Il Potenziale delle PMI. Misurare l’innovazione con il TRL

Il Potenziale delle PMI. Misurare l’innovazione con il TRL

Dopo avere analizzato lo stato di salute dell’innovazione delle PMI Proseguiamo il nostro speciale sull’innovazione nelle PMI Italiane con l’articolo di Ezio Este, proseguiamo il nostro viaggio analizzando in profondità un tema molto importante: come si misura l’innovazione? O meglio, che differenza c’è tra Ricerca e sviluppo e innovazione?

Ci facciamo aiutare da Carlo Pignatari, che da più di 30 anni segue le PMI nello sviluppo dei processi innovativi.

Il potenziale delle PMI. Ricerca e Innovazione

Il percorso che porta una scoperta scientifica o un’idea tecnologica a diventare un prodotto o servizio disponibile sul mercato è spesso lungo, complesso e non lineare. Le difficoltà di questo percorso sono motivate soprattutto dagli obiettivi chiaramente distinti tra la fase di ricerca e la fase di innovazione. La ricerca è un’attività esplorativa, non necessariamente finalizzata ad applicazioni immediate, guidata dalla curiosità e dalla voglia di scrutare territori inesplorati, spesso portando a risultati insperati e inattesi. La sua qualità è definita da “originalità” e “valore tecnico”. L’innovazione, invece, mira ad avere un impatto concreto sulla società, sfruttando conoscenze e know-how per cambiare in modo visibile e tangibile un pezzo del mondo. La parola chiave che caratterizza l’innovazione è “impatto”. La connessione tra ricerca e innovazione non è diretta, continua o scontata, ma spesso imprevedibile e discontinua, con percorsi che possono essere separati anche da anni. Molte delle tecnologie sviluppate in ambito di ricerca non diventeranno mai prodotti di massa perché faticano a superare il divario che esiste tra la fase di ricerca e la fase di innovazione. Questo divario è spesso denominato “Death Valley” dell’innovazione, ovvero quel punto in cui i risultati promettenti della ricerca faticano a trasformarsi in prodotti, servizi, processi o modelli di business che abbiano un impatto tangibile e possano.

Il potenziale delle PMI. Conosciamo il TRL

Il TRL (Technology Readiness Level) è una metodologia di valutazione che consente di quantificare oggettivamente lo stato di avanzamento di un progetto tecnologico e permette di mappare con precisione il percorso di una tecnologia dai principi fondamentali (TRL 1) al sistema comprovato in ambiente operativo (TRL 9). Concepito dalla NASA negli anni ’70 per l’ambito aerospaziale, il sistema è stato successivamente modificato e adottato da numerose agenzie e organizzazioni a livello globale, tra cui la Commissione Europea. L’Organizzazione Internazionale per la Normazione (ISO) ha pubblicato un proprio standard nel 2013 per definire i livelli TRL e i relativi criteri di valutazione.

La scala TRL è basata su nove livelli, che descrivono il percorso di una tecnologia dai principi fondamentali fino alla completa maturazione e commercializzazione.

I nove livelli TRL sono definiti come segue:

✅TRL 1: Osservazione dei principi fondamentali– La fase iniziale della ricerca in cui si esplorano e si comprendono i principi scientifici di base.

✅TRL 2: Formulazione del concetto della tecnologia– I principi scientifici vengono applicati per sviluppare concetti tecnologici e prototipi iniziali.

✅TRL 3: Prova di concetto sperimentale– Vengono condotti esperimenti per dimostrare la fattibilità della tecnologia e convalidare i principi di base.

✅TRL 4: Tecnologia convalidata in laboratorio– La tecnologia viene testata in laboratorio per valutarne le prestazioni e la funzionalità in un ambiente controllato.

✅TRL 5: Tecnologia convalidata in ambiente rilevante– La tecnologia viene testata in condizioni simulate che approssimano l’ambiente reale di utilizzo.

✅TRL 6: Tecnologia dimostrata in ambiente rilevante– La tecnologia viene testata in un ambiente operativo per valutarne le prestazioni in condizioni reali.

✅TRL 7: Dimostrazione di un prototipo di sistema in ambiente operativo– Il prototipo completo viene testato in condizioni operative reali.

✅TRL 8: Sistema completo e qualificato – Il sistema è stato testato, qualificato e è pronto per l’implementazione.

✅TRL 9: Sistema reale provato in ambiente operativo – La tecnologia è stata dimostrata in un ambiente operativo reale e pienamente utilizzata, ad esempio nella produzione competitiva o nella commercializzazione.

Il potenziale delle PMI. Tra Ricerca e Innovazione

Le attività fino al TRL 4 sono associate alla ricerca, intesa come esplorazione dello sconosciuto e creazione di nuova conoscenza guidata dalla curiosità e mirata all’originalità e al valore tecnico. L’innovazione, invece, inizia tipicamente dal TRL 5 in su, concentrandosi sull’applicazione dei risultati della ricerca per avere un impatto concreto sulla società, sfruttando conoscenze e know-how per cambiare visibilmente prodotti, servizi, processi o dinamiche sociali.

La “Death Valley” può quindi essere visivamente individuata in corrispondenza del passaggio dai livelli TRL bassi (ricerca) ai livelli TRL più alti (innovazione)

Il potenziale delle PMI. Impiego dei TRL

Il TRL è stato spesso utilizzato come demarcatore nei progetti di R&S e innovazione, fungendo da strumento di valutazione e comunicazione fondamentale. All’interno di un bando di R&S si trova infatti solitamente indicato su che tipo di TRL ci si intende rivolgere. Il suo valore principale, da questo punto di vista, risiede nella capacità di fornire un linguaggio comune che facilita la comunicazione tra i diversi attori dell’ecosistema dell’innovazione utilizzando una standardizzazione che riduce le ambiguità e le interpretazioni soggettive. Utilizzare la scala TRL permette di identificare la distanza di una tecnologia dal mercato, sia in termini temporali che tecnologici/operativi.

Oltre che nell’ottica di una partecipazione a un bando, questo può essere utile per le aziende che devono pianificare investimenti, allocare risorse in modo efficiente e stimare il rischio tecnico, il tempo e i costi necessari per portare una tecnologia dalla ricerca alla commercializzazione.

Il TRL aiuta anche a stabilire un collegamento concettuale tra l’idea tecnologica e il potenziale utente, incoraggiando i ricercatori a adottare una mentalità più orientata alle logiche industriali e alle esigenze del mercato. Inoltre, la metodologia TRL si rivela utile per identificare gli aspetti mancanti o sottovalutati nel percorso verso l’applicazione finale, permettendo di orientare la ricerca verso le aree critiche che necessitano di ulteriore sviluppo. Come si diceva, nel contesto dei programmi di finanziamento europei (Horizon 2020 e Horizon Europe, ecc.) il TRL è utilizzato come criterio di selezione dei progetti da finanziare, spesso specificando il livello minimo richiesto per le proposte. Questo indirizza gli sforzi di ricerca verso determinate fasi di sviluppo tecnologico.

Il potenziale delle PMI. Limiti dei TRL

Mentre il TRL offre una chiave di lettura puramente tecnologica, va però sottolineato come nella pratica, le attività di ricerca e innovazione possono essere guidate da diverse dinamiche:

✅Technology Push: In questo scenario, l’innovazione si muove dai livelli TRL più bassi verso quelli più alti, cercando uno sbocco di mercato per una tecnologia o un’idea nata dalla ricerca. Spesso coinvolge la creazione di spinoff o startup.

✅Market Pull: Qui, il punto di partenza è un bisogno del mercato o un problema che un’impresa deve risolvere. L’impresa cerca tecnologie già mature (livelli TRL alti) che possano essere integrate con le proprie competenze e asset. Questo processo si muove idealmente dai livelli TRL più alti verso il basso (nella ricerca di componenti), o coinvolge scouting, valutazione e integrazione di soluzioni esterne.

Al progredire della maturità tecnologica (verso TRL 9), diventano sempre più rilevanti e centrali questioni e temi non strettamente tecnologici, come il modello del lavoro, le strutture organizzative, la strategia di mercato, i modelli di business, la gestione del cliente, le risorse economiche, i piani di sviluppo, le alleanze commerciali e lo sviluppo del capitale umano. Questo sottolinea come l’innovazione, specialmente ad alti livelli di TRL, sia un processo multidisciplinare che va oltre la sola tecnologia

Il potenziale delle PMI. Esempi concreti dei TRL

Una seconda difficoltà nell’utilizzo del TRL risiede nelle specificità settoriali o applicative. Proviamo a vedere alcuni casi pratici:

1️⃣Settore della Robotica, tematica interazione uomo-macchina

▶️TRL 1-2: Definizione dei principi di interazione uomo-robot, formulazione algoritmi.

▶️TRL 3: Primi test sperimentali in ambiente controllato.

▶️TRL 4-5: Test in laboratorio e in ambienti simulati, valutazione sicurezza vicino agli operatori.

▶️TRL 6-7: Test in un vero ambiente industriale con operatori reali.

▶️TRL 8-9: Sistema robotico completo qualificato e integrato nella linea produttiva.

Lo stato dell’arte in questo ambito fa sì che nella pratica i progetti di robotica in ambito industriale, oggi si collochino a livelli tipicamente applicativi (dal livello 6 in su) trattandosi non già di inventare nuovi robot, bensì di capire come possono essere utilizzati in contesti specifici per consentire risultati pratici. Esistono ovviamente centri di ricerca che continuano a lavorare su nuovi concept di robot, ma difficilmente un consulente interagisce con questi centri che hanno canali di finanziamento dedicati.

Allo stesso tempo diventa però difficile collocare un progetto nei livelli 6,7 o 8 con precisione perché le casistiche richiedono valutazioni tecniche specifiche e difficili da delimitare con certezza anche per un operatore del settore.

2️⃣Settore Manifatturiero Avanzato

▶️TRL 1-2: Definizione dei principi di riconfigurabilità, formulazione architettura di base.

▶️TRL 3: Sviluppo di un prototipo concettuale.

▶️TRL 4: Test in ambiente controllato, verifica della riconfigurazione.

▶️TRL 5-6: Test in condizioni simulate che approssimano l’ambiente industriale, valutazione prestazioni e integrabilità.

▶️TRL 7: Implementazione del sistema in un ambiente produttivo reale (modalità prototipale).

▶️TRL 8-9: Sistema completo qualificato e integrato nella produzione industriale.

Nel cosiddetto ‘Advanced manufacturing’ in modo simile a quanto visto per la robotica è molto probabile trovarsi operativamente in un TRL 5-6, ma più probabilmente 7. Tuttavia, vi può essere l’utilizzo di diverse tecnologie (machine learning, sistemi di visione, AI generativa, AI Agent, ecc.) che si collocano a diversi livelli sulla scala.

3️⃣Settore Sanitario

Nella valutazione TRL di un progetto a tema ‘Health’, molti aspetti sono legati alla sicurezza del paziente, all’efficacia clinica e ai requisiti regolatori stringenti.

▶️TRL 1-2: Identificazione principi biologici/fisici, formulazione concetto dispositivo.

▶️TRL 3: Dimostrazione iniziale della fattibilità con prove in vitro/vivo limitate.

▶️TRL 4: Test approfonditi in laboratorio, verifica funzionalità, sicurezza preliminare.

▶️TRL 5: Test in condizioni che simulano l’uso clinico (ambiente controllato).

▶️TRL 6: Test clinici preliminari su campione limitato.

▶️TRL 7: Studi clinici su scala più ampia in condizioni reali.

▶️TRL 8: Dispositivo completo, validato clinicamente e pronto per l’approvazione regolatoria.

▶️TRL 9: Dispositivo approvato, commercializzato e utilizzato nella pratica clinica.

L’integrazione dei requisiti regolatori (FDA, EMA) è fondamentale e rappresenta una sfida aggiuntiva verso TRL 8-9 che ha però spesso tempistiche molto lunghe rispetto alle fasi precedenti.

4️⃣Settore delle Tecnologie Informatiche (IT)

 Il TRL in questo caso si concentra su stabilità, scalabilità, sicurezza e usabilità del software.

▶️TRL 3: Sviluppo di script e funzioni iniziali.

▶️TRL 4: Versione alpha testata internamente.

▶️TRL 5: Versione alpha testata esternamente.

▶️TRL 6: Versione beta testata da utenti selezionati in modalità controllata.

▶️TRL 7: Versione beta ampiamente aperta agli utenti finali.

▶️TRL 8: Versione stabile disponibile per il mercato.

▶️TRL 9: Versione stabile disponibile per il mercato in condizioni di business plan complete.

Per applicazioni come assistenti digitali basati su IA, la valutazione del TRL considera anche l’efficacia dell’interazione utente, la qualità delle risposte e la capacità di apprendimento.

Il potenziale delle PMI. Criticità dei TRL

Nonostante la sua ampia utilità, come si può vedere anche da questi esempi, il TRL presenta quindi alcune limitazioni significative.

🔎TRL 9 non implica piena maturità/ottimizzazione commerciale: una dimostrazione di prontezza commerciale (TRL 9) non significa necessariamente che la tecnologia sia pienamente matura, robusta e ottimizzata. Alcuni esperti suggeriscono di integrare la scala con livelli aggiuntivi (TRL 10 per uso commerciale iniziale con ottimizzazioni in corso, TRL 11 per uso diffuso e maturo).

🔎Non cattura adeguatamente lo “stretch” tecnico e di mercato: il TRL tradizionale non considera sufficientemente il grado di differenza tra lo stato finale desiderato e l’analogo più simile esistente. Il tempo, lo sforzo e la probabilità di successo di un progetto dipendono fortemente da questa “distanza” rispetto allo stato dell’arte, incluse differenze di scala, design e condizioni operative.

🔎Sfide nella valutazione di sistemi complessi e integrati: come visto nel caso sulla manifattura avanzata, il TRL ha difficoltà a valutare sistemi che integrano diverse tecnologie. Problematiche legate all’integrazione, alla maturità delle interfacce, all’ambito della valutazione, all’influenza di nuovi componenti e alla prioritizzazione degli sforzi di sviluppo non sono adeguatamente affrontate. La valutazione del Technology Readiness Level (TRL) diventa particolarmente complessa nei progetti che integrano multiple tecnologie con diversi gradi di maturità. Accade spesso che la maturità complessiva del sistema non corrisponde alla semplice media delle singole componenti, ma dipende da interazioni non lineari tra tecnologie, interfacce e contesti operativi.

🔎Difficoltà di integrazione con i processi decisionali aziendali: le organizzazioni faticano a integrare efficacemente la valutazione TRL nei loro processi di pianificazione, gestione dei gate di sviluppo del sistema e revisione.

🔎Non è un giudizio qualitativo: di per sé la valutazione TRL indica esclusivamente la maturità tecnologica, non la qualità o il valore della ricerca o della tecnologia stessa. L’utilizzo che se ne fa all’interno di bandi spinge invece spesso a interpretarlo in funzione degli obiettivi del bando e a tramutarlo in un giudizio di valore che non è presente nella sua accezione originaria.

Per questi motivi il TRL deve essere utilizzato all’interno di una valutazione più complessiva che consideri anche aspetti come la complessità dell’integrazione, la distanza dal mercato, la maturità organizzativa e la sostenibilità economica. È inoltre importante adattare la scala TRL ai contesti specifici dei diversi settori tecnologici.

Nonostante questi limiti, il Technology Readiness Level è uno strumento che ha acquisito sempre più fondamentale importanza per la valutazione, la pianificazione e la comunicazione nei progetti di innovazione. Fornendo un linguaggio comune, aiuta a orientare gli sforzi di R&S, allocare risorse in modo efficiente e stimare i percorsi verso la commercializzazione. Sebbene non sia privo di limitazioni, in particolare per sistemi complessi e per una valutazione completa della prontezza commerciale, la consapevolezza di tali limiti e l’integrazione con altri strumenti e approcci possono massimizzarne l’utilità. Utilizzato correttamente, il TRL fornisce un contributo a chiarire dove si colloca il divario tra ricerca e implementazione (la cosiddetta “Death Valley” dell’innovazione) e fornire indicazioni su come colmarlo

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Per oggi ci fermiamo qui. Con il prossimo articolo analizzeremo lo strumento del Patent Box