Chemistry digitalization for industry 4.0
A.A. 2025/2026
Obiettivi formativi
The course aims to train students in the use of the main methods of digitalization of the basic concepts of Chemical Sciences and Technologies covered in the other teaching modules of the Course of Studies. The notions and transversal skills useful for selecting and using in the most appropriate and convenient way the different types of software and technological tools available on the market, applying them to the industrial chemical sector, will therefore be transmitted.
Risultati apprendimento attesi
At the end of the course, the student is expected to be able to: 1) Describe the characteristics and functions of the main digitalization techniques in the chemical field; 2) Use data processing software to obtain graphical representations and to carry out numerical regression procedures; 3) Describe the correlations between properties and molecular structure as learned during the use of the molecular digital twin; 4) Describe the basic notions of machine learning and artificial intelligence; 5) Assemble and program electronic boards for specific objectives (value control, alarm, recording); 6) Analyze bibliometric data with graphic and conceptual maps; 7) Use Process Simulation software for the design and optimization of chemical unit operations.
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
Il programma didattico prevede la presentazione e la discussione dei seguenti argomenti:
· Tipologie di software e relative caratteristiche per l'elaborazione dati e l'analisi statistica (come il Design of Experiments) in ambito scientifico, per la costruzione di diagrammi, per la programmazione finalizzata alla risoluzione di problemi complessi o alla gestione di strumenti di controllo: teoria di base ed esercitazioni (sia individuali che di gruppo).
· Introduzione alla scienza della simulazione di operazioni unitarie e impianti di processo. Caratteristiche, vantaggi, limiti, tipologie di software commerciali: teoria di base ed esempi.
· Utilizzo della scienza della simulazione per la creazione di gemelli digitali di i) impianti o parti di impianti (teoria di base) e ii) strutture molecolari/meccanismi di reazione. Saranno forniti esempi pratici.
· Esercitazioni con software di gemelli digitali in aula virtuale per l'apprendimento di nuove nozioni complementari alla teoria di base già acquisita: visita all'impianto, procedure di lavoro, procedure di manutenzione, approfondimenti su campo reale (lavoro individuale e di gruppo).
· Intelligenza artificiale e apprendimento automatico al servizio della chimica industriale: teoria di base, applicazioni specifiche, analisi dei software disponibili e loro utilizzo, vantaggi e limiti. Questa unità analizzerà anche la teoria di base sull'apprendimento supervisionato e non supervisionato, la modellazione predittiva, l'analisi di regressione e la chemiometria, insieme alla discussione di casi di studio specifici ed esercizi su software selezionati (sia individuali che di gruppo).
· Analisi avanzata di risorse digitali per la letteratura scientifica e brevettuale. Utilizzo del software VOSviewer per la creazione di mappe grafiche e per l'elaborazione dei dati (sia individuali che di gruppo).
· Saranno discussi casi di studio che illustrano l'applicazione della digitalizzazione nel settore della chimica industriale e mostrano l'uso integrato e complementare di diversi approcci (sia individuali che di gruppo).
· Tipologie di software e relative caratteristiche per l'elaborazione dati e l'analisi statistica (come il Design of Experiments) in ambito scientifico, per la costruzione di diagrammi, per la programmazione finalizzata alla risoluzione di problemi complessi o alla gestione di strumenti di controllo: teoria di base ed esercitazioni (sia individuali che di gruppo).
· Introduzione alla scienza della simulazione di operazioni unitarie e impianti di processo. Caratteristiche, vantaggi, limiti, tipologie di software commerciali: teoria di base ed esempi.
· Utilizzo della scienza della simulazione per la creazione di gemelli digitali di i) impianti o parti di impianti (teoria di base) e ii) strutture molecolari/meccanismi di reazione. Saranno forniti esempi pratici.
· Esercitazioni con software di gemelli digitali in aula virtuale per l'apprendimento di nuove nozioni complementari alla teoria di base già acquisita: visita all'impianto, procedure di lavoro, procedure di manutenzione, approfondimenti su campo reale (lavoro individuale e di gruppo).
· Intelligenza artificiale e apprendimento automatico al servizio della chimica industriale: teoria di base, applicazioni specifiche, analisi dei software disponibili e loro utilizzo, vantaggi e limiti. Questa unità analizzerà anche la teoria di base sull'apprendimento supervisionato e non supervisionato, la modellazione predittiva, l'analisi di regressione e la chemiometria, insieme alla discussione di casi di studio specifici ed esercizi su software selezionati (sia individuali che di gruppo).
· Analisi avanzata di risorse digitali per la letteratura scientifica e brevettuale. Utilizzo del software VOSviewer per la creazione di mappe grafiche e per l'elaborazione dei dati (sia individuali che di gruppo).
· Saranno discussi casi di studio che illustrano l'applicazione della digitalizzazione nel settore della chimica industriale e mostrano l'uso integrato e complementare di diversi approcci (sia individuali che di gruppo).
Prerequisiti
I prerequisiti di base sono una buona conoscenza della stechiometria, della chimica fisica e una conoscenza di base dei bilanci di massa ed energia, dei fenomeni di trasporto, dei reattori chimici, delle colonne di distillazione e assorbimento, degli equilibri di fase fluida. Gli studenti provenienti da diversi corsi di laurea triennale in Chimica Industriale possono contattare il docente per l'apprendimento on-demand dei prerequisiti. I concetti più importanti per le operazioni unitarie e i processi saranno forniti durante il corso, quindi non è richiesta una conoscenza di base degli impianti chimici.
Metodi didattici
Le lezioni frontali si alterneranno ad esercitazioni in aula per l'utilizzo delle diverse risorse digitali su cui si basa il corso. Per queste ultime attività, sono previste modalità di lavoro in gruppi di 2-3 studenti. Tutto il materiale necessario sia per le lezioni frontali che per le esercitazioni sarà disponibile per tutta la durata del corso sul sito web myAriel. Durante le attività, verrà utilizzata anche l'applicazione Wooclap per proporre domande o questionari al fine di aumentare l'interazione docente-studenti. Saranno inoltre previste esercitazioni in aula informatica per acquisire conoscenze di base sull'utilizzo di alcuni software di simulazione di processo. La frequenza alle lezioni e alle esercitazioni è fortemente consigliata.
Materiale di riferimento
Il materiale di riferimento sarà disponibile nella pagina "Teaching Content" del sito web Moodle myAriel del corso.
In particolare, i docenti forniranno:
- slide presentate a lezione;
- articoli di letteratura, manuali dei software utilizzati;
- i seguenti testi (disponibili presso la Biblioteca di chimica):
· A. C. Dimian, C. S. Bildea, A. A. Kiss: Integrated Design and Simulation of Chemical Processes", 2nd Edition, Elsevier;
· Mohammadali Ahmadi, Artificial Intelligence for a More Sustainable Oil and Gas Industry and the Energy Transition, Elsevier (2024).
In particolare, i docenti forniranno:
- slide presentate a lezione;
- articoli di letteratura, manuali dei software utilizzati;
- i seguenti testi (disponibili presso la Biblioteca di chimica):
· A. C. Dimian, C. S. Bildea, A. A. Kiss: Integrated Design and Simulation of Chemical Processes", 2nd Edition, Elsevier;
· Mohammadali Ahmadi, Artificial Intelligence for a More Sustainable Oil and Gas Industry and the Energy Transition, Elsevier (2024).
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
A ciascun studente, o a piccoli gruppi di studenti, verrà assegnato un progetto su uno degli argomenti del corso che prevede l'utilizzo di una o più applicazioni digitali, che saranno rese disponibili anche al di fuori dell'orario di lezione. L'esame finale consisterà in una prova orale individuale con discussione e verifica sia della relazione relativa al progetto assegnato, sia degli altri argomenti trattati nel corso. Gli studenti che svolgeranno il progetto assegnato in gruppi di lavoro dovranno comunque sostenere l'esame orale finale individualmente. I parametri di valutazione dell'esame saranno:
· Capacità di descrivere il lavoro di progetto svolto con termini appropriati
· Capacità di ragionare criticamente sul lavoro di progetto svolto
· Capacità di descrivere le tecnologie digitali trattate nel corso
· Capacità di ragionare criticamente sulle tecnologie digitali trattate nel corso
· Qualità della presentazione
· Competenza nell'uso del lessico specialistico
Il voto finale sarà espresso in trentesimi. Non sono previste valutazioni intermedie durante il corso.
· Capacità di descrivere il lavoro di progetto svolto con termini appropriati
· Capacità di ragionare criticamente sul lavoro di progetto svolto
· Capacità di descrivere le tecnologie digitali trattate nel corso
· Capacità di ragionare criticamente sulle tecnologie digitali trattate nel corso
· Qualità della presentazione
· Competenza nell'uso del lessico specialistico
Il voto finale sarà espresso in trentesimi. Non sono previste valutazioni intermedie durante il corso.
ING-IND/25 - IMPIANTI CHIMICI - CFU: 6
Laboratori: 16 ore
Lezioni: 40 ore
Lezioni: 40 ore
Docenti:
Pargoletti Eleonora, Pirola Carlo
Docente/i
Ricevimento:
Previo appuntamento da concordare per email
Dipartimento di Chimica, Edificio 5, Corpo A, Ala Ovest, Piano 3
Ricevimento:
Tutti i giorni lavorativi, previo appuntamento. Il ricevimento avverra' via Microsoft Teams.
Studio R 30 S Dipartimento di Chimica (tramite Microsoft Teams)