Piano nazionale Industria 4.0 - Investimenti, produttività e innovazione
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Piano nazionale Industria 4.0 Investimenti, produttività e innovazione
Agenda
Industria 4.0 nel mondo
La risposta italiana
Piano nazionale Industria 4.0
2
Industria 4.0: La 4° rivoluzione industriale
4° Rivoluzione
industriale
3° Rivoluzione
industriale
2° Rivoluzione
industriale
Connessione tra sistemi
fisici e digitali , analisi
1° Rivoluzione complesse attraverso Big
industriale Data e adattamenti real-time
Robot industriali e
computer Utilizzo di macchine
intelligenti, interconnesse
e collegate ad internet
Produzione di massa e
catena di montaggio Utilizzo dell'elettronica e
dell'IT per automatizzare
ulteriormente la produzione
Utilizzo di macchine
azionate da energia Introduzione dell'elettricità,
meccanica dei prodotti chimici e del
petrolio
Introduzione di potenza
vapore per il funzionamento
degli stabilimenti produttivi
Fine 18° secolo Inizio 20° secolo Primi anni '70 Oggi - prossimo futuro
3
Industria 4.0: Le tecnologie abilitanti
Advanced Manufact.
Solutions
• Robot collaborativi interconnessi e rapidamente programmabili
1 Additive
2 Manufacturing
• Stampanti in 3D connesse a software di sviluppo digitali
Augmented
3 Reality
• Realtà aumentata a supporto dei processi produttivi
• Simulazione tra macchine interconnesse per
4 Simulation
ottimizzare i processi
Horizontal/
5 Vertical
• Integrazione informazioni lungo la catena del valore
dal fornitore al consumatore
Integration
6 Industrial
Internet
• Comunicazione multidirezionale tra processi produttivi
e prodotti
7 Cloud • Gestione di elevate quantità di dati su sistemi aperti
8 Cyber-
• Sicurezza durante le operazioni in rete e su sistemi aperti
security
9 Big Data and • Analisi di un' ampia base dati per ottimizzare prodotti e
Analytics processi produttivi
4
Industria 4.0: I benefici attesi
Maggiore flessibilità attraverso la produzione di
Flessibilità
piccoli lotti ai costi della grande scala
Maggiore velocità dal prototipo alla produzione in
Velocità
serie attraverso tecnologie innovative
Maggiore produttività attraverso minori tempi di
Produttività
set-up, riduzione errori e fermi macchina
Migliore qualità e minori scarti mediante sensori che
Qualità
monitorano la produzione in tempo reale
Competitività Maggiore competitività del prodotto grazie a maggiori
Prodotto funzionalità derivanti dall'Internet delle cose
5
Principali programmi Industria 4.0 avviati nel mondo
Programmi in evidenza
Altri programmi
Stati Uniti d'America Francia Germania
Manufacturing USA Industrie du Futur Industrie 4.0
Network di istituti e di lab di Piano di reindustrializzazione e di Piano d’azione sponsorizzato a
eccellenza, per la diffusione investimento in tecnologie I4.0 livello federale con il
tecnologica e delle competenze, guidato centralmente dal Governo coinvolgimento di grandi player
costituiti da grandi gruppi privati industriali e tecnologici
ICT e università, promosso dal Impegno pubblico > 10 € Mld,
Governo e finanziato tramite principali manovre: Impegno pubblico ~ 1 € Mld,
partnership pubblico-private • Incentivi fiscali per investimenti principali manovre:
privati • Finanziamento di progettualità
Impegno pubblico ~ 0,5 $ Mld, • Prestiti agevolati per PMI e per aziendali e centri di ricerca
principali manovre: le mid-tier applicata
• Supporto pubblico a progetti di • Credito d'imposta per la • Agevolazioni fiscali per
ricerca ricerca investimenti in start-up
• Finanziamento progetti tecnologiche1
"Industrie du Futur" e "Invest
for the future"
1. In fase di approvazione da parte del Governo tedesco
Fonte: Dati pubblici
6
Cabina di Regia Industria 4.0
Cabina di regia a livello governativo
Architettura di governo pubblico-privata
Presidenza del Consiglio dei Ministri
Min. dell'Economia e delle Finanze Politecnici di Bari, Milano e Torino
Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa
Min. dello Sviluppo Economico CRUI
Min. dell'Istruzione, dell'Università e della
Ricerca
Min. del Lavoro e delle Politiche Sociali
Centri di Ricerca CDP
Min. delle Politiche Agricole, Alimentari e
Forestali
Min. dell'Ambiente e della Tutela del Mondo economico e Organizzazioni
Territorio e del Mare imprenditoriale sindacali
Nota: In base a risultati dell'indagine conoscitiva della X Commissione attività produttive, commercio e turismo: "La rivoluzione industriale 4.0"
7
Industria 4.0: Il modello italiano
Caratteristiche del settore industriale Linee guida del Governo
• Pochi grandi player privati
industriali e ICT in grado di guidare • Operare in una logica di neutralità
la trasformazione della manifattura tecnologica
italiana
• Intervenire con azioni orizzontali e non
• Limitato numero di capi filiera in
verticali o settoriali
grado di coordinare il processo
evolutivo delle catene del valore
• Operare su fattori abilitanti
• Sistema industriale fortemente
basato su PMI • Orientare strumenti esistenti per
favorire il salto tecnologico e la
• Ruolo chiave di prestigiosi poli produttività
universitari e centri di ricerca per
sviluppo e innovazione
• Coordinare i principali stakeholder
• Forte connotazione culturale dei senza ricoprire un ruolo dirigista
prodotti finiti
Nota: In base a risultati dell'indagine conoscitiva della X Commissione attività produttive, commercio e turismo: "La rivoluzione industriale 4.0"
8Piano nazionale Industria 4.0 2017-2020
Direttrici strategiche di intervento
Direttrici chiave Direttrici di accompagnamento
Investimenti Infrastrutture Strumenti pubblici
Competenze
innovativi abilitanti di supporto
• Incentivare gli • Diffondere la cultura • Assicurare adeguate • Garantire gli
investimenti privati I4.0 attraverso Scuola infrastrutture di rete investimenti privati
su tecnologie e beni Digitale e Alternanza (Piano Banda Ultra
I4.0 Scuola Lavoro Larga) • Supportare i grandi
investimenti
• Aumentare la spesa • Sviluppare le • Collaborare alla innovativi
privata in Ricerca, competenze I4.0 definizione di
Sviluppo e attraverso percorsi standard e criteri di • Rafforzare e
Innovazione Universitari e Istituti interoperabilità IoT innovare il presidio
Tecnici Superiori di mercati
• Rafforzare la finanza dedicati internazionali
a supporto di I4.0,
VC e start-up • Finanziare la ricerca • Supportare lo
I4.0 potenziando i scambio salario-
Cluster e i dottorati produttività
attraverso la
• Creare Competence contrattazione
Center e Digital decentrata aziendale
Innovation Hub
Governance e awareness
• Sensibilizzare sull’importanza dell'I4.0 e creare la governance pubblico privata
Fonte: Cabina di Regia Industria 4.0
9Piano nazionale Industria 4.0 2017-2020
Obiettivi
Direttrici chiave Direttrici di accompagnamento
Investimenti Infrastrutture Strumenti pubblici
Competenze
innovativi abilitanti di supporto
+10 €Mld 200,000 100% +0,9 €Mld
incremento investimenti studenti universitari e delle aziende italiane Riforma e rifinanziamento
privati da 80 a 90 €Mld coperte a 30Mbps per il 2017 del Fondo
nel 2017
3,000 manager entro il 2020 Centrale di Garanzia
specializzati su temi I4.0
+11,3 €Mld +100% 50% +1 €Mld
di spesa privata in R&S&I studenti iscritti ad Istituti Contratti di sviluppo
delle aziende italiane focalizzati su investimenti
con maggiore focus su Tecnici Superiori su temi
coperte a 100Mbps I4.0
tecnologie I4.0 nel periodo I4.0
entro il 2020
2017-2020
~1.400 +0,1 €Mld
+2,6 €Mld
dottorati di ricerca con
focus su I4.0 (vs. ~5.000
6 consorzi Forte investimento su
in ambito standard IoT catene digitali di vendita
volume investimenti privati previsti nel PNR)
presidiati in aggiunta ai (Piano Made in Italy)
early stage mobilitati nel tavoli istituzionali a partire
periodo 2017 – 2020 dal 2017 Scambio salario –
Competence produttività tramite
Center nazionali incremento RAL e limite
massimo agevolabile
Fonte: Cabina di Regia Industria 4.0
10Iperammortamento e Superammortamento
Investimenti innovativi Agevolazioni previste
Iperammortamento
• Incremento aliquota per investimenti I4.0
Attuale Proposta
140% 250%
Superammortamento
• Proroga del superammortamento con
aliquota al 140% ad eccezione di veicoli ed
altri mezzi di trasporto che prevedono una
maggiorazione ridotta al 120%
Tempistiche
• Al fine di garantire la massima attrattività
della manovra, estensione dei termini per la
Investimenti in tecnologie consegna del bene al 30/06/18 previo
Agrifood , Bio-based economy e a ordine e acconto >20% entro il 31/12/17
supporto dell'ottimizzazione dei
consumi energetici
Fonte: Confindustria; MATTM; MEF; MIPAAF; MISE; R.E TE. Imprese Italia;
11Credito d'imposta alla Ricerca
Spesa in ricerca, sviluppo e
innovazione – esempio 2017 Calcolo credito Attuale Proposta
Spesa Aliquota spesa
25% 50%
incrementale interna
Spesa
media Aliquota spesa
esterna
50% 50%
Credito massimo
per contribuente 5 €M 20 €M
Spesa R&S Spesa R&S Spesa R&S Spesa
2012 2013 2014 R&S
2017
Fonte: MEF; MISE
12Finanza a supporto di Industria 4.0, VC e start-up
Iniziative
Distribuzione
risparmio % • Detrazioni fiscali fino al 30% per
100 investimenti fino a 1 €M in start-up e
6% Inv. in azioni PMI innovative
10%
Investi- 90 6% di società italiane
menti del Inv. in titoli di debito • Assorbimento da parte di società
10%
di società italiane "sponsor" delle perdite di start-up
risparmio 80
88% per i primi 4 anni
nazionale1 Altri investimenti
• PIR - Agevolazione fiscale mediante
80%
0 detassazione capital gain su
Asset Under Asset Under investimenti a medio/lungo termine
Mgmt 2013 Mgmt 2020
• Programma "acceleratori di
€M
impresa", finanziare la nascita di
~1000 nuove imprese con focus I4.0 con
1,000
780 combinazione di strumenti
agevolativi e attori istituzionali
Investi- 534 (CDP)
menti 500
• Fondi di investimento dedicati
early 130 all’industrializzazione di idee e
stage 0 brevetti ad alto contenuto
Germania Spagna Italia Italia tecnologico (CDP)
2015 2015 2015 2020
• Fondi VC dedicati a start-up I4.0 in
co-matching (CDP / Invitalia)
1. Fondi Aperti, Piani pensionistici e Piani assicurativi; valori 2013 pari a 1.069 €Mld;
Fonte: CDP; Invitalia; MEF; MISE
13Investimenti innovativi: Benefici concreti per le imprese
Iperammortamento OGGI DOMANI
Esempio:
Investimento in Superammortamento: 140% Iperammortamento: 250% del
beni I4.0 per del valore ammortizzabile valore ammortizzabile beni I4.0
1.000.000 € riduzione tasse pagate in 5 riduzione delle tasse pagate
anni pari a 96.000€ in 5 anni pari a 360.000€
+275%
Credito d'imposta alla ricerca OGGI DOMANI
Esempio:
Spesa Credito d'Imposta 300.000 € Credito d'Imposta 500.000 €
incrementale per (In caso di spesa maggiore limite (In caso di spesa maggiore limite
1.000.000 € massimo a 5.000.000 €) massimo a 20.000.000 €)
• 800.000 € interna
• 200.000 € esterna fino a
+300%
Finanza a supporto di I4.0, VC e start-up
OGGI DOMANI
Esempio: Detrazione fiscale:19% Detrazione fiscale:30%
Investimento per Investimento massimo per Investimento massimo per
1.000.000 € in contribuente:0,5 €M contribuente:1,0 €M
start-up Detrazione fiscale pari a Detrazione fiscale pari a
innovative 95.000 €/ anno 300.000 € / anno
+215%
Fonte: MISE
14Competenze:
Digital Innovation Hub e Competence Center I4.0
Digital Innovation Hub Competence Center I4.0
Caratteristiche: Centri di Caratteristiche:
Ricerca
• Selezionati DIH pivotando su • Pochi e selezionati Competence
sedi Confindustria e R.E TE. Player Center nazionali
Start-up
industriali
Imprese Italia sul territorio • Forte coinvolgimento di poli universitari
• Ponte tra imprese, ricerca e di eccellenza e grandi player privati
finanza • Contribuzione di stakeholder chiave
Incubatori
Mission: (e.g. centri di ricerca, start-up,..)
CC CC PMI
• Sensibilizzazione delle • Polarizzazione dei centri su ambiti
imprese su opportunità tecnologici specifici e complementari
esistenti in ambito I4.0 • Modello giuridico e competenze
• Supporto nelle attività di manageriali adeguate
Governo e
pianificazione di Università Mission:
Istituzioni
investimenti innovativi Pubbliche CC • Formazione e awareness su I4.0
• Indirizzamento verso • Live demo su nuove tecnologie e
Competence Center I4.0 Associazioni di
categoria Cluster accesso a best practice in ambito I4.0
• Supporto per l'accesso a • Advisory tecnologica per PMI su I4.0
strumenti di finanziamento Investitori
• Lancio ed accelerazione di progetti
pubblico e privato
innovativi e di sviluppo tecnologico
• Servizio di mentoring alle
• Supporto alla sperimentazione e
imprese
produzione "in vivo" di nuove
• Interazione con DIH europei tecnologie I4.0
• Coordinamento con centri di
competenza europei
Fonte: MIUR
15Direttrici chiave: Investimenti innovativi
Impegno cumulato 2017-2020
Impegno Impegno
Iniziative privato1 pubblico
Incentivare gli investimenti privati su tecnologie e beni I4.0
• Iperammortamento: Incremento dell'aliquota al 250% per beni I4.0
• Superammortamento: Affinamento e proroga della norma per un anno
10,0 €Mld
• Beni Strumentali: Proroga della norma per un anno
• Fondo Rotativo Imprese: Sezione del FRI dedicata a investimenti I4.0 in
cui CDP interviene in pool con il sistema bancario3
Aumentare la spesa privata in Ricerca, Sviluppo e Innovazione
• Credito d'imposta alla ricerca: Incremento aliquota su ricerca interna dal 11,3 €Mld
25% al 50% e limiti credito massimo per contribuente da 5 a 20 €M ~13 €Mld2
Rafforzare la finanza a supporto di I4.0, VC e start-up
• Detrazioni fiscali al 30% per investimenti fino a 1 €M in PMI innovative
• Assorbimento perdite start-up da parte di società "sponsor"
• PIR - Detassazione capital gain su investimenti a medio/lungo termine 2,6 €Mld
• Programma "acceleratori di impresa"
• Fondi dedicati all'industrializzazione di idee e brevetti innovativi
• Fondi VC dedicati a start-up I4.0 in co-matching
Totale ~24 €Mld ~ 13 €Mld
1. Include circa 0,5 €Mld di investimenti CDP; 2. Impegno Pubblico include i valori 2018-2024 per la copertura degli investimenti privati sostenuti nel 2017 oggetto delle iniziative
Iperammortamento, Superammortamento e Beni Strumentali; 3. Dotazioni nominali addizionali CDP pari a 3 €Mld
Fonte: CDP; Invitalia; MEF; MISE 16Direttrici chiave: Competenze
Impegno cumulato 2017-2020
Impegno Impegno
Iniziative privato pubblico
Implementazione Piano Nazionale Scuola Digitale – Direttrici
• Competenze per la Manifattura 4.0: atelier creativi, corsi di tecnologia e laboratori su I4.0
• Laboratori Territoriali: incontro scuola-impresa, sviluppo competenze digitali per Made in Italy
• Curricoli Digitali: sviluppo di 25 curricoli con focus digitale su tematiche I4.0 0 €M 355 €M2
• Pensiero Computazionale: formazione in pensiero computazionale alla scuola primaria
Focalizzazione Alternanza Scuola Lavoro su percorsi coerenti con Industria 4.0
Specializzazione di corsi universitari, Master e Master Executive su tematiche Industria
4.0 in partnership con player industriali e tecnologici
30 €M 70 €M
Incremento del numero di studenti degli Istituti Tecnici Superiori su tematiche Industria
4.0 mediante ampliamento dell'offerta formativa
Potenziamento Cluster Tecnologici "Fabbrica Intelligente" e "Agrifood 1 "
• Coordinamento con altri cluster tecnologici e stakeholder industriali
~ 70 €M 170 €M3
Incremento dottorati di ricerca su tecnologie Industria 4.0
Creazione di selezionati Competence Center a livello nazionale su tematiche Industria 4.0 100 €M 100 €M
Adeguamento continuo delle competenze attraverso Fondi Interprofessionali Budget in approvazione
Totale ~200 €M ~ 700 €M
1. Sviluppo e diffusione delle tecnologie di agricoltura di precisione e delle innovazioni della produzione del cibo; 2. Già stanziati; 3 Di cui 150 €M già stanziati
Fonte: LPS; MIPAAF; MIUR 17Direttrici di accompagnamento: Principali iniziative
Impegno cumulato 2017-2020
Impegno Impegno
Iniziative privato pubblico
'17-'20
Banda Ultra Larga
• 100% delle aziende coperte a 30 Mbps e almeno 50% delle aziende coperte a 6 €Mld 6,7 €Mld
100 Mbps, entro il 2020, tramite investimenti pubblici e privati
Fondo Centrale di Garanzia1 '17
• Riforma e rifinanziamento per l'anno 2017 del Fondo Centrale di Garanzia con 22 €Mld 0,9 €Mld
focus su copertura investimenti I4.0
Made in Italy '17
• Forte investimento su catene digitali di vendita e incremento del supporto alle 1 €Mld2 0,1 €Mld
PMI (centri tecnologici, workshop, formazione)
Contratti di Sviluppo '17
• Negoziazione ed erogazione di finanziamenti personalizzati in base alle 2,8 €Mld 1,0 €Mld
esigenze specifiche delle imprese con priorità su progetti I4.0
Scambio Salario - Produttività '17-'20
• Rafforzamento dello scambio salario produttività tramite incremento RAL e N/A 1,3 €Mld
limite massimo somma agevolabile
Totale ~32 €Mld ~10 €Mld
1. Compresa estensione copertura della garanzia primaria per le imprese agricole tramite ISMEA; 2. Stime ritorno di fatturato xx Anno di riferimento iniziativa
Fonte: PCM; MIPAAF; MISE 18List of countries by research and development
spending
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This is a list of countries by research and development (R&D) spending in real terms and as per
latest data available.
List[edit]
Only those nations which annually spend more than 50 million dollars have been included. The
world's total nominal R&D spending was approximately one trillion dollars in 2010.[1]
Expenditures
Expenditure
on R&D %
Ran Country/Regio s on R&D Yea Sourc
(billions of GDP PP
k n per capita r e
of US$, PPP) P
(US$ PPP),
,
01 United States 473.4 2.742% 1,442.51 2013 [2]
02 China 417.8 2.1% 298.56 2015 [3]
— European 388.3 2.03% 764.3 2014 [4]
Union
03 Japan 179.8 3.584% 1,413.9 2014 [4]
04 Germany 109.4 2.869% 1,351.1 2014 [4]
05 South Korea 91.6 4.292% 1,518.47 2014 [2]
[5]
06 India 66.5 0.85% 39.37 2015
[4]
07 France 60.0 2.256% 905.8 2014Expenditures
Expenditure
on R&D %
Ran Country/Regio s on R&D Yea Sourc
(billions of GDP PP
k n per capita r e
of US$, PPP) P
(US$ PPP),
,
United [4]
08 44.8 1.701% 692.9 2014
Kingdom
[2]
09 Russia 42.6 1.187% 290.21 2014
[6][7][8]
10 Brazil 38.4 1.17% 177.89 2012
[9][2]
11 Taiwan 33.7 3.1% 1,383.84 2015
[2]
12 Italy 27.4 1.287% 452.14 2014
[4]
13 Canada 25.7 1.612% 723.5 2014
[10]
14 Australia 23.3 2.12% 986.86 2014
[2]
15 Spain 19.2 1.222% 413.46 2014
[4]
16 Netherlands 16.3 1.973% 967.8 2014
[2]
17 Turkey 15.3 1.007% 198.36 2014
[4]
18 Sweden 14.2 3.161% 1,468.1 2014
[2]
19 Switzerland 13.1 2.967% 1,647.90 2012Expenditures
Expenditure
on R&D %
Ran Country/Regio s on R&D Yea Sourc
(billions of GDP PP
k n per capita r e
of US$, PPP) P
(US$ PPP),
,
20 Israel 12.7 4.3% 1,361.56 2015 [2]
[4]
21 Belgium 12.4 2.465% 1,102.9 2014
[2]
22 Austria 11.9 3.1% 1,416.14 2015
[2]
23 Poland 11.6 1.004% 301.06 2014
[6]
24 Malaysia 10.6 1.3% 344.3 2015
[4]
25 Singapore 10.0 2.186% 1,831.7 2014
[2]
26 Mexico 9.0 0.941% 237.57 2014
[4]
27 Denmark 8.2 3.085% 1,450.2 2014
[4]
28 Finland 7.2 3.174% 1,318.0 2014
29 Czech 6.3 1.997% 600.04 2014 [2]
Republic
30 Egypt 6.2 0.68% 73.18 2013 [6]
[4]
31 Norway 5.8 1.710% 1,123.9 2014Expenditures
Expenditure
on R&D %
Ran Country/Regio s on R&D Yea Sourc
(billions of GDP PP
k n per capita r e
of US$, PPP) P
(US$ PPP),
,
[2][7][8]
32 Argentina 5.0 0.588% 129.09 2013
[2]
33 South Africa 4.8 0.732% 92.25 2012
United Arab [4]
34 4.28 0.70% 470.7 2014
Emirates
[4]
35 Ireland 3.6 1.519% 779.4 2014
[2]
36 Portugal 3.6 1.285% 347.84 2014
[6]
37 Thailand 3.6 0.39% 52.67 2011
[2]
38 Hungary 3.4 1.371% 343.01 2014
[6]
39 Ukraine 3 0.76% 73.7 2013
[6]
40 Hong Kong 2.7 0.73% 373.09 2012
[2]
41 Greece 2.4 0.835% 216.72 2014
[6]
42 Pakistan 2.4 0.29% 13.29 2013
[6]
43 Indonesia 2.0 0.08% 8.09 2013Expenditures
Expenditure
on R&D %
Ran Country/Regio s on R&D Yea Sourc
(billions of GDP PP
k n per capita r e
of US$, PPP) P
(US$ PPP),
,
[2]
44 New Zealand 1.8 1.172% 400.99 2013
[11][12]
45 Saudi Arabia 1.8 0.25% 60.01 2012
[6][7][8]
46 Colombia 1.6 0.24% 31 2014
[2][7][8]
47 Chile 1.54 0.38% 87.39 2014
[2]
48 Slovenia 1.5 2.386% 712.63 2014
[6]
49 Morocco 1.5 0.73% 47.59 2010
[2]
50 Romania 1.5 0.383% 75.62 2014
[2]
51 Slovakia 1.4 0.886% 250.55 2014
[6]
52 Qatar 1.3 0.47% 698.50 2012
[6]
53 Belarus 1.12 0.67% 118.44 2013
[13]
54 Vietnam 0.87 0.21% 9.91 2011
[6]
55 Kuwait 0.83 0.30% 214.16 2013
[14]
56 Bulgaria 0.81 0.65% 112.15 2013Expenditures
Expenditure
on R&D %
Ran Country/Regio s on R&D Yea Sourc
(billions of GDP PP
k n per capita r e
of US$, PPP) P
(US$ PPP),
,
[7][8]
57 Ecuador 0.8 0.44% 49.90 2016
[6]
58 Ethiopia 0.79 0.61% 9.08 2013
[6]
59 Tunisia 0.78 0.68% 72.83 2012
[14]
60 Lithuania 0.76 0.95% 245.36 2013
[4]
61 Luxembourg 0.7 1.256% 1,252.7 2014
[14]
62 Croatia 0.7 0.81% 166.75 2013
[14]
63 Serbia 0.7 0.73% 97.86 2013
64 Iran 0.7 0.12% 9.08 2014 [15]
[6]
65 Kazakhstan 0.67 0.17% 39.24 2013
[2]
66 Estonia 0.53 1.5% 399.24 2015
[6]
67 Philippines 0.48 0.11% 5.4 2007
[16][7][8]
68 Peru 0.4 0.12% 12.94 2015Expenditures
Expenditure
on R&D %
Ran Country/Regio s on R&D Yea Sourc
(billions of GDP PP
k n per capita r e
of US$, PPP) P
(US$ PPP),
,
[6]
69 Azerbaijan 0.33 0.21% 35.98 2013
[14]
70 Latvia 0.28 0.6% 136.8 2013
[6]
71 Uganda 0.28 0.48% 8.27 2010
[6]
72 Costa Rica 0.28 0.47% 61.55 2011
[4]
73 Iceland 0.27 1.891% 831.2 2014
[6]
74 Mongolia 0.26 0.17% 73.66 2013
[6][7][8]
75 Uruguay 0.24 0.34% 69.88 2015
[16]
76 Sudan 0.18 0.23% 4.74 2007
[16]
77 Algeria 0.16 0.07% 4.13 2007
[14]
78 Cyprus 0.13 0.48% 150.82 2013
[6]
79 Macedonia 0.12 0.44% 55.99 2013
Bosnia and [6]
80 0.12 0.33% 31.73 2013
HerzegovinaExpenditures
Expenditure
on R&D %
Ran Country/Regio s on R&D Yea Sourc
(billions of GDP PP
k n per capita r e
of US$, PPP) P
(US$ PPP),
,
[14]
81 Malta 0.11 0.85% 270.78 2013
[7][8]
82 Bolivia 0.08 0.15% 7.29 2012
[6]
83 Botswana 0.07 0.25% 37.01 2012
[6]
84 Oman 0.07 0.23% 25.40 2013
[4]
85 Macau 0.07 0.09% 122.2 2014
[6]
86 Moldova 0.06 0.35% 16.44 2013
[4]
87 Bahrain 0.06 0.100% 45.2 2014
[7][8]
88 Paraguay 0.06 0.13% 9.13 2015
[6]
89 Georgia 0.05 0.16% 14.73 2014
[14]
90 Montenegro 0.03 0.38% 55.75 2013Technology Readiness Levels in the European Commission (EC)[7]
Technology
Description
Readiness Level
TRL 1. basic principles observed
TRL 2. technology concept formulated
TRL 3. experimental proof of concept
TRL 4. technology validated in lab
technology validated in relevant environment (industrially relevant
TRL 5.
environment in the case of key enabling technologies)
technology demonstrated in relevant environment (industrially relevant
TRL 6.
environment in the case of key enabling technologies)
TRL 7. system prototype demonstration in operational environment
TRL 8. system complete and qualified
actual system proven in operational environment (competitive
TRL 9.
manufacturing in the case of key enabling technologies; or in space)
Technology Readiness Levels in the European Space Agency (ESA)[6]Technology Readiness
LevelDescriptionTRL 1.Basic principles observed and reportedTRL 2.Technology concept and/or
application formulatedTRL 3.Analytical and experimental critical function and/or characteristic proof-
of-conceptTRL 4.Component and/or breadboard functional verification in laboratory environmentTRL
5.Component and/or breadboard critical function verification in relevant environmentTRL 6.Model
demonstrating the critical functions of the element in a relevant environmentTRL 7.Model
demonstrating the element performance for the operational environmentTRL 8.Actual systemcompleted and accepted for flight ("flight qualified")TRL 9.Actual system "flight proven" through
successful mission operations
Technology Readiness Levels for the DOE[10]
Technology
Readiness Description
Level
Scientific research begins translation to applied R&D – Lowest level of
technology readiness. Scientific research begins to be translated into applied
TRL 1.
research and development. Examples might include paper studies of a
technology's basic properties.
Invention begins – Once basic principles are observed, practical applications
can be invented. Applications are speculative and there may be no proof or
TRL 2.
detailed analysis to support the assumptions. Examples are limited to analytic
studies.
Active R&D is initiated – Active research and development is initiated. This
includes analytical studies and laboratory studies to physically validate
TRL 3.
analytical predictions of separate elements of the technology. Examples include
components that are not yet integrated or representative.
Basic technological components are integrated – Basic technological
TRL 4.
components are integrated to establish that the pieces will work together.
Fidelity of breadboard technology improves significantly – The basic
technological components are integrated with reasonably realistic supporting
TRL 5.
elements so it can be tested in a simulated environment. Examples include
“high fidelity” laboratory integration of components.
Model/prototype is tested in relevant environment – Representative model or
prototype system, which is well beyond that of TRL 5, is tested in a relevant
TRL 6. environment. Represents a major step up in a technology's demonstrated
readiness. Examples include testing a prototype in a high-fidelity laboratory
environment or in simulated operational environment.Prototype near or at planned operational system – Represents a major step up
TRL 7. from TRL 6, requiring demonstration of an actual system prototype in an
operational environment.
Technology is proven to work – Actual technology completed and qualified
TRL 8.
through test and demonstration.
Actual application of technology is in its final form – Technology proven through
TRL 9.
successful operations.
Technology Readiness Levels in the Oil & Gas Industry (API 17N)
Technology
Readiness Description
Level
Unproven idea/proposal Paper concept. No analysis or testing has been
TRL 0
performed
Concept demonstrated. Basic functionality demonstrated by analysis, reference
to features shared with existing technology or through testing on individual
TRL 1
subcomponents/subsystems. Shall show that the technology is likely to meet
specified objectives with additional testing
Concept validated. Concept design or novel features of design validated
TRL 2 through model or small scale testing in laboratory environment. Shall show that
the technology can meet specified acceptance criteria with additional testing
New technology tested. Prototype built and functionality demonstrated through
TRL 3 testing over a limited range of operating conditions. These tests can be done on
a scaled version if scalable
Technology qualified for first use. Full-scale prototype built and technology
TRL 4 qualified through testing in intended environment, simulated or actual. The new
hardware is now ready for first useTechnology integration tested. Full-scale prototype built and integrated into
TRL 5
intended operating system with full interface and functionality tests
Technology installed. Full-scale prototype built and integrated into intended
operating system with full interface and functionality test program in intended
TRL 6
environment. The technology has shown acceptable performance and reliability
over a period of time
Proven technology integrated into intended operating system. The technology
TRL 7 has successfully operated with acceptable performance and reliability within the
predefined criteria
Definitions[edit]
The following has been adopted by the DOD as appropriate in assessing manufacturing readiness
levels:[6]
Phase (as
specified by Leading to MRL Definition Description
DoDI 5000.02)[7]
Basic research expands
scientific principles that may
Basic
have manufacturing
manufacturing
1 implications. The focus is on a
implications
high level assessment of
identified
manufacturing opportunities.
The research is unfettered.
Material Material
solutions development Invention begins.
analysis decision review Manufacturing science and/or
concept described in
application context.
Manufacturing
Identification of material and
2 concepts
process approaches are
identified
limited to paper studies and
analysis. Initial manufacturing
feasibility and issues are
emerging.Conduct analytical or
laboratory experiments to
validate paper studies.
Experimental hardware or
processes have been created,
Manufacturing but are not yet integrated or
3 proof of concept representative. Materials
developed and/or processes have been
characterized for
manufacturability and
availability but further
evaluation and demonstration
is required.
Required investments, such
as manufacturing technology
development identified.
Processes to ensure
manufacturability, producibility
and quality are in place and
are sufficient to produce
Capability to technology demonstrators.
produce the Manufacturing risks identified
Milestone A
4 technology in a for prototype build.
decision
laboratory Manufacturing cost drivers
environment. identified. Producibility
assessments of design
concepts have been
completed. Key design
performance parameters
identified. Special needs
identified for tooling, facilities,
material handling and skills.
Manufacturing strategy refined
and integrated with Risk
Management Plan.
Identification of
Capability to
Technology enabling/critical technologies
produce
maturation and and components is complete.
prototype
risk reduction Milestone B Prototype materials, tooling
5 components in a
(formerly decision and test equipment, as well as
production
"technology personnel skills, have been
relevant
development") demonstrated on components
environment.
in a production relevant
environment, but many
manufacturing processes and
procedures are still in
development. Manufacturingtechnology development
efforts initiated or ongoing.
Producibility assessments of
key technologies and
components ongoing. Cost
model based upon detailed
end-to-end value stream map.
Initial manufacturing approach
developed. Majority of
manufacturing processes
have been defined and
characterized, but there are
still significant
engineering/design changes.
Preliminary design of critical
components completed.
Producibility assessments of
Capability to
key technologies complete.
produce a
Prototype materials, tooling
prototype system
and test equipment, as well as
6 or subsystem in
personnel skills have been
a production
demonstrated on subsystems/
relevant
systems in a production
environment.
relevant environment.
