è in grado di compiere o conservare. Così facendo si sgrava l'unità centrale dai lavori di routine aumentandone la possibilità di controllo e rendendo l'impianto automatizzato meno vulnerabile verso eventuali avarie temporanee. Anche l'automazione che riguarda le macchine utensili ha operato un cambiamento radicale nel modo di lavorare delle stesse: si è passati infatti dalla lavorazione per mezzo di maschere alla computerizzazione o al controllo numerico (vedi macchina).

Principi teorici dell'automazione

Un sistema automatico si fonda su quattro elementi costitutivi: la fonte di energia per svolgere una data azione; il controllo automatico per mantenere parametri definiti del processo a valori prefissati; la programmazione delle operazioni; una certa capacità decisionale. La fonte di energia è, nella maggior parte (se non nella totalità) dei casi, l'energia elettrica, per ragioni di versatilità e pulizia. Essa svolge sia azioni di trasferimento e posizionamento sia azioni di trasformazione, che vanno dalla piegatura e dallo stampaggio dei metalli e della plastica alla gestione dell'informazione in un sistema computerizzato. Il controllo mantiene una o più variabili di uscita del processo di lavorazione entro condizioni prefissate e agisce su variabili di ingresso al processo stesso per assicurare che ben definiti parametri di riferimento si mantengano ai valori prefissati. Il controllo viene spesso realizzato utilizzando le informazioni in uscita per regolare le variabili di ingresso, ossia mediante la retroazione dell'uscita sull'ingresso. Le misure per rilevare la condizione del processo rispetto a tali parametri e gli attuatori (motori, valvole, ruote dentate, pistoni, ecc.) per influenzare la variabile controllata sono gli elementi impiegati dal sistema di controllo per regolare il processo. La programmazione della macchina e del sistema è il terzo elemento che riguarda un notevole numero di comandi, variabili in rapporto al tipo di produzione. Per esempio nel controllo di un robot il programma indica la sequenza dettagliata dei movimenti del braccio per raggiungere una determinata posizione; il sistema di controllo provvederà a eseguire il movimento e a verificare la posizione raggiunta. Il quarto elemento, la capacità di prendere decisioni per correggere errori di produzione, per assicurare la sicurezza delle operazioni, per ottimizzare il processo e per interagire con gli uomini caratterizza i sistemi di automazione più avanzati. Il bancomat che riceve istruzioni dal cliente e prende le decisioni conseguenti è un sistema molto semplice di questo tipo.

