Quali sono le tecnologie abilitanti dell’Industria 4.0
Il Piano Nazionale Industria 4.0 identifica alcune tecnologie abilitanti fondamentali per la trasformazione digitale dell’industria manifatturiera italiana. Tra queste tecnologie, troviamo:
Additive Manufacturing
Nella manifattura tradizionale la realizzazione di un prodotto avviene tramite l’asportazione di materiale da un componente grezzo. Con la manifattura additiva, invece, un componente viene realizzato mediante il deposito stratificato di materiale. [5]
Un esempio classico di additive manufacturing è la stampa 3D, che permette la realizzazione di prodotti personalizzati e con caratteristiche geometriche complesse (non realizzabili con le tecniche tradizionali), utilizzando una minor quantità di materia prima e garantendo una riduzione dei tempi di prototipazione e dei costi relativi alle varianti. [6]
Augmented and Virtual Reality
La “realtà virtuale” (VR) è una simulazione computerizzata di un ambiente reale che consente all’utente di sperimentare una situazione particolare in prima persona.
La “realtà aumentata” (AR) rappresenta un ulteriore passo in avanti dello sviluppo della VR che ha l’obiettivo di semplificare l’attività dell’utente e aumentare le interazioni con il mondo reale attraverso l’implementazione di elementi virtuali in un ambiente reale. [7]
AR e VR sono oggi impiegate nell’ambito industriale soprattutto nei processi di supporto, come le attività di manutenzione e formazione.
Possono essere utilizzati, per esempio, per selezionare delle specifiche componenti in un magazzino, ricevere istruzioni di riparazione sui dispositivi mobili, impartire formazione ai tecnici, controllare la qualità, gestire il rischio e la sicurezza dei lavoratori, e anche per offrire supporto logistico.
Advanced manufacturing solution
Si tratta di un insieme di tecnologie avanzate costituite da diverse macchine o sistemi interconnessi, che possono essere controllati a distanza. La principale componente è la “Robotica Collaborativa”.
Per comprendere il concetto e il significato della robotica collaborativa, è importante acquisire una comprensione dei tradizionali robot industriali e del contesto in cui operano. I robot tradizionali sono dei dispositivi programmabili e autocontrollati, composti da unità elettroniche, elettriche o meccaniche, in grado di eseguire una serie complessa di azioni. Questi robot sono tipicamente grandi, pesanti e rigidi, e vengono installati per eseguire lavori che sarebbero umanamente molto difficili e pericolosi, come il trasporto di carichi enormi attraverso le fabbriche. In genere, i comuni robot industriali sono specifici per la singola applicazione, isolati dalla forza lavoro umana e possiedono il proprio spazio di lavoro.
Al contrario, i robot collaborativi sono progettati per lavorare insieme alle loro controparti umane e condividere lo stesso spazio di lavoro; per questo motivo vengono definiti anche “co-bot”. Questi robot sono molto più leggeri rispetto ai tradizionali robot industriali, il che li rende più mobili e facili da spostare all’interno della fabbrica in cui sono installati. Un altro vantaggio dei co-bot rispetto ai robot industriali è la loro flessibilità: questi robot sono altamente versatili e un singolo robot può essere utilizzato per eseguire una vasta gamma di attività. [8]
Big Data Analytics
Per “analisi dei Big Data” si intendono i metodi, le applicazioni e gli strumenti usati per raccogliere, elaborare e ottenere informazioni dettagliate da vari set di dati dal volume elevato e ad alta velocità. Tali set di dati possono avere diverse origini, come Web, dispositivi mobili, e-mail, social media e Smart Device di rete. Spesso forniscono dati generati ad elevata velocità e di diverse forme: strutturati (tabelle di database, fogli di Excel), semi-strutturati (file XML, pagine Web), non strutturati (immagini, file audio). [9]
La raccolta e la valutazione completa dei dati provenienti da diverse fonti (apparecchiature e sistemi di produzione, nonché sistemi di gestione aziendale e dei clienti) diventerà una risorsa chiave per il futuro delle aziende. [10]
The Industrial Internet of Things
“L’Internet delle cose” rappresenta un network composto da oggetti fisici dotati di tecnologie specifiche per la raccolta e la trasmissione di dati attraverso Internet. Grazie all’utilizzo di sensori adeguati, il mondo virtuale dell’IT può essere integrato con il mondo reale, creando un ecosistema in cui i prodotti possono trasmettere informazioni sul loro stato e sull’ambiente circostante in tempo reale, ovunque e in qualsiasi momento. [10]
Anche se le applicazioni dell’IoT sono praticamente infinite, l’attenzione è principalmente rivolta al settore manifatturiero. L’utilizzo dell’IoT in questo campo offre numerosi vantaggi, poiché l’installazione di una serie di sensori nelle varie fasi del processo produttivo consente di ottenere dati relativi a qualsiasi parametro; ciò consente di intervenire tempestivamente in caso di malfunzionamenti e di effettuare la cosiddetta manutenzione predittiva, evitando ritardi e costi di setup. [11]
The Cloud
Secondo la definizione del NIST (National Institute for Standards and Technology), il Cloud Computing è un insieme di servizi ICT accessibili on-demand e in modalità self-service tramite tecnologie Internet, basati su risorse condivise, caratterizzati da rapida scalabilità e dalla misurabilità puntuale dei livelli di performance, in modo da poter essere pagati in base al consumo. [12]
Il Cloud Computing è dunque un servizio offerto da terze parti che permette di personalizzare modalità, tempi e costi di utilizzo, liberando gli utenti da ogni responsabilità per la manutenzione e la gestione della piattaforma e grazie al quale è possibile gestire le grandi quantità di dati generati dall’Internet delle Cose (IoT) descritta in precedenza.
Cybersecurity
La cybersecurity è la pratica di proteggere i sistemi critici e le informazioni sensibili dagli attacchi digitali. Conosciuta anche come sicurezza informatica (IT), le misure di cybersecurity sono progettate per contrastare le minacce contro i sistemi e le applicazioni in rete, che siano interne o esterne all’organizzazione. [13]
Non sorprende che l’Industria 4.0 aumenti la connettività e l’uso di protocolli di comunicazione standard. Di conseguenza, la necessità di proteggere i sistemi industriali critici e le linee di produzione dalle minacce alla sicurezza informatica aumenta drasticamente. Per questo motivo, sono essenziali comunicazioni sicure e affidabili, insieme a una sofisticata gestione degli accessi per le macchine e la verifica dell’identità degli utenti. [4]
Horizontal and Vertical System Integration
L’impiego di tecnologie interconnesse consente l’analisi dei Big Data e la creazione di sistemi aperti per la loro condivisione in tempo reale. Ciò favorisce la digitalizzazione e l’integrazione lungo l’intera catena del valore, generando un flusso automatizzato di dati ed informazioni efficiente ed efficace. Grazie a questo approccio, si possono ottenere significativi risparmi di tempo e costi lungo l’intero processo produttivo, nonché un aumento del valore del prodotto per il cliente. [6]
L’integrazione verticale si riferisce alla combinazione dei sistemi informatici e delle tecnologie dell’informazione e della comunicazione (ICT) adottati a diversi livelli gerarchici all’interno di un’organizzazione. Tale combinazione rappresenta l’integrazione tra i livelli produttivi e di gestione, che costituisce un fattore cruciale per il successo delle operazioni aziendali. [14]
L’integrazione orizzontale si riferisce alla combinazione tra le risorse e le reti informative all’interno della catena del valore, al fine di consentire una collaborazione senza interruzioni tra le imprese e fornire prodotti e servizi in tempo reale. [15]
Simulation
Nel processo produttivo, le simulazioni sono utilizzate per analizzare i dati reali in tempo reale all’interno di un modello virtuale controllato che considera impianti, prodotti e personale operativo. L’obiettivo è testare e ottimizzare i processi prima che vengano effettivamente realizzati, così da ridurre i tempi di installazione e migliorare la qualità del prodotto finale; ciò permette di apportare correzioni al processo produttivo senza dover affrontare i costi elevati derivanti dall’apprendimento “sul campo”, riducendo il tempo necessario per preparare le macchine e migliorando la qualità dei processi e dei prodotti industriali. [7]
[4] M. d. S. Economico, «Credito d’imposta formazione 4.0,» [Online]. Available: https://www.mise.gov.it/it/incentivi/credito-d-imposta-formazione-4-0.
[5] Z. M. P. M. Bacchetti Andrea, «IMPRESA 4.0 – La trasformazione digitale della manifattura,» 2017.
[6] R. M. Group, «Cosa sono e quali sono le tecnologie legate all’industria 4.0 e come stanno modificando la fisionomia delle imprese manifatturiere.».
[7] R. M. Group, «Tecnologie abilitanti industria 4.0: definizione, benefici e rischi».
[8] M. M. A. B. I. F. Sherwani, «Collaborative Robots and Industrial Revolution 4.0,» in International Conference on Emerging Trends in Smart Technologies (ICETST), 2020.
[9] Microsoft, [Online]. Available: https://azure.microsoft.com/it-it/resources/cloud-computing-dictionary/what-is-big-data-analytics/.
[10] BCG, «Industry 4.0,» [Online]. Available: https://www.bcg.com/capabilities/manufacturing/industry-4.0.
[11] X. X. E. K. S. T. N. Ray Y. Zhong, «Intelligent Manufacturing in the Context of Industry 4.0: A Review,» Engineering, 2017.
[12] osservatori.net, «CLOUD COMPUTING cosè e quali vantaggi porta in azienda,» [Online]. Available: https://blog.osservatori.net/it_it/cloud-computing-significato-vantaggi.
[13] IBM, «What is Cybersecurity,» [Online]. Available: https://www.ibm.com/topics/cybersecurity.
[14] W. W. a. J. H. H. Kagermann, «Recommendations for Implementing the Strategic Initiative INDUSTRIE 4.0,» Final report of the Industrie 4.0 WG, 2013.
[15] V. C.-M. V. Alcácer, «Scanning the Industry 4.0: A Literature Review on Technologies for Manufacturing Systems,» Engineering Science and Technology, an International Journal, 2019.