Detailed cost analysis include
design trades. Cost targets
allocated. Producibility
considerations shape system
development plans. Long lead
and key supply chain
elements identified. Industrial
Capabilities Assessment for
Milestone B completed.
Detailed design is underway.
Material specifications are
approved. Materials available
Capability to to meet planned pilot line build
produce schedule. Manufacturing
systems, processes and procedures
Engineering and post-CDR (Critical
subsystems or demonstrated in a production
manufacturing design 7
components in a representative environment.
development review)Assessment
production Detailed producibility trade
representative studies and risk assessments
environment. underway. Cost models
updated with detailed designs,
rolled up to system level and
tracked against targets. Unit
cost reduction effortsunderway. Supply chain and
supplier Quality Assurance
assessed. Long lead
procurement plans in place.
Production tooling and test
equipment design and
development initiated.
Detailed system design
essentially complete and
sufficiently stable to enter low
rate production. All materials
are available to meet planned
low rate production schedule.
Manufacturing and quality
processes and procedures
Pilot line
proven in a pilot line
capability
environment, under control
Milestone C demonstrated.
8 and ready for low rate
decision Ready to begin
production. Known
low rate
producibility risks pose no
production.
significant risk for low rate
production. Engineering cost
model driven by detailed
design and validated. Supply
chain established and stable.
Industrial Capabilities
Assessment for Milestone C
completed.
Major system design features
are stable and proven in test
and evaluation. Materials are
available to meet planned rate
production schedules.
Low rate Manufacturing processes and
production procedures are established
demonstrated. and controlled to three-sigma
Production and Full rate production
9 Capability in or some other appropriate
Deployment decision
place to begin quality level to meet design
Full Rate key characteristic tolerances
Production. in a low rate production
environment. Production risk
monitoring ongoing. LRIP cost
goals met, learning curve
validated. Actual cost model
developed for Full Rate
Production environment, withimpact of Continuous
improvement.
This is the highest level of
production readiness.
Engineering/design changes
are few and generally limited
to quality and cost
improvements. System,
components or items are in
rate production and meet all
engineering, performance,
Full rate
quality and reliability
production
requirements. All materials,
demonstrated
Operations and manufacturing processes and
N/A 10 and lean
Support procedures, inspection and
production
test equipment are in
practices in
production and controlled to
place.
six-sigma or some other
appropriate quality level. Full
rate production unit cost
meets goal, and funding is
sufficient for production at
required rates. Lean practices
well established and
continuous process
improvements ongoing.
Dimensions in Assessing Readiness[edit]
MRLs are assessed in multiple dimensions (referred to as "threads" within DOD):[6]
• Technology and industrial base
• Industrial base
• Manufacturing technology development
• Design
• Produce-ability program
• Design maturity
• Cost and funding
• Production cost knowledge (cost modeling)
• Cost analysis
• Manufacturing investment budget
• Materials
• Maturity
• Availability
• Supply chain management
• Special handling
• Process capability and control• Modeling and simulation of production and process
• Manufacturing process maturity
• Process yields and rates
• Quality management, including supplier quality
• Process Excellence
• Quality tools - Six Sigma, 5S, Lean, Kaizen, APQP, etc.
• Manufacturing workforce (engineering and production)
• Safety training and requirements
• Tools handling and procedures
• Procedure training and levels
• Capacity planning (full time versus part-time)
• Facilities
• Tooling, special test equipment, special inspection equipment
• Facilities
• Manufacturing management
• Manufacturing planning and scheduling
• Materials planning
Examples[edit]
Several traditional non-proprietary non-confidential examples are described below illustrating the use
of MRL methodology in joining manufacturing.
1. 3D-Printing and Additive Manufacturing Example
2. Aerospace Airframe Body Construction Manufacturing Example
3. Automotive Heads and Blocks Casting Manufacturing Example
4. Ultra-fine Grain Titanium Billet Manufacturing Example
5. Space Shuttle External Tank Friction Stir Welding Example
Contents
THE DEFENSE SCIENCE AND TECHNOLOGY INVEST 1
COMPOSITE MATERIALS 13
COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS 27
DATA FUSION 41
PHOTONICS 63
SEMICONDUCTOR MATERIALS AND MICROELEC 77SIGNAL PROCESSING 117 SOFTWARE PRODUCIBILITY 135 SENSITIVE RADARS 199 SIGNATURE CONTROL 215 SIMULATION AND MODELING 229 WEAPON SYSTEM ENVIRONMENT 241 BIOTECHNOLOGY MATERIALS AND PROCESSES 257 HIGH ENERGY DENSITY MATERIALS 275 HYPERVELOCITY PROJECTILES 287 PULSED POWER 307 AIRBREATHING PROPULSION 149 MACHINE INTELLIGENCE AND ROBOTICS 165 PARALLEL COMPUTER ARCHITECTURES 185 SUPERCONDUCTIVITY 319 Copyright
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