L'evoluzione dell'automazione

I sistemi adottati per automatizzare la produzione sono diversi e la scelta è condizionata non tanto dalle dimensioni dell'azienda, quanto dal tipo di prodotto fabbricato e, soprattutto, dal costo di installazione del sistema stesso, che cresce proporzionalmente alle sue dimensioni e complessità. Il più diffuso, perché meno articolato e quindi più economico, è quello della produzione assistita da calcolatore (CAM). Grazie all'integrazione con il sistema CAD, questo sistema riesce a progettare e calcolare le varie fasi di lavorazione, determinando anche quali devono essere le linee di produzione, dove e come installare le macchine operatrici e di che tipo devono essere. Poiché può essere integrato con l'automazione d'ufficio, permette anche di provvedere alla gestione degli approvvigionamenti delle materie prime e delle scorte, nonché alla programmazione delle risorse produttive e al controllo dei costi di produzione. Il CAM è il sistema più diffuso nelle piccole e medie aziende meccaniche, elettromeccaniche ed elettroniche la cui produzione non deve cambiare tipologia di frequente. Viene adottato anche nelle industrie chimiche e metallurgiche primarie, caratterizzate da cicli standardizzati di produzione e dotate di impianti di produzione dal costo assai elevato, che richiedono solo modifiche marginali e in tempi piuttosto lunghi. Assai più impegnativo sotto il profilo economico risulta invece il sistema flessibile di produzione o FMS (Flexible Manufacturing System), che richiede non solo macchine utensili a controllo numerico e robotizzate, ma anche sistemi automatizzati per la movimentazione dei pezzi, per il loro trasporto e per l'immagazzinamento dei materiali e dei prodotti finiti. Ciò comporta l'impiego di numerosi calcolatori strutturati secondo un sistema “a cascata”, dove quelli di controllo e coordinamento dei microelaboratori delle singole macchine di ciascun reparto trasmettono e ricevono informazioni dai calcolatori di settore, i quali a loro volta fanno capo a un elaboratore centrale, che gestisce le informazioni, le coordina in base alla programmazione inserita nella sua memoria, verifica il processo e trasmette gli ordini operativi ai calcolatori sottoposti. Qualora si verifichino anomalie, queste vengono segnalate ai tecnici della sala di controllo, in modo che gli addetti ai settori interessati possano intervenire tempestivamente. Se una macchina si rompe, al fine di non fermare la produzione il calcolatore centrale interviene per riprogrammare il percorso di lavorazione che i vari pezzi devono compiere tra le macchine operatrici, escludendo quella danneggiata e dirottando i pezzi ad altre macchine. Poiché i sistemi FMS richiedono che i pezzi in lavorazione abbiano dimensioni, forma e tolleranze di lavorazione molto simili e soprattutto che siano costruiti tutti con lo stesso materiale, la flessibilità risulta relativa. Livelli di flessibilità molto più elevati sono consentiti dai sistemi di produzione computerizzata integrata o CIM (Computer Integrated Manufacturing) che si avvalgono sia dei metodi CAD sia dei progressi della telematica. In tali sistemi l'elaboratore centrale controlla una rete di calcolatori come nei sistemi FMS, ma di tipo assai più sofisticato. Ogni calcolatore di settore comunica con l'elaboratore mediante una rete basata su cavi a fibre ottiche e comprendente eventualmente collegamenti via satellite con altri elaboratori dello stesso gruppo industriale e con banche dati internazionali. È sufficiente che i progettisti modifichino i dati o ne aggiungano di nuovi alla memoria dell'elaboratore perché questo sia in grado di cambiare il proprio programma di lavoro; il CIM quindi consente agevolmente di “riprogrammare” i cicli operativi di ciascun settore senza dover modificare tutto il sistema. L'introduzione dei sistemi CIM, di robot sempre più perfezionati e di nuove generazioni di calcolatori ha aperto la strada alla realizzazione della fabbrica completamente automatizzata (unmanned factory), nella quale la presenza dell'uomo è limitata ad alcune funzioni di progettazione, supervisione e manutenzione, oltre a quelle di ideazione e decisione. Con i sistemi CIM verticali è possibile demandare a un solo elaboratore, di capacità e potenza adeguate, anche molte delle funzioni organizzative e decisionali del settore amministrativo dell'azienda. I progettisti, i tecnici specializzati e gli esperti di mercato inseriscono nell'elaboratore tutti i dati necessari per definire e produrre un determinato manufatto. In base a uno o più programmi altamente sofisticati, l'elaboratore provvede alla stesura, utilizzando sistemi CAD, del progetto secondo possibili versioni, fornendo anche i dati per l'effettuazione del processo lavorativo e quelli relativi ai costi parziali e totali di ciascuna opzione. Le versioni tengono conto delle ricerche di mercato per ottenere un manufatto che risponda alla media delle richieste, ma che si discosti da quelli simili già in commercio, pur mantenendo i costi entro i limiti più bassi possibili. È per questo motivo che l'aspetto e le funzioni di tutti i prodotti di un certo tipo si discostano ben poco tra loro, a eccezione dei prototipi e delle novità originali veramente tali. Una volta corretto e perfezionato il progetto scelto, e approvata la produzione da parte dei vertici decisionali, l'elaboratore è in grado di operare senza che intervenga ogni volta l'uomo. È sufficiente trasmettergli l'ordine di “mettersi al lavoro” ed esso sarà in grado di organizzare la produzione fin nei minimi particolari. L'elaboratore centrale ha la possibilità di dialogare con tutti i calcolatori di settore dello stabilimento, ai quali impartisce gli ordini relativi all'esecuzione di ogni ciclo di produzione e le eventuali modificazioni di programma, fornendo loro tutti i dati necessari perché intervengano per riprogrammare i microelaboratori delle singole unità operatrici. Ciò risulta molto vantaggioso, soprattutto per le piccole e medie industrie impegnate nella produzione di manufatti che esigono ripetute piccole modifiche per adattarsi al variare delle richieste di mercato. La fabbrica del tutto automatizzata appartiene ancora al futuro, anche se nel campo della produzione di alimenti inscatolati, di manufatti elettronici, di alcuni prodotti chimici (soprattutto petrolchimici) e di vari componenti industriali, l'automazione sia già molto avanzata. Per la realizzazione di vere e proprie fabbriche completamente automatizzate occorrerà attendere la disponibilità di robot industriali altamente perfezionati, lasciando alle macchine a controllo numerico solo alcune delle più semplici lavorazioni di routine.

I robot

A metà degli anni Novanta erano in funzione nel mondo circa 650.000 robot (20.000 in Italia), anche se la massima parte era rappresentata da sistemi di automazione come braccia meccaniche “intelligenti” impiegate nelle fabbriche automobilistiche e in quelle di microelettronica oppure mezzi semoventi utilizzati in impianti chimici e nucleari. Queste apparecchiature svolgono compiti come saldare, verniciare, assemblare motori, collocare chips nei circuiti, oppure compiono ispezioni e controlli in ambienti ostili per l'uomo perché altamente radioattivi, pervasi da gas tossici o a rischio di esplosione per sospetti attentati terroristici. L'Italia è al quinto posto nel mondo per numero di robot in attività, superata soltanto da Giappone, Russia, U.S.A. e Germania. È anche tra le nazioni più avanzate nella costruzione di sistemi robotizzati industriali e di bracci manipolatori “raffinati”, come per esempio i robot che assemblano automobili, i robot telemanipolatori per impieghi in centrali nucleari, gli automi cingolati antiterrorismo che prelevano oggetti pericolosi da sospette autobombe. Una realizzazione italiana tra le più recenti è il cosiddetto Agrobot, un sistema automatico per la raccolta di frutta e ortaggi, sviluppato dal Politecnico di Torino e dal Centro di robotica agricola e ambientale dell'Università di Genova nell'ambito del progetto finalizzato “Robotica” del Consiglio Nazionale delle Ricerche. Agrobot è dotato di una mano con tre dita, di un sistema di visione basato su telecamera e computer e di quattro ruote per muoversi nell'orto. Un sistema di elaborazione dell'immagine gli permette di riconoscere soltanto la frutta adatta a essere colta. Il controllo della presa si avvale di polpastrelli sensibili con trasduttori di pressione che permettono di prelevare il frutto esercitando soltanto la forza necessaria a staccarlo dalla pianta, senza schiacciarlo. L'operazione si basa su un movimento torsionale e uno di trazione. § Prospettive di ricerca. In Giappone e negli U.S.A. sono stati messi a punto prototipi di robot in grado di svolgere compiti particolari e sofisticati nel settore dei servizi. Alla Waseda University di Tōkyō è stato realizzato il Wabot 2, un robot che sa suonare il pianoforte: le sue mani hanno 21 gradi di libertà, ogni dito 4 gradi; le sue articolazioni sono controllate da 80 microprocessori sistemati secondo sequenze gerarchiche, come avviene nell'uomo per il controllo dei movimenti. Wabot 2 vede la tastiera, riconosce le note e suona calibrando la pressione della dita sui tasti. Sono stati compiuti progressi anche nello sviluppo di meccanismi di visione e di elaborazione delle informazioni visive in grado di identificare non solo i volti e il linguaggio umano, ma anche l'atteggiamento delle persone. Alla Science University di Tōkyō è stato costruito per esempio un robot capace di mostrare sul volto sei diverse espressioni, corrispondenti ad altrettanti stati d'animo e un altro sistema automatico in grado di analizzare un volto umano per capire se è triste, allegro, arrabbiato, sorpreso, preoccupato o impaurito. Negli U.S.A. (Università di Berkeley) è stato invece sviluppato il prototipo di un “occhio bionico” basato su reti neurali che invece di limitarsi a “fotografare” l'immagine che ha davanti, la esplora a diversi livelli percettivi, per poter estrarre gli elementi significativi (movimenti degli occhi e del capo, variazioni di luminosità ecc.) in maniera da stabilire non solo come è fatto l'individuo che si ha davanti, ma anche cosa fa e come si muove. § Robot insettoidi. Un particolare settore di ricerca nella robotica è quello rappresentato dai “robot insettoidi”, così detti per le loro piccole dimensioni e perché pur essendo individualmente “stupidi”, lavorano in cooperazione come gli insetti moltiplicando le loro prestazioni. I primi robot insettoidi sono stati sviluppati al Massachusetts Institute of Technology da Rodney Brooks, che ha sviluppato una tecnica detta di “rappresentazione procedurale” delle conoscenze, che si sviluppa al momento, a mano a mano che l'automa interagisce col mondo esterno. Gli insettoidi di Brooks si chiamano Attila, Annibale e Gengis. Attila II, “figlio” del precedente, è lungo 35 cm, alto 12 cm e pesa 2,3 kg. Utilizza dei riflessi coordinati per aggirare gli ostacoli, non ha un cervello centralizzato ma possiede capacità di elaborazione distribuite nel corpo e nelle zampe che interagiscono tra loro. È capace per esempio di aggirare gli ostacoli grazie a 150 sensori di 12 tipi differenti, che gli permettono anche di analizzare il terreno su cui si muove e compiere esplorazioni in luoghi inaccessibili inviando dati alla base attraverso una telecamera miniaturizzata. All'Università di Bruxelles è in fase di sviluppo invece un progetto internazionale su colonie di insettoidi. È basato sullo studio di colonie di formiche che ha permesso di ricavare una serie di “regole di cooperazione” da applicare ai robot. Una prima colonia di sei insettoidi è stata adibita, a livello sperimentale, alla sorveglianza all'interno degli edifici per individuare eventuali intrusi. I sei insettoidi comunicano attraverso raggi infrarossi e si muovono nell'edificio; ognuno di essi sa dove si trovano gli altri e viene istruito per non avvicinarsi troppo ai compagni, in modo da assicurare la massima copertura possibile del territorio. Anche il movimento di questi robot è copiato direttamente da quello degli insetti. Alla Case Western University di Cleveland nell'Ohio è stato costruito per esempio un insettoide a sei zampe, lungo 50 cm, i cui movimenti sono gestiti da un sistema informatico distribuito che imita una rete cerebrale di insetto composta da 37 neuroni. A differenza dei processi decisionali tradizionali impiegati in informatica, e basati su una serie di deduzioni successive di tipo “sì-no”, la rete neurale imita il più complesso sistema usato dagli esseri viventi, in cui ogni parte della rete coopera con le altre attraverso valutazioni “sfumate” (la cosiddetta fuzzy logic) secondo cui un oggetto, per esempio, può essere “un po' più piccolo” di un altro, o un ostacolo da scavalcare “abbastanza alto”. Questo insettoide coordina i movimenti come uno scarafaggio, attraverso “onde metacronali” (le zampe di uno stesso lato si muovono in successione come un'onda, e così quelle dell'altro lato, ma sfasate di mezza onda) o con l'“andatura a tripode” che gli insetti utilizzano per correre (vengono messe a terra contemporaneamente le zampe anteriori e posteriori di un lato e quella centrale dell'altro). In presenza di un ostacolo, la zampa cerca un altro appoggio a tentoni, attraverso le valutazioni della fuzzy logic, e a seconda dei casi lo scavalca o lo aggira. Il robot ha mostrato, per esempio, di potersi muovere su una superficie complessa come un tetto formato da tegole. § Automazione in ambiente ospedaliero. Nel 1994 è entrato in funzione negli U.S.A. il primo braccio robotico in grado di assistere un chirurgo in un intervento. Battezzato Robodoc, il sistema è stato realizzato dalla Integrated Surgical System, la prima industria al mondo che costruisce soltanto robot chirurghi. Robodoc costa mezzo milione di dollari, è alto poco più di due metri, ha otto bracci articolati con un trapano, ed è stato guidato negli interventi attraverso un computer. Il suo compito consiste nel praticare fori di precisione nel femore per l'inserimento dell'artroprotesi e nella rifinitura di quest'ultima per adattarla alla cavità dell'acetabolo. Altra linea di ricerca è quella dei microrobot in grado di essere inseriti attraverso sonde all'interno dell'organismo ed eseguire interventi chirurgici grazie a un telecomando azionato dal medico. Al Massachusetts Institute of Technology è stato realizzato il prototipo di un microrobot con un volume di 24 cm³ e formato da 12 schede a microprocessori, tre motori microscopici, due antenne per individuare gli ostacoli, 16 sensori e un braccio manipolatore. Una sua versione futura più piccola potrà essere inserita nell'intestino del paziente attraverso il retto e compiere un intervento chirurgico, per esempio la rimozione di un polipo o l'esplorazione delle anse intestinali alla ricerca di un'occlusione o della sede di una emorragia. Sempre negli U.S.A., l'Agenzia Nazionale per i Programmi Avanzati di Ricerca (Arpa) ha sviluppato una microcapsula intestinale lunga 3 cm e spessa 8 mm, che esplora l'organo prelevando campioni per analisi o rilasciando farmaci. È stata sperimentata soltanto sugli animali. In Giappone, il Ministero dell'industria e della tecnologia (Miti) sta sviluppando nel suo Micromachines Center una navetta robotizzata dotata di telecamera, sensori, micropinze, serbatoi di medicinali e capace di entrare in una vena, per esempio, e muoversi lungo il sistema cardiocircolatorio per svolgere interventi come la riparazione di una valvola cardiaca, la rimozione di placche aterosclerotiche che ostruiscono le arterie, l'ispezione delle coronarie, la somministrazione di farmaci direttamente nell'organo cui sono diretti.

Interazione fra robot

Altra prospettiva di ricerca è quella dell'interazione a distanza fra diversi robot, ognuno dei quali trasmette all'altro le proprie “conoscenze”, come per esempio quelle che consentono di muoversi in ambienti complessi. Un primo risultato si è avuto con un esperimento grazie al quale un robot “insettoide”, collocato in Gran Bretagna, è riuscito a programmarne uno simile che si trovava negli U.S.A., comunicando via Internet. Il robot inglese, collocato nel laboratorio di cibernetica dell'Università di Warwick, ha insegnato a un suo simile, che si trovava alla State University di New York, a muoversi nel suo ambiente evitando gli ostacoli. L'esperimento aveva l'obiettivo di dimostrare come un certo tipo di comportamento appreso da un robot potesse essere trasmesso a un altro automa, allo stesso modo in cui da sempre genitori e figli si tramandano il sapere. I due robot erano alti 15 cm, pesavano 600 g, si muovevano con tre ruote. Il robot inglese ha insegnato a quello americano come determinare la propria posizione relativa agli oggetti della stanza, utilizzando i suoi sensori a ultrasuoni. Il robot “allievo” è stato quindi in grado di imparare a muoversi grazie alle informazioni ricevute via Internet. Inoltre, ha imparato a dirigersi da solo verso una presa di corrente quando le sue batterie stavano per esaurirsi.

Conseguenze economiche e sociali dell'automazione

Sotto il profilo sociologico, è importante cogliere gli effetti sull'organizzazione del lavoro e sulla stessa vita quotidiana di un processo di automazione che, nelle società postindustriali, rappresenta un autentico salto qualitativo rispetto alla parziale e graduale sostituzione di quote di lavoro umano con attività meccaniche già sperimentata in altre fasi di trasformazione produttiva. Da più parti è stato manifestato il timore che l'automazione, come del resto ogni altra decisiva tappa del progresso tecnico, possa determinare gravi perturbazioni e squilibri nella struttura economica, dando luogo in particolare a un'estesa disoccupazione tecnologica per effetto della “liberazione” di cospicui contingenti di lavoratori causata dalla crescente automatizzazione della produzione industriale; da altri questa preoccupazione viene minimizzata sulla base della constatazione che l'automazione viene introdotta a un ritmo molto blando e che lo sviluppo impetuoso dell'industria elettronica crea continuamente nuovi posti di lavoro. Altri timori riguardano l'effetto dell'automazione sulla stabilità economica: il sistema di produzione automatica, si dice, può facilmente entrare in conflitto con l'elasticità della domanda, poiché la capacità di produrre, la quale deve essere utilizzata sempre al completo per evitare grosse perdite, può superare di gran lunga, in determinati periodi, la capacità di consumare. Su questi punti, allo stato attuale delle conoscenze, non è forse ancora possibile pervenire a valutazioni definitive. In modo relativamente più chiaro appare invece delineata la situazione per ciò che riguarda le conseguenze sociali dell'automazione. Negli uffici, la diffusione delle tecniche automatiche di elaborazione dei dati e di trasmissione delle informazioni comporta quasi sempre la scomparsa delle vecchie gerarchie molto differenziate che offrivano ampie possibilità di carriera, l'eliminazione dei gruppi intermedi, la formazione di uno strato alquanto esiguo di specialisti altamente qualificati e di uno strato molto più ampio di lavoratori addetti a operazioni che sono in larga misura meccaniche. Sviluppi del tutto analoghi possono essere registrati nelle fabbriche: anche qui l'automazione incide profondamente sulle funzioni e sulle qualifiche dei lavoratori, limitando ulteriormente l'importanza degli operai specializzati nel processo produttivo, emarginando i manovali provvisti di una preparazione generale molto bassa, assicurando prospettive migliori agli operai che possiedono una normale formazione scolastica e possibilmente una certa comprensione tecnica. La penetrazione dei metodi automatici nella produzione e nell'amministrazione, infine, tende a modificare non poco anche le funzioni imprenditoriali. I compiti del manager si fanno più complessi: in molti settori è necessario pianificare per molti anni in avanti, e i piani, una volta decisi, non possono essere sospesi che a prezzo di gravi perdite; si tratta quindi di pianificare per un mercato molto lontano nel futuro, mentre il compito tradizionale di compensare la tendenza alla sovrapproduzione mediante la conquista di nuovi mercati diventa sempre più urgente. A soddisfare adeguatamente queste nuove esigenze intervengono, in molti casi, gli stessi nuovi metodi di amministrazione, cioè l'elaborazione automatica dei dati a tutti i livelli e in particolare la capacità dei calcolatori elettronici di individuare automaticamente la migliore soluzione di compiti complessi, attraverso la cosiddetta ricerca operativa. Ciò comporta una ridefinizione dell'importanza dei quadri intermedi del management (capi-officina, capi-ufficio, ispettori, dirigenti di settore, ecc.) e di conseguenza rende possibile l'inversione della tendenza alla decentralizzazione della direzione delle grandi imprese. All'introduzione dell'automazione consegue non solo l'accelerata estinzione di mestieri e competenze tradizionali, ma anche il mutamento di attività per definizione connesse all'ambito della creatività. Si pensi al lavoro giornalistico nell'epoca della videoscrittura altamente sofisticata, o all'impressionante potenziamento delle tecniche di archiviazione ed elaborazione dei dati, sino all'impiego di programmi informatici specializzati in fondamentali attività di supporto nel design, nella progettazione e persino nella moda e nell'arte grafica. Una rivoluzione delle tecniche di lavoro, ma anche della gestione del tempo libero (videogiochi), dell'informazione e della comunicazione, che non ha prodotto resistenze paragonabili al luddismo. Il più facile adattamento sociale alla nuova automazione rinvia a ragioni complesse (aspettative di superamento della classica divisione del lavoro, fase economicamente espansiva nei Paesi industrializzati, più diffusa cultura dell'innovazione), ma impone efficaci strategie di riconversione dei ruoli lavorativi, della formazione professionale e delle stesse comunicazioni interpersonali.

J. Diebold, Automation. The Advent of the Automatic Factory, New York, 1952; N. Wiener, La cibernetica, Milano, 1953; idem, Introduzione alla cibernetica, Torino, 1953; F. Pollock, Automazione, Torino, 1956; Istituto per l'addestramento nell'industria e dell'Istituto di Studi sul lavoro, L'automazione nella società industriale, Milano, 1957; R. Teani, L'automazione, Firenze, 1964; V. Alessandroni, P. Galeano, Sistemi di automazione: i controllori programmabili, Milano, 1986.