Cosa è l'ingegneria dell'automazione?

La domanda che forse uno studente di automazione riceve più spesso durante i suoi studi è: cosa è l'ingegneria dell'automazione? Lo studente spenderà il primo, lunghissimo secondo di silenzio valutando l'interlocutore. Prima di tutto il suo reale interesse. Molto spesso è solo una domanda di cortesia. Poi passerà a soppesare quanto l'altro possa comprendere di quel mondo astruso che neanche lui riesce a capire a fondo. L'80% delle volte la risposta sarà: "si studia un po' di robotica". Si fa ricorso a questa parola, "robotica", perché di immediato significato per chiunque e perché... fa figo. Naturalmente la risposta non è affatto corretta. Anche perché altrimenti si sarebbe chiamata ingegneria robotica non trovate?
Su questo livello la risposta che uso di solito è: l'unione di teoria del controllo e della robotica. E è anche, più o meno, quello che raccontava l'allora a me sconosciuto professore che presentava il corso durante le giornate di orientamento universitario. E è anche una traduzione che se ne può fare in inglese: robotics and control engineering. Ma anche questa risposta è scorretta. Serve per dare un'idea e per tagliare il discorso.

Andando a fondo e mollando tutte le velleità dettate dall'orgoglio si può dire che ingegneria dell'automazione e ingegneria del controllo sono sinonimi, tanto che in inglese la prima locuzione viene tradotta nella seconda. Ma se in automazione c'è anche qualcosa che appare diverso dal semplice controllo, come ad esempio la robotica, allora perché si può rendere automazione con controllo? Il motivo è lo stesso per cui ho appena scritto "rendere" invece di dire che le due espressioni sono "equivalenti". Automazione e controllo non sono affatto la stessa cosa, ma automazione può essere sostituito da controllo. Perché?

Control Systems are Ubiquitous

I sistemi di controllo sono obiqui recita l'about us della CSS, la società di sistemi di controllo dell'IEEE.
Mi permetto quindi di dare una libera traduzione dell'articolo della CSS.

I sistemi di controllo sono obiqui, essenziali e largamente invisibili alla gente comune. La quasi totalità dei prodotti, spaziando dalla carta, alla birra, al vino, all'acqua, ai giornali, alle medicine dipendono dai sistemi di controllo che ne garantiscono uniformità e bontà.

Le nostre case sono piene di sistemi di controllo automatico. Ci sono i termostati per regolare la temperatura della casa, il frigorifero, la lavastoviglie, la lavatrice, l'asciugatrice, il forno, i riscaldamenti. Il livello di acqua nello scarico del bagno è anch'esso controllato automaticamente. Molti altri dispositivi in casa hanno sistemi di controllo meno ovvi. Per esempio quelli che controllano il flusso di gas nell'angolo cottura, quelli interni alla TV, radio e lettori CD e DVD e in ogni altro dispositivo elettronico come anche quelli che fanno funzionare correttamente la macchina del caffè e il forno a microonde.

Le moderne automobili sono piene di sistemi di controllo automatici. L'inquinamento viene ridotto, il carburante risparmiato, il comfort aumentato. I sistemi di aumento della stabilità e del controllo (SCAS) sotto forma del sistema di controllo elettronico della stabilità (ESC), del controllo della trazione (TCS) e dell'antibloccaggio delle ruote (ABS) hanno reso la guida più facile e sicura.

Ma gli stessi esseri viventi sono pieni di sistemi di controllo automatici. La temperatura del nostro corpo, il movimento delle braccia, il battito cardiaco, la pressione sanguigna, la quantità di glucosio nel sangue e il nostro peso sono tutti regolati da controllori in retroazione nel nostro corpo. Ci sono gravi malattie che scaturiscono dal mancato funzionamento di questi controlli. Sistemi di controllo automatico dell'insulina e sempre più sofisticate protesi stanno cercando di mitigare questi problemi.

Miglioramenti in molti aspetti della nostra vita dipendono dallo sviluppo dei sistemi di controllo. Per esempio, migliori sistemi di controllo ridurrebbero la non uniformità della temperatura all'interno degli edifici e delle case. E' stato già dimostrato che veicoli autonomi possono portare a termine in sicurezza complicati percorsi chiusi. Miglioramenti nel controllo delle automobili possono eliminare la necessità di un guidatore umano con grande vantaggio in termini si sicurezza stradale e inquinamento.

E l'articolo conclude dicendo che questo è solo un brevissimo scorcio sui sistemi di controllo e credo che ormai abbiate capito che ovunque può essere trovata una qualche forma di sistema di controllo.

Automazione e controllo non sono la stessa cosa visto che oltre allo studio dei controlli puri, l'automazione studia altri tipi di problemi di natura gestionale e manifatturiera. Ma questi non sono altro che altre branche del controllo stesso, che è ovunque. Per questo l'automazione può essere pienamente ridotta allo studio del controllo.

Non solo i controlli sono ovunque, ma il controllo è la parte intelligente di qualsiasi sistema. E' quella parte, meccanica, elettronica o informatica che sia, che fa si che il sistema funzioni correttamente e continui a funzionare anche in presenza di errori e di incertezze.

Se è vero che ovunque ci sono sistemi di controllo è anche vero che la maggior parte di questi sono semplici. Non ci vuole un ingegnere dell'automazione per far muovere una ruota attaccata a un motorino. Ma l'ingegnere dell'automazione la fa muovere nel minore tempo possibile, col minore dispendio energetico, con la minore presenza di sovra-elongazioni e te lo dimostra anche matematicamente.

Solo un ingegnere dell'automazione può progettare un sistema di controllo che garantisca certe specifiche per sistemi complessi come aeroplani e veicoli spaziali. E solo un ingegnere dell'automazione trova 20 modi diversi di far muovere quella stupida ruota.

L'ingegnere dell'automazione si occupa dello studio e della progettazione della parte intelligente di qualsiasi sistema biologico, meccanico ed elettronico abbastanza complesso da muoversi da solo, sia questo un termostato o un satellite, in modo da garantirne il miglior funzionamento nel maggior numero di condizioni.

Questo fa l'ingegnere dell'automazione e è un figo.

Questo post è dedicato soprattutto a Luke e è nella mia testa da tempo immemore. Luke periodicamente va in crisi esistenziale e inizia a sbraitare contro la nostra facoltà. Ogni volta ce ne vuole per farlo rinsavire e allora avevo pensato di scrivere un bel post per ricordargli per sempre quello che sta facendo. Poi però non trovavo mai il tempo di farlo. Mentre ero in erasmus, la sua ennesima crisi isterica causata da Torny mi ha dato nuova voglia di scrivere questo post. Ma in quel momento non mi andava di spezzare la serie di post sull'erasmus e così ho atteso, sopportando anche che una spiegazione su cosa sia l'ingegneria dell'automazione iniziasse con un'astrusa introduzione sul controllo in retroazione.