Il Tirreno

PISA. L’industria siderurgica europea sta affrontando la cosiddetta “twin transition” (transizioni gemelle). Da un lato la transizione ecologica implica l'implementazione di tecnologie a basse emissioni di carbonio, ad esempio quelle che prevedono l’impiego dell’idrogeno come fonte di energia o come “agente riducente” che consente di ottenere ferro “metallico” dai minerali nei quali è in natura contenuto sotto forma di ossidi. Dall'altro, la transizione digitale riguarda l'integrazione di tecnologie avanzate, come l'Intelligenza Artificiale e l'Internet delle cose, per ottimizzare la produzione, migliorare la qualità e aumentare l'efficienza operativa. L'obiettivo finale è rispondere alle sfide climatiche e garantire competitività e innovazione nel settore, promuovendo una crescita sostenibile e resiliente. L’intersezione dei due processi di trasformazione è profonda e vede l’Intelligenza Artificiale (IA) in primo piano per supportare processi produttivi più sostenibili nel senso onnicomprensivo del termine, che abbraccia le dimensioni ambientale, economica e sociale.

La Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa collabora con molte aziende ed organismi di ricerca internazionali nel contesto di numerose iniziative di ricerca a livello europeo che impiegano strumenti di IA a supporto della trasformazione dell’industria dell’acciaio.

Nell’ambito del progetto dal titolo “Data and decentralized Artificial intelligence for a competitive and green European metallurgy industry” (Alchimia) viene sviluppato un sistema che determina il mix ottimale di rottame di acciaio con cui caricare il forno elettrico ad arco, che lo rifonde per generare nuovo acciaio. I criteri di ottimizzazione mirano a ridurre l’impatto ambientale dell’intero ciclo preservando la qualità del prodotto finale. A tal fine i ricercatori della Scuola hanno sviluppato modelli di processo basati su reti neurali da inserire in un sistema di apprendimento automatico chiamato “federato”, che consente a diversi dispositivi o server di collaborare per addestrare un modello senza dover condividere i dati che sono raccolti a tal fine. È dunque possibile estendere i benefici dell’IA ad aziende diverse creando modelli in modo collaborativo, mantenendo i dati aziendali al sicuro e protetti.

Nel progetto intitolato “Purity improvement of scrap metal” (Purescrap) i ricercatori del Sant’Anna usano l’IA per ispezionare tramite un sistema multisensoriale il rottame di acciaio prima dell’utilizzo nella catena produttiva al fine di identificare materiali indesiderati, quali componenti in rame, così che possano essere scartati. Un sistema di questo tipo permette sia di migliorare la qualità del prodotto che di intensificare l’impiego del rottame (anche di basso livello) al posto della materia prima vergine, specialmente nella produzione di tipologie di acciaio con requisiti qualitativi più stringenti, conseguendo rilevanti vantaggi in termini ambientali ed economici. Inoltre, tale sistema favorisce l’implementazione di quel concetto di “economia circolare” oggi molto popolare ma di fatto insito nella produzione siderurgica fin dalle sue origini, giacché componenti a fine vita vengono impiegati per produrre nuovo acciaio.

Infine, il progetto “Remote expert virtual system enhancing human management capabilities and favors preservation, transfer and continuous evolution of knowledge for steelmaking operations” (iSteel-Expert) mira alla realizzazione in ambiente industriale di un “esperto virtuale remoto”, ossia un sistema che monitora 24 ore su 24, 7 giorni su 7, l'andamento del processo di fusione del rottame, analizza le informazioni fornite da un insieme di sensori, fra cui telecamere e microfoni, e suggerisce azioni per migliorare e/o correggere le operazioni di produzione dell'acciaio. In tale contesto l’IA viene impiegata per elaborare ed interpretare congiuntamente i diversi dati sensoriali, fra cui immagini e segnali sonori, per migliorare le capacità di gestione degli operatori, rilevare tempestivamente gli eventi anomali o rilevanti e identificarne le conseguenze. Tale sistema migliora la sicurezza dell’ambiente di lavoro, poiché riduce sia i rischi che il livello di stress connesso alle operazioni. Inoltre, esso favorisce anche la conservazione, il trasferimento e l’evoluzione continua del patrimonio di conoscenze dell’azienda poiché comprende uno strumento di formazione immersiva interattiva.

Dagli esempi menzionati emerge un forte interesse nel contesto dell’industria siderurgica europea per un impiego dell’IA che preservi comunque un ruolo centrale per l’uomo. Gli operatori sono supportati nello svolgimento dei compiti quotidiani e nei processi decisionali e possono utilizzare un flusso di informazioni eterogenee derivanti, ad esempio, da sensori di diverso tipo, che cresce costantemente e che senza l’IA non saprebbe gestire. Insomma, è una IA “amica,” collaboratrice e non concorrente delle aziende e dei loro dipendenti.

Per maggiori informazioni sull’argomento si possono consultare i seguenti link: https://alchimia-project.eu/;  https://www.purescrap.eu/; https://www.isteel-expert.eu/.

* Professoressa associata presso Istituto di Telecomunicazioni, Informatica e Fotonica della Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa