Industria 4.0: cos'è, tecnologie e incentivi a vantaggio del business

Manufacturing As a Service

Industria 4.0: storia, significato ed evoluzioni tecnologiche a vantaggio del business

Capire la genesi e lo sviluppo dell’Industria 4.0 significa anche fare chiarezza sulle tecnologie che la digital transformation porta nelle fabbriche per orientare le scelte, sfruttando al meglio gli incentivi governativi. Tra i cluster tecnologici coinvolti, gli analisti del Politecnico ipotizzano in futuro un passaggio dal cloud manufacturing al Manufacturing as a Service

13 Mag 2021

Laura Zanotti

Si chiama Industria 4.0 il nuovo orizzonte di una produzione e di una distribuzione che diventano più smart vale a dire più intelligenti, più veloci e più efficienti. In che modo?

Grazie a un mix tecnologico di automazione, informazione, connessione e programmazione che stanno portando a un cambio dei paradigmi tecnologici e culturali che, coinvolgendo il sistema manifatturiero in tutte le sue forme, introduce nuovi concept di sviluppo e di servizio all’insegna di una digital trasformation sempre più spesso sinonimo di disruption.

Quel suffisso 4.0, infatti, corrisponde alle tappe di un’evoluzione estremamente precisa. Dall’introduzione della macchina a vapore all’uso sempre più pervasivo dell’automazione, dall’informatizzazione alla digitalizzazione, il passaggio alla quarta rivoluzione industriale traghetta le imprese verso una nuova dimensione detta bimodale, perché costituita da un ecosistema di risorse fisiche e virtuali.

Figlia di quella digital transformation che sta progressivamente cambiando usi e costumi, innescando una rivoluzione culturale su scala globale, l’Industria 4.0 in questi ultimi anni è diventata anche una nuova dimensione della comunicazione e del business.

Industria 4.0: storia ed evoluzione tecnologica

Nell’infografica sottostante ecco la road map che riassume le 4 tappe evolutive della storia industriale.

Industria 4.0 significato storia

1784 – Industria 1.0

L’Industria 1.0 corrisponde a una rivoluzione della manifattura rispetto all’uso dell’energia: l’invenzione della macchina a vapore, infatti, consente alle fabbriche di abbandonare mulini e introdurre una meccanizzazione della produzione all’insegna di una maggiore velocità e potenza.

1870 – Industria 2.0 

L’Industria 2.0 rappresenta la seconda generazione energetica, legata all’utilizzo dell’elettricità prima e del petrolio poi, che permettono di incrementare ulteriormente i livelli di meccanizzazione e di produzione. È grazie a questa rinnovata potenza che nella manifattura si afferma progressivamente quella catena di montaggio che inaugura l’era della produzione di massa.

1970 – Industria 3.0

L’industria 3.0 riassume l’ingresso in fabbrica dell’ICT di prima generazione: informatica ed elettronica incrementano ulteriormente i livelli di automazione non solo nell’ambito produttivo ma anche (e soprattutto) organizzativo. Si diversificano le infrastrutture e si avviano nuovi processi che, all’insegna della progressiva digitalizzazione, diversificano e agevolano il lavoro delle persone migliorando la qualità della produzione.

2011 (e oltre) – Industria 4.0 (fino al 2019)

Industry 4.0 che cosa è

L’Industria 4.0, includendo un mix tecnologico di robotica, sensoristica, connessione e programmazione, rappresenta una nuova rivoluzione rispetto al modo di fabbricare i prodotti e di organizzare il lavoro. Come? Grazie a nuovi modelli di produzione sempre più automatizzati e interconnessi, asset e prodotti intelligenti e comunicanti, una tracciabilità e una rintracciabilità dei processi tale da portare a una gestione delle informazioni collettiva, condivisa e collaborativa a livello di filiera, nuove logiche di servizio all’insegna del cloud e della mobility. Il tutto incentrato su una Internet di ultima generazione (Industrial Internet), capace di portare dentro e fuori alle fabbriche più informazione, più integrazione, più interazione e più efficienza, rinnovando i processi e i sistemi ma anche portando nuove regole di comunicazione e di servizio. Software di nuova generazione da un lato e Big Data Management d’altro, è così che la produzione riesce ad arrivare a una personalizzazione di massa. La continua evoluzione delle tecnologie sta diversificando la declinazione del 4.0 su più livelli e ambiti operativi associati all’uso dell’Intelligenza Artificiale e di tutte le derive del digitale, Blockchain inclusa.

Da dove nasce il termine Industria 4.0

Termine di nuovo conio che ha dato l’abbrivio a una reinterpretazione della nostra cronistoria tecnologica, Industria 4.0 è stato usato per la prima volta nel 2011 alla Fiera di Hannover, in Germania, come ipotesi di progetto da cui è partito un gruppo di lavoro che nel 2012 ha presentato al governo federale tedesco una serie di raccomandazioni per l’implementazione del Piano Industria 4.0. L’8 aprile 2013, sempre alla Fiera di Hannover, è stato diffuso il report finale con una previsione degli investimenti necessari su infrastrutture, scuole, sistemi energetici, enti di ricerca e aziende per ammodernare il sistema produttivo tedesco e riportare la manifattura tedesca ai vertici mondiali rendendola competitiva a livello globale. Il modello è stato fonte di ispirazione per tutti gli altri Paesi.

I dati dell’industria 4.0 in Italia

Stando all’ultimo report realizzato dall’Osservatorio Industria 4.0 del Polimi sui dati dell’Industria 4.0 in Italia si evidenzia come nel 2019 il volume d’affari ha raggiunto i 3,9 miliardi di euro, con un incremento del 22%. rispetto all’anno precedente.  Un valore del mercato quasi triplicato se si considerano gli ultimi quattro anni che fa intendere come questo sia ormai un settore maturo, capace di attrarre una gran mole di investimenti.

E la tendenza positiva non si è arrestata nemmeno durante la crisi scatenata dal dilagare del Covid-19. Prendendo in considerazione i risultati dello studio da poco rilasciato da Deloitte, “L’importanza di un approccio ecosistemico alle iniziative di industry 4.0. Una fotografia del settore manifatturiero italiano”, è possibile rilevare come durante la pandemia, malgrado la battuta d’arresto che ha investito tutto l’economia, il 63% delle aziende manifatturiere italiane prese in esame non solo non ha interrotto i flussi di capitali a supporto dei progetti di produzione intelligente, ma li sta accelerando dedicando in media il più di un terzo del proprio “factory budget”. Tuttavia se da un lato, le aziende italiane si confermano molto ricettive rispetto alle singole iniziative di smart-manufacturing, scalare tali iniziative è spesso complesso. Infatti, solo il 27% del campione è riuscito a superare la trappola della fase pilota, mentre il restante 73% continua a condurre tali progetti con una logica sperimentale di tipo “spot”, che non va oltre le mura dell’impianto produttivo.

Incentivi e agevolazioni dell’industria 4.0

Dopo il Piano Nazionale Industria 4.0 – 2017-2020 presentato nel settembre 2016 dal Ministero dello Sviluppo Economico Carlo Calenda che prevedeva un insieme di misure organiche e complementari in grado di favorire gli investimenti per l’innovazione e la competitività, il Mise ha dato vita al Piano Transizione 4.0. Potendo contare sulle risorse stanziate dalla Legge di Bilancio collegata al PNRR (pari ad oltre 24 miliardi di euro per il biennio 2021-2022), il Nuovo Piano Transizione 4.0 incentiva l’innovazione e l’Industria 4.0 concedendo agevolazioni fiscali in forma di credito d’imposta sugli investimenti effettuati dalle imprese in beni materiali e immateriali, per il momento da utilizzare esclusivamente in compensazione.

Tecnologie abilitanti dell’industria 4.0

Progressi tecnologici e produttività industriale hanno avuto sempre un profondo legame, e non potrebbe essere diversamente oggi. Le nuove tecnologie stanno modificando in maniera dirompente le nostre abitudini quotidiane, dalla formazione scolastica allo shopping, ma anche il settore il settore produttivo. Tra le molteplici innovazioni dell’ultimo periodo sono nove secondo Boston Consulting Group le tecnologie abilitanti dell’industria 4.0, molte delle quali già in uso ma ora, interconnesse tra loro, in grado di ricreare un flusso di produzione perfettamente integrato. L’analisi BCG fa dunque riferimento a: Big Data Analytics; Robot autonomi; sistemi di simulazione come per esempio la simulazione 3D; l’integrazione orizzontale e verticale tra tutti gli attori del processo produttivo; la tecnologia IoT applicata ai macchinari; Cybersecurity; Cloud Computing; Realtà Aumentata; e Additive Manufacturing,  cioè sistemi di produzione additiva che aumentano l’efficienza dell’uso dei materiali partendo dalla stampa 3D.

A sua volta, l’Osservatorio Industria 4.0 del Politecnico di Milano dà una sua classificazione delle tecnologie abilitanti all’industria 4.0, che individua i sei tipologie, dividendole in due categorie: una più vicina all’IT, della quale fanno parte Internet of Things, Big Data e Cloud Computing; l’altro, più eterogenea e vicina al livello operativo, formata da Advanced automation, Advanced HMI (Human Machine Interface), e Additive Manufacturing.

Industria 4.0, smart fabric o smart manufacturing?

Le soluzioni coinvolte sono quindi tantissime, organizzarle in maniera armonica e coordinata è una sfida che ha bisogno di competenze diversificate e di vision ampie e lungimiranti. Il denominatore comune? Un’integrazione dei processi e delle procedure che coinvolgono tutte le filiere, traghettando così le imprese verso nuovi modelli di sviluppo della produzione e del business, diversificati e complessi.

Gli esperti come Boston Consulting o McKinsey, per aiutare a capire, parlano di Smart Fabric, proponendo una ripartizione dei cluster tecnologici su tre livelli:

  • SMART PRODUCTION: nuove tecnologie produttive creano interazione tra tutti gli asset legati alla produzione, favorendo la collaborazione tra uomini, macchine e sistemi.
  • SMART SERVICES: una governance di nuova generazione delle infrastrutture informatiche e tecniche aiuta a gestire e presidiare i sistemi, sfruttando logiche di massima integrazione tra tutti gli attori della supply chain, clienti inclusi. 
  • SMART ENERGY: nuovi sistemi di alimentazione e un’attenzione al monitoraggio dei consumi energetici, rendono le infrastrutture più performanti, più economiche e più ecologiche. 

L’innovazione tecnologica, infatti, migliora e rende più efficiente da un lato i processi di produzione e dall’altro i processi di gestione.

Le tecnologie dell'Industria 4.0

Il manufacturing nell’era delle smart tecnologies

Gli analisti dell’Osservatorio Industria 4.0 del Politecnico di Milano entrano ancora più nel dettaglio, analizzando tutte le Smart Technologies del manufacturing, sottolineando come Smart Manufacturing non significhi 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.

Gli esperti hanno schematizzato i tre ambiti in cui le tecnologie digitali stanno cambiando modelli e approcci nell’ambito dello Smart Manufacturing:

  • SMART LIFECYCLE MANAGEMENT: Comprende l’intero processo di sviluppo di ogni nuovo prodotto, includendo la gestione dell’intero suo ciclo di vita
  • SMART SUPPLY CHAIN: Include la pianificazione dei flussi fisici e finanziari nel sistema logistico-produttivo allargato a tutta la filiera
  • SMART FACTORY: Abbraccia l’intera governance legata a infrastrutture e servizi: produzione, logistica interna ed esterna, manutenzione, qualità, sicurezza e rispetto delle normative 

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 mentre i dati raccolti saranno analizzati per migliorare la capacità produttiva, l’efficienza, la sicurezza e la continuità operativa. Infine, tutta la fabbrica sarà connessa al resto del sistema logistico-produttivo e ai clienti tramite piattaforme cloud.

Cloud Manufacturing come abilitatore del cambiamento 4.0

Il cloud manufacturing sta affermandosi anche in Italia sia a livello delle Grandi Aziende che a livello di PMI. Gli analisti dell’Osservatorio Cloud del Politecnico di Milano hanno evidenziato come anche nel 2016 il Public Cloud sia cresciuto con una dinamica vicina al 27%, generando un valore di mercato pari a 587 milioni di Euro. Parallelamente, sta crescendo anche la Cloud Enabling Infrastructure, ossia l’insieme di investimenti necessari a creare le condizioni abilitanti per l’utilizzo del Cloud, che, con un incremento vicino al 14%, ha raggiunto quota 1,185 miliardi di euro. Le rilevazioni dell’Osservatorio permettono, sommando le due componenti, di stimare un mercato complessivo che tocca i 1,77 Miliardi di euro, con una crescita anno su anno pari al 18%. Gli Osservatori I4.0 del Politecnico di Milano hanno già classificato un campione di 300 piattaforme:

Smart Life Cycle, di cui il 51% Customer Relationship Management (CRM), il 36% di Supplier Relationship Management (SRM) e il 13% di Product LifeCycle Management (PLM)

Smart Supply Chain di cui 27% Production Planning, 20% Transportation/Distribution Planning, 25% Inventory Planning 28%, Sales/Demand Planning 28% 

Smart Factory, di cui 38% Transportation & Internal Logistics, 21% Production, 22% Maintenance, 19% Quality   

“Le piattaforme cloud sono già una realtà nelle imprese grandissime – sottolinea Giovanni Miragliotta, co-direttore Osservatorio Industria 4.0 del Politecnico di Milano – e sono in fase di introduzione per le aziende più piccole. L’esistenza di una molteplicità di piattaforme multifunzionali lascia aperto un tema importante che è quello della standardizzazione”.

Giovanni Miragliotta

Osservatori Digital Innovation, Politecnico di Milano

Gli analisti del Politecnico a questo proposito tracciano un’evolutiva interessante rispetto all’innovazione delle logiche di servizio associate al cloud manufacturing parlando, idealmente, di un nuovo modello ipotizzato come Manufacturing As a Service.

“Al crescere dell’abitudine di usare risorse on demand – spiega Miragliotta -, potranno affermarsi modelli più spinti. Idealmente anche una parte del ciclo di progettazione e produzione del prodotto fisico potrebbe essere affidata al cloud, terziarizzando a un provider una parte dei processi”.

Evoluzione del cloud manufacturing

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