Gli argomenti:
Con l’articolo di oggi, usciamo per un attimo da ambiti, tecnicismi e flussi di lavoro della progettazione meccanica in senso stretto, per parlare in modo più ampio di un argomento ad essa correlato: l’Industria 4.0.
Su questo tema c’è ancora tanta confusione: cosa si intende per Industria 4.0, quanto impatta nella progettazione e quali valori aggiunge? Ecco la nostra panoramica.
Industria 4.0: cos’è?
Con il termine “Industria 4.0” si intende l’integrazione di nuove tecnologie per l’automazione industriale. L’obiettivo è aumentare qualità e produttività degli impianti, migliorando al contempo le condizioni di lavoro.
È la creazione di un valore aggiunto, grazie alla digitalizzazione dell’industria e alla connessione “intelligente” in tempo reale di persone, macchine e dispositivi, per coordinare il funzionamento tra i vari sistemi.
Perché 4.0? I numeri precedenti dove sono?
Perché si tratta della quarta rivoluzione industriale, considerando che:
- 1784, Industria 1.0: nasce la macchina a vapore che, sostituendo i mulini, dà il via alla meccanizzazione della produzione sfruttando la potenza dell’acqua e del vapore, aumentando così velocità e potenza;
- 1870, Industria 2.0: introduzione nel sistema produttivo di altre forme di energia, come l’elettricità e successivamente il petrolio. Questo permette di localizzare la produzione in qualsiasi luogo e consente l’avvio delle catene di montaggio per una produzione massiva;
- 1970, Industria 3.0: introduzione dell’informatica e dell’elettronica nelle fabbriche, che incrementa non solo l’automazione di macchinari ed impianti, ma anche l’organizzazione del sistema produttivo attraverso un percorso di digitalizzazione;
- 2011, Industria 4.0: si avvia un’integrazione di tutti i sistemi tra loro. La connessione tra i macchinari ed il resto dell’organizzazione – non solo produttiva ma di tutta la filiera – permette di arrivare ad una gestione delle informazioni condivisa;
- 2021, Industria 5.0.
No, non ci siamo fatti prendere la mano dai numeri!
A gennaio del 2021, la Commissione Europea ha pubblicato il rapporto “Industria 5.0”, in cui evidenzia la necessità di dare maggiore impulso alla trasformazione iniziata con l’Industria 4.0, utilizzando il digitale ed il green per risanare l’economia e l’ambiente.
Un nuovo passo che si concretizza nella cooperazione in tempo reale tra le persone e le macchine e che evidenzia come l’industria sia il fulcro di questa transizione e il principale mezzo per raggiungere il benessere della persona, inteso come:
“quello stato che coinvolge tutti gli aspetti dell’essere umano, e caratterizza la qualità della vita di ogni singola persona all’interno di una comunità di persone (società)”.
Industria 4.0: quando nasce il termine?
Il termine ha origine dal nome dell’iniziativa Europea Industry 4.0, ispirata ad un progetto tedesco presentato nel 2011 alla fiera di Hannover, in Germania.
Dal titolo “Industria 4.0: L’Internet delle cose sulla strada della quarta rivoluzione industriale”, aveva lo scopo di ammodernare il sistema produttivo tedesco rendendolo competitivo a livello mondiale.
Tutti i vari paesi lo hanno poi fatto proprio, declinando questo termine con diverse strategie e normative nazionali, inclusi piani di finanziamento ed agevolazione.
Tanto per dare un’idea del valore di cui stiamo parlando, un report dell’Osservatorio Industria 4.0 del Politecnico di Milano ha indicato come nel 2020 il volume di affari abbia superato i 4 miliardi di Euro.
L’Italia ha attuato molti piani a partire dal “Piano Nazionale Industria 4.0 – 2017-2020” del 2016: dal Piano Transizione 4.0, utilizzando le risorse del PNRR (pari ad oltre 24 miliardi di Euro per il biennio 2021-2022), ha preso forma il Nuovo Piano Transizione 4.0 che incentiva gli investimenti effettuati dalle imprese in beni materiali e immateriali.
Come le rivoluzioni precedenti, anche questa altera gli equilibri economici: non solo del territorio circostante o del paese in cui viviamo, ma mondiali.
Pensaci: acquistare un biglietto, prenotare un taxi, ordinare una pizza, comprare un vestito, vedere un film o una partita di calcio, accedere a qualsiasi contenuto quando e dove vogliamo, sono solamente alcune delle operazioni che quotidianamente facciamo in un modo che prima era totalmente impensabile.
Queste tecnologie abbattono i costi ed aumentano i profitti delle aziende, rendendo la maggior parte dei servizi accessibili ad un’ampia platea di persone. Tutti questi vantaggi vanno coniugati con un bilancio positivo per il pianeta, per le risorse che utilizziamo e per i rifiuti che generiamo.
Le “tecnologie abilitanti” dell’Industria 4.0: aumentare la produzione, riducendo lo spreco
Secondo Boston Consulting sono nove:
- Big Data Analytics
- Robot autonomi
- Sistemi di simulazione
- Integrazione orizzontale e verticale tra tutti gli attori del processo produttivo
- Tecnologia IoT applicata ai macchinari
- Cybersecurity
- Cloud Computing
- Realtà Aumentata
- Additive Manufacturing
Nei Piani Nazionali sono stati definiti gli ambiti di intervento. Nell’elenco troviamo robotica, prototipazione rapida, interfaccia uomo-macchina, stampa 3D, cyber security, AI e realtà aumentata, smart working, automazioni del sistema produttivo e di vendita (per favorire forme di distanziamento sociale) e connettività a Banda Ultralarga.
A questo elenco ne è stato affiancato un secondo, con altre tecnologie digitali propedeutiche al raggiungimento dei risultati legati al primo elenco:
- sistemi di pagamento mobile e/o via Internet;
- sistemi fintech;
- sistemi EDI, Electronic Data Interchange;
- geolocalizzazione;
- tecnologie per l’in-store customer experience;
- system integration applicata all’automazione dei processi;
- tecnologie della Next Production Revolution (NPR);
- programmi di digital marketing.
Come funziona? Quali sono i vantaggi?
Tutto questo ha ovviamente dei vantaggi tangibili, tra cui la riduzione degli scarti e degli errori di produzione (attraverso l’utilizzo di sensori che monitorano e inviano feedback in real time sulle anomalie, in modo da ridurre – se non azzerare – il tempo di intervento) e un forte aumento della competitività (con la possibilità di rendere il prodotto finito connesso mediante IOT).
Tra i vantaggi, c’è anche un’ottimizzazione di:
- tempistiche: passare dal prototipo alla produzione è più veloce, grazie alla tecnologia;
- costi: l’economicità della produzione su larga scala, applicata anche a lotti piccoli;
- produzione: meno fermi macchina.
Da un’indagine della Commissione Attività Produttive della Camera dei Deputati, si evince che le aziende che hanno integrato tecnologie abilitanti nel loro processo, hanno stimato un aumento dell’efficienza produttiva di almeno il 30%.
La vera rivoluzione dell’Industria 4.0
Qualcuno potrebbe obiettare che gran parte di queste tecnologie fossero già non solo esistenti, ma anche applicate. E questo è vero.
La grande novità è l’integrazione di queste tecnologie, è che spesso operavano su piani paralleli e differenziati con un minimo – se non addirittura nullo – scambio di informazioni tra loro.
L’innovazione è poter agire rapidamente senza fermare la produzione, per intervenire e correggere anomalie ed errori nei prodotti che si ripercuotono su difetti e conseguenti scarti.
Come abbiamo già detto più e più volte, intervenire all’inizio del processo riduce di molto il dispendio economico di errori e malfunzionamenti.
Gli scarti di produzione comportano non solo un dispendio di risorse per produrre un bene non vendibile o inutilizzabile, ma anche la loro gestione, che comprende separazione e smaltimento.
Anche nel caso potessimo riciclarlo, il processo avrebbe comunque un costo aggiuntivo, senza considerare che la generazione di scarti potrebbe influire sulla catena produttiva di altre filiere che sono organizzate con metodi JIT (Just In Time).
Si parla quindi di Smart declinato in Fabric, Production, Service, Energy. E poi ancora Factory, Supply chain, Lifecycle management e così via.
Filo conduttore, l’interconnessione.
L’utilizzo del Cloud come motore e supporto a questa interconnessione è evidente: da non sottovalutare sono però i rischi dovuti alla sicurezza informatica dei sistemi (che non a caso è uno dei punti del programma di intervento).
I nostri comportamenti possono influire notevolmente sulla sicurezza di un processo produttivo: più affidiamo alla tecnologia le nostre operazioni quotidiane, più l’aspetto sicurezza diventa importante.
Sono Socio e General Manager di Kreacta, un brand di 10 i cube srl. Ho svolto in più occasioni il ruolo progettista meccanico e responsabile di prodotto in importanti aziende nel settore delle macchine utensili e della Ricerca Scientifica. Opero da oltre trent’anni nella progettazione meccanica e nella consulenza industriale, con esperienze anche nei settori di sviluppo del software, piattaforme web, realtà virtuale ed aumentata e sistemi interattivi.