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PoliMi: Smart Manufacturing, la via italiana alla quarta rivoluzione industriale

Con il digitale, le aziende manifatturiere del nostro Paese possono oggi far valere le loro vocazioni, riconosciute in tutto il mondo per come esprimono e alimentano genialità, cultura, design, qualità di vita e benessere. È però necessario creare il contesto adatto, diffondere consapevolezza e sostenere le imprese nel percorso di cambiamento. L'analisi di Alessandro Perego e Marco Taisch del Politecnico di Milano

di Alessandro Perego e Marco Taisch*

Industria 4.0 - l'analisi

19 Luglio 2016

Alessandro Perego, Direttore Scientifico Osservatori Digital Innovation, Politecnico di MilanoAlessandro Perego, Direttore Scientifico Osservatori Digital Innovation, Politecnico di MilanoSempre più spesso si sentono usare espressioni come Industry 4.0 (o Industria 4.0) Factory of the Future, Digital Manufacturing (o Smart Manufacturing), Industrial Internet, ecc. Conferenze, workshop e seminari si susseguono, con titoli fotocopia, in cui fanno capolino i termini di cui sopra, talvolta anche con evidenti forzature. In molti prospettano l’avvento di una “nuova rivoluzione industriale”, la quarta, ed anche le istituzioni, sia a livello centrale sia regionale si stanno interrogando su tali neologismi. Ma di cosa stiamo in realtà parlando? Questi termini cosa sottendono concretamente?

La digitalizzazione dell’industria

Diciamolo con chiarezza: questi nuovi inglesismi sono l’apice comunicativo di iniziative politico-industriali promosse a seguito della crisi economica in Paesi industrialmente avanzati, Germania in primis e Stati Uniti in parallelo, e poi molti altri al seguito.

Il postulato di queste iniziative è sempre lo stesso: l’importanza del manufacturing per lo sviluppo e il progresso umano. Il leit motiv è parimenti comune: le moderne tecnologie digitali (dal software all’automazione) sono oggi da un lato in grado di dare un’enorme spinta alla produttività umana, dall’altro possono trasformare i tradizionali modelli aziendali di tayloristica memoria in archetipi più customer driven (ultra-personalizzazione dei prodotti, monitoring a distanza, servitizzazione, ecc.). Tra queste diverse iniziative ci sono pure alcune differenze, sia nei modelli di governance (pubblici e privati), sia nei contenuti (una maggiore considerazione delle tecnologie Internet-of-Things, piuttosto che delle nuove frontiere dell’Additive Manufacturing), ma il tratto comune, ovvero l’importanza della digitalizzazione dell’industria, è ben più forte.

Quale che sia la denominazione, è evidente come la repentina evoluzione delle tecnologie digitali stia oggigiorno ponendo tutti di fronte ad un potenziale cambio di paradigma, che permetterà anche alle aziende manifatturiere di realizzare una maggiore inter-connessione e cooperazione tra le proprie risorse (impianti, persone e informazioni, sia interne alla fabbrica sia distribuite lungo la catena delvalore), fornendo la chiave per migliorare – anche drasticamente – l’efficienza dei propri sistemi e, più in generale, la competitività. La progressiva automazione degli impianti produttivi ridurrà l’impatto del costo della manodopera, aumentando al contempo la richiesta di capitale umano sempre più qualificato. Le aziende creative ed innovative potranno arricchire i propri prodotti e i servizi con funzionalità distintive, realizzabili con tecnologie ed infrastrutture digitali.

Dopo decenni di de-industrializzazione il vento pare cambiato, e sentiamo quasi prossimi i segnali di una ripresa e una rinascita produttiva che permetterà di tornare a far valere le vocazioni industriali italiane, riconosciute in tutto il mondo per come esprimono e alimentano genialità, cultura, design, qualità di vita e benessere.

Cosa significa Smart Manufacturing: tecnologie e dominio applicativo

Marco Taisch, Politecnico di Milano Marco Taisch, Politecnico di Milano L’espressione Smart Manufacturing esprime una visione del futuro secondo cui, grazie alle tecnologie digitali, le imprese industriali e manifatturiere aumenteranno la propria competitività ed efficienza tramite l’interconnessione e la cooperazione delle proprie risorse (impianti, persone, informazioni), sia interne alla Fabbrica sia distribuite lungo la catena del valore. Alla base dello Smart Manufacturing vi è un insieme eterogeneo di tecnologie digitali innovative, che spaziano dall’Information Technology all’Operational Technology; le tecnologie però sono solo il mezzo, non il fine, di questa rivoluzione.

Lo Smart Manufacturing si concretizza nell’adozione di alcune tecnologie digitali innovative, che chiameremo Smart Manufacturing Technologies, che si possono ricondurre a due grandi insiemi: il primo, più coeso e vicino all’Information Technology (IT), che include Industrial Internet (of Things), Industrial Analytics e Cloud Manufacturing; il secondo, più eterogeneo e vicino allo strato delle Operational Technologies (OT), rappresentato da Advanced Automation, Advanced Human Machine Interface ed Additive Manufacturing.

Pur nella loro eterogeneità, queste tecnologie hanno un fondamentale tratto comune: quello di abilitare una forte interconnessione tra le risorse utilizzate nei processi operativi. Nel futuro immaginato dallo Smart Manufacturing, dunque, gli impianti, i lavoratori, i materiali in input e i prodotti finiti saranno dotati di sensori che li identificano e ne rilevano costantemente posizione, stato e attività; i dati raccolti saranno analizzati per migliorare la capacità produttiva, l’efficienza, la sicurezza e la continuità operativa; gli operatori verranno facilitati nelle loro mansioni grazie a robot collaborativi e a nuove interfacce uomo-macchina che ne potenzieranno sia la capacità esecutiva sia quella decisionale. Infine, tutta la fabbrica sarà connessa al resto del sistema logistico-produttivo e ai clienti tramite piattaforme cloud e i dati relativi all’utilizzo dei prodotti saranno utilizzati per facilitare l’assistenza post-vendita, lo sviluppo di nuovi prodotti e servizi, oltre che per abilitare nativamente nuovi modelli di business.

Questi esempi sono utili anche per sottolineare un aspetto fondante: Smart Manufacturing non significa adottare isolatamente questa o quella tecnologia innovativa, quanto mettere a fuoco il meccanismo complessivo attraverso cui la maggiore integrazione delle risorse genera del valore addizionale, riducendo le inefficienze, valorizzando la conoscenza, e migliorando la capacità di pianificare e reagire.

Le Smart Manufacturing Technologies trovano applicazione praticamente in tutti i processi di un’azienda industriale e manifatturiera. Per inquadrare meglio il discorso, tuttavia, è utile ricorrere a uno schema articolato in tre aree.

La prima, Smart Lifecycle, include il processo di sviluppo di un nuovo prodotto, la gestione del ciclo di vita del prodotto e la gestione dei fornitori coinvolti in queste fasi. La seconda, Smart Supply Chain, include la pianificazione dei flussi fisici e finanziari nel sistema logistico-produttivo allargato. Infine, la terza area, Smart Factory, include i processi che rappresentano il cuore della manifattura: produzione, logistica interna ed esterna, manutenzione, qualità, sicurezza e rispetto delle norme.

La situazione: una survey sulle imprese italiane

Per misurare la conoscenza e la diffusione dello Smart Manufacturing nella manifattura italiana è stata condotta una survey indirizzata ai COO/Direttori di produzione e CIO/Responsabili IT, cui hanno partecipato 307 imprese, di cui 210 grandi e 97 piccole e medie, selezionate in modo da coprire 9 settori di grande rilevanza per il tessuto industriale italiano.

Oltre un terzo dei rispondenti alla survey dichiara di non conoscere i temi dello Smart Manufacturing, mentre nel resto dei casi il tema viene percepito a cavallo tra le tecnologie di produzione (OT, 44%) e le tecnologie informative a supporto dei processi (IT, 46%).

Il 37% delle imprese dichiara di non conoscere il tema Smart Manufacturing/Industry 4.0 (rispettivamente 32% nelle grandi imprese, 50% nelle PMI), con grandi disparità per settore: se, ad esempio, nei settori Automotive, Alimentare e Macchinari la percentuale degli intervistati che conosce il tema è prossima al 70%, in altri settori il numero di coloro che dichiara di non conoscere la materia è prossimo o addirittura superiore al 50%.

Approfondendo la conoscenza delle singole Smart Manufacturing Technologies, emerge un grado di non conoscenza, per ciascuna tecnologia, prossimo al 40%, che arriverebbe al 70% se si considerasse come requisito l’aver condotto almeno un’analisi preliminare di applicabilità, dunque non limitandosi a letture o considerazioni decontestualizzate. Tra tutte, le capacità offerte dalla Advanced Automation (robot cognitivi e collaborativi) e da soluzioni di Advanced HMI di tipo software (es. soluzioni a supporto delle performance operatore) sono le meno conosciute. 

Su circa 600 applicazioni di Smart Manufacturing, le tecnologie più diffuse sono quelle di Industrial IoT & Analytics a supporto delle attività esecutive (produzione e logistica), con alcune interessanti novità (la crescita dell’Industrial Analytics nei processi di planning) e alcune conferme (l’Additive Manufacturing nello Sviluppo Nuovo Prodotto per funzioni di Rapid Prototyping).Dal punto di vista dei processi, è la fabbrica il centro della trasformazione digitale, con applicazioni in tutti i principali ambiti.

La gestione del ciclo di vita del prodotto appare anch’essa molto vitale, con l’adozione di diverse soluzioni, soprattutto orientate alla collaborazione. Rispetto allo scorso anno, risulta più ricco il quadro applicativo in area supply chain, sebbene ancora lontano dal suo potenziale.

La Smart Factory è l'applicazione più sviluppata

Costruendo un quadro completo delle applicazioni riscontrate, l’area della Smart Factory rappresenta quella più sviluppata, con diverse soluzioni mature (e.g. sensoristica per efficienza energetica e per controllo e monitoraggio dei parametri ambientali, monitoraggio in tempo reale dell’avanzamento della produzione con tecnologie IoT e Analytics, spesso adottate in modo sinergico, tracciabilità dei prodotti all’interno della fabbrica attraverso tag RFId) ed altre in pieno sviluppo (e.g. introduzione dei robot collaborativi sulle linee sia per la produzione che per il controllo qualità, sperimentazione di augmented operator con Advanced HMI all’interno dei magazzini - e.g. Wilko ltd - o di smart glasses - e.g. Airbus - da utilizzare sulla linea di assemblaggio, piuttosto che a supporto del processo di manutenzione da remoto - e.g. Lee Co. e KSP Steel). Anche in ambito Smart Lifecycle si osserva una buona dinamica applicativa, soprattutto parlando di tecnologie cloud applicate a vantaggio della collaborazione (sviluppo prodotto e relazione con i fornitori). Parliamo ad esempio di piattaforme utilizzate per monitorare e raccogliere dati e informazioni durante l’intero ciclo di vita dei prodotti, sistemi di tracciabilità e tecnologie IoT che permettono la raccolta dati sulle modalità di utilizzo dei prodotti, al fine di migliorarne la progettazione.

L’area Smart Supply Chain è meno ricca dal punto di vista delle tecnologie utilizzate, e con applicazioni che si concentrano sull’utilizzo di Analytics per l’ottimizzazione dei processi di pianificazione: piattaforme intelligenti “decidono”, in base all’analisi dei dati relativi ai flussi di vendita dei prodotti, come inviare gli ordini alle linee di produzione, anche a quelle delocalizzate, e come organizzare le scorte di magazzino - e.g. Benetton e Calzedonia.

Rispetto allo scorso anno, dunque, il quadro applicativo appare in evoluzione, anche se crediamo che esso debba ancora esprimere il suo vero potenziale: una volta che le Smart Manufacturing Technologies avranno permeato il processo manifatturiero e di sviluppo prodotto, allora l’innovazione delle relative logiche di pianificazione sarà quasi inevitabile.

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L’Italia deve attivarsi subito

Creare il contesto adatto, diffondere consapevolezza, sostenere le imprese che intraprendono il cambiamento: queste le tre linee su cui l’Italia deve mettersi al lavoro, coordinate dalla regia di un documento programmatico centrale. La prima richiede un’Agenda Digitale per una Industria Digitale, che operi per rileggere le iniziative già in atto sul tema (reti a banda larga, security e sostegno alla nuova imprenditorialità tra tutte) alla luce delle esigenze dell’ecosistema industriale italiano che, lo ripetiamo, è il vero motore del nostro Paese. Per usare un’immagine chiara e forte, la banda larga, prima che in centro città per vedere la Tv on demand, serve nelle zone industriali per fare cloud manufacturing.

La seconda esigenza è di creare consapevolezza dell’Industria Digitale, affrontando quella mancanza di conoscenza che abbiamo noi stessi misurato, promuovendo azioni di sensibilizzazione delle imprese (e.g. comunicazione diffusa nei media e nei canali specializzati, formazione mirata, costituzione di dimostratori sul territorio), sviluppando e disseminando modelli per la valutazione della maturità e la misura dei benefici, per rafforzare anche la capacità delle banche e dei prestatori di capitale di comprendere (e supportare) la trasformazione in atto. In questo senso, l’Italia dovrà giocare la sua partita anche coordinandosi con le roadmap di trasformazione promosse dall’Europa.

La terza linea deve porsi l’obiettivo di realizzare l’Industria Digitale tramite iniziative concrete di supporto alla trasformazione: incentivi alla crescita dimensionale, defiscalizzazione degli investimenti, accesso al credito, sviluppo di programmi di coordinamento. Queste sono le azioni in cui si dovrà mostrare di saper leggere con intelligenza il contesto italiano, per sperare nella necessaria efficacia. Ad esempio, alla luce dei limiti prima richiamati, sarà inutile prevedere azioni di defiscalizzazione degli investimenti se essi andassero a finanziare piccoli e isolati progetti pilota, invece che estese implementazioni; allo stesso modo, è inutile immaginare fondi a sostegno della modernizzazione degli impianti, senza riservare parti dell’investimento a sostegno alla trasformazione (culturale e gestionale) che quella macchina moderna e connessa può portare; simili considerazioni si possono fare riguardo ai target dimensionali delle imprese, ai settori e mirando soprattutto a coinvolgere le aziende a capo di alcune filiere strategiche per la nostra industria, e così via.

Come si evince, più che l’originalità in termini di “cosa fare”, la vera differenza starà nel “come fare”, ovvero nella capacità di progettare azioni pensate per il contesto italiano, e metterle in atto poi con estrema rapidità.

 

*Alessandro Perego, Full Professor of Logistics and Supply Chain Management, School of Management, Politecnico di Milano.

*Marco Taisch, Professor of Advanced & Sustainable Manufacturing and Operations Management, Politecnico di Milano.


TAG: Smart Manufacturing, Alessandro Perego, Marco Taisch, Industry 4.0, Factory of the Future, Digital Manufacturing, Industrial Internet, Industria 4.0


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