GUIDE E HOW-TO

Smart manufacturing: cos'è e come funziona una fabbrica connessa

Processi sempre più evoluti e intelligenti, sistemi interconnessi e modulari che potenziano l’operatività e l’agilità delle filiere. I confini dell’azienda si dilatano mentre il mondo della produzione abbraccia nuove logiche di servizio fondate su modelli decisionali data-driven

Aggiornato il 21 Mag 2023

Laura Zanotti

Smart manufacturing significa rivoluzionare i tempi e i modi della produzione, portando nella fabbrica tecnologie e strategie che rientrano sotto il più ampio cappello dell’Industria 4.0. L’obiettivo è ottimizzare le 3P: Prodotti, Processi e Persone. Per farlo al meglio è necessario cambiare prospettiva, sfruttando il digitale per lavorare su nuovi livelli di integrazione e di relazione, mantenendo il cliente al centro dello sviluppo. A fare la differenza sono i dati condivisi tra tutti gli operatori della filiera che abilitano una collaborazione e un’economia illuminata dalle informazioni.

Gli analisti di IDC hanno fatto il punto, fotografando la situazione delle aziende manifatturiere italiane e le prospettive di innovazione digitale su un panel di 300 grandi aziende.

Smart manufacturing: che cos’è e perché si parla di fabbrica connessa

L’innovazione nell’industria manifatturiera è caratterizzata dalla centralità delle informazioni. Dai desiderata dei clienti alla definizione dell’offerta per arrivare alla produzione e distribuzione del prodotto e dei servizi a corollario, il circolo virtuoso delle informazioni è abilitato dalle tecnologie.

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Nella fabbrica connessa, infatti, non sono solo le persone a essere connesse e comunicanti: lo sono anche tutti gli asset. Dai materiali ai mezzi che li trasportano, dagli impianti ai prodotti, una sensoristica di nuova generazione abilita processi decisionali decisamente data-driven. Se questi flussi di informazioni sono immediatamente disponibili e condivisibili, agganciare ai sistemi anche il CRM permette di funzionalizzare i servizi di pre vendita e di post vendita in modo ottimale.

Fabbrica intelligente e Industria 4.0

La capacità di acquisire, organizzare, elaborare e condividere al meglio le informazioni, trasformando i dati aziendali in un patrimonio di valore rende la data governance un processo chiave dello smart manufacturing. Smart, infatti, significa saper rendere intellegibili, utili e condivisibili i dati in modo rapido e sempre funzionale.

Sono le tecnologie associate all’Industria 4.0 a permettere di fare la differenza.

Dal punto di vista operativo e funzionale:

Dal punto di vista del controllo e della governance:

Il corpus tecnologico dell’Industria 4.0 abilita processi sempre più evoluti, favorendo l’integrazione tra sistemi sempre più interconnessi e modulari che potenziano l’operatività e l’agilità delle filiere. Grazie a una pluralità di sensori l’identificazione univoca automatica e la localizzazione rendono la fabbrica connessa e comunicante. I gemelli digitali (digital twin) delle entità fisiche rendono l’intero comparto più veloce ma anche più efficiente, aiutando a ridurre gli sprechi e azzerare i margini di errore. La digitalizzazione delle informazioni diventa un patrimonio condivisibile tra tutti gli attori della supply chain. Nella ricerca IDC intitolata “The Future of Manufacturing – Le prospettive di innovazione digitale nelle aziende italiane” gli analisti sottolineano come più di 3 aziende su 10 si trovi in una fase avanzata di implementazione dei progetti IoT.

Come funziona lo smart manufacturing

Uno dei più grandi vantaggi dello smart manufacturing è una gestione più intelligente di prodotti, processi e persone. Dal punto di vista della relazione e della comunicazione, la messa a sistema di tutti i dati provenienti da una molteplicità di fonti e di flussi permette agli operatori massima trasparenza informativa e nuove modalità di lavoro all’insegna della cooperazione e della collaborazione. La quantità e la quantità di dati condivisi su piattaforme di gestione in cloud, infatti, consentono di lavorare in maniera più allineata, puntuale ed efficiente, ottimizzando tempi, costi e risultati.

Dal punto di vista delle infrastrutture, le logiche dell’As a Service e del pay per use garantiscono risorse a capacità infinita, senza imporre alle aziende manifatturiere investimenti onerosi. Dal punto di vista delle applicazioni, la gestione in cloud assicura le prestazioni ma anche la puntualità e la qualità degli aggiornamenti, mentre la cybersecurity è presidiata in maniera ottimale dal provider. A questo si aggiunge un terzo vantaggio: una data governance abilitata da piattaforme in cloud che consentono a tutti i team di cooperare e di condividere progetti, processi, informazioni e analisi. L’enterprise nervous system è un CRM 4.0 che, mettendo il cliente al centro, coordina il lavoro di tutti gli attori della filiera, inclusi dealer, rivenditori, contractor e distributori. L’innovazione, infatti, coinvolge:

  • la fabbrica
  • i prodotti
  • i dipendenti
  • i collaboratori
  • i partner
  • i clienti

Le caratteristiche di una smart factory

Dal punto di vista concettuale, la fabbrica intelligente (o smart factory) utilizza un approccio olistico, triangolando IT, Marketing&Sales e Customer Support. Il CRM diventa il vero motore del business, cortocircuitando processi produttivi e processi di vendita in un’unica soluzione di continuità. Passare da una visione prodotto centrica a una visione che mette il cliente al centro, infatti, significa trovare nuovi modi per dare valore aggiunto al cliente in termini di ascolto e di servizio per declinare un’offerta realmente personalizzata.

Per questo smart manufacturing è anche sinonimo di servitization: un modello servizio-centrico che integra il complesso ecosistema di attori della Supply Chain per farli lavorare in maniera armonica alla massima soddisfazione e conseguente fidelizzazione del cliente. La premessa è capire ogni tipo di dato relativo al cliente: non solo quelli a consuntivo, ma anche quelli di tipo predittivo: ordini, rincociliazioni, insoluti, resi ma anche rallentamenti o scostamenti rispetto alle pipeline di vendita, così come chiamate agli help desk, reclami o qualsiasi altro evento dello storico della relazione che può includere persino i post social.

Servitization: cosa significa per il mondo della produzione

Per abilitare la servitization è necessario comprendere bene tutti i dati che riguardano ogni singolo cliente, mettendoli in correlazione e rendendoli immediatamente disponibili alla persona giusta, al momento giusto attraverso forme di rappresentazione supportate da analisi evolute, di tipo predittivo e prescrittivo. Solo così è possibile prendere decisioni efficaci e sempre monetizzate, interpretando le informazioni sulla base della loro rilevanza o degli impatti economici che possono generare.

Abilitando una gestione illuminata dai big data le aziende possono gestire tutti i flussi approvativi legati all’ideazione di un prodotto: dalla richiesta iniziale del cliente allo studio di fattibilità tecnica ad opera degli ingegneri addetti, dal calcolo della marginalità alla realizzazione e consegna dell’ordine al cliente finale.

Cosa si intende per smart production

Lo smart manufacturing contribuisce a migliorare la flessibilità e l’efficienza di tutta l’industria manifatturiera: dalle attività di fabbrica ai processi di back-end e di front-end.

Configuratori di prodotto e ingegnerizzazione degli ordini, aiutano gli addetti allo sviluppo dei prodotti a capire meglio la domanda e le aspettative del mercato. Il digitale, oltre a rendere più efficienti molti processi, infatti, permette di seguire meglio i clienti e di fare più facilmente new business. Utilizzando algoritmi associati alla data science e all’Intelligenza Artificiale è possibile incrociare anagrafiche prodotto e anagrafiche clienti per monitorare le pipeline di vendita e fare forecasting.

Tecnologie abilitanti lo smart manufacturing

Nello smart manufacturing il CRM 4.0 introduce quattro asset innovativi:

1) Sales agreement

Attraverso una piattaforma di gestione ad alta integrazione i venditori possono definire e gestire gli accordi quadri con i clienti relative a prodotti, prezzi e quantità nel tempo, applicando scontistiche personalizzate in base alla tipologia di cliente, potendo fare pianificazioni e previsioni. Utilizzando un cruscotto intuitivo e web-based è possibile monitorare con la periodicità preferita i contratti chiusi e aperti nei confronti del cliente. La qualità e la quantità di informazioni permettono al commerciale di avere visibilità sull’andamento dei flussi di ordinato e di capire l’impatto sulla produzione e sul business, avendo visibilità anche sulle operation e quindi su tutte le dinamiche di produzione.

2) Account Based Forecast

Grazie ad appositi algoritmi modellati sul manufacturing è possibile lanciare analisi avanzate, potenziate dal deep learning che abilitano un perfezionamento continuo dei risultati. L’intelligenza applicativa abilita la capacità di prevedere per account non solo i nuovi deal ma anche il run rate business, ovvero la valutazione delle performance finanziarie relative a ogni cliente e le previsioni per le operazioni future.

3) Gestione del processo end to end

Dalla prevendita (gestione fiere, comunicazione marketing a prospect e lead) alla post-vendita, il venditore gestisce tutti gli aspetti dell’offerta relazionandosi con gli ingegneri della produzione per definire al meglio tutte le caratteristiche del prodotto. Utilizzando un’apposita dashboard sono visualizzate quantità e prezzi in un determinato arco temporale, con monitoraggio dello scostamento tra quanto contrattuato e stato attuale delle vendite. La rappresentazione dei dati tramite torte, istogrammi, tabelle e diagrammi permette un’immediata comprensione delle eventuali criticità.

4) Digital customer experience

Il digitale permette di erogare tutta una serie di servizi anche in modalità self-service. In questo modo anche i clienti possono interfacciarsi con brand e distributori, avendo accesso a informazioni sui prodotti e tempi di consegna dell’ordinato, con traccia di tutti i feed back di soddisfazione o di ticketing aperti legati a contestazioni. La gestione tramite portale è funzionale anche alla post-vendita. Lo smart manufacturing, infatti, abilita un canale B2B dove il cliente può ordinare prodotti e parti di ricambio, oppure ricevere il supporto del desk hot liner per avere supporto in diretta, con programmazione dell’intervento da remoto o in loco a seconda dei casi. Il tutto supportato da un CRM allo stato dell’arte che storicizza e analizza anche questi dati.

Supply Chain sempre più collaborative e proattive

Le aziende manifatturiere non possono più rimandare gli investimenti in tecnologie innovative per l’area Customer Support Service. Le attività di Service Management necessitano di essere connesse con le principali applicazioni aziendali:

  • ERP (Enterprise Resource Planning)
  • MES (Manufacturing Execution System)
  • MRP (Materials Requirements Planning) I e II
  • CRM
  • SFA (Sales Force Automation)
  • FFA (Field Force Automation)
  • BI e Advanced Analitycs
  • Warehouse Mangement
  • Supply Chain Management
  • E-commerce (B2B e B2C)
  • UCC (Unified Communication & Collaboration)
  • Product Lifecycle Management
  • Modellizzazione 3D
  • Advanced Planning
  • CTO (Configure to Order)
  • ETO (Engineering to Order)
  • SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)
  • PLC (Progammable Logic Controller)

Come sottolineano gli analisti IDC, al giorno d’oggi non sempre i dati raccolti dal servizio di supporto o dalle interazioni sul campo con i clienti sono integrati e valorizzati in maniera idonea. Se non si forniscono i feedback e le informazioni raccolte dal servizio di assistenza sul campo agli altri sistemi interni all’azienda, si rischiano impatti negativi sulle vendite, sulle attività di marketing e in generale sulla soddisfazione dei clienti.

L’evoluzione di una produzione sempre più data-driven

Rispetto alla maggior parte degli altri settori, il comparto manifatturiero fino a ieri è stato più lento nell’adottare soluzioni basate sui dati. Vincolati a processi aziendali per lo più rigidi e intransigenti, molti siti di produzione globali (al di fuori della Germania o del Giappone) oltre a utilizzare macchinari di vecchia generazione e sistemi informatici di tipo legacy, spesso sono ancora incentrati su processi prevalentemente manuali.

Ad oggi, gli impianti più obsoleti, anche se dotati di sensori evoluti, hanno difficoltà a fornire dei dati puliti e utilizzabili.

Tuttavia, l’evoluzione tecnologica incalza, favorendo il cambiamento. Secondo un report recente della società di ricerca Fortune Business Insights, il giro d’affari dell’AI nel manifatturiero dovrebbe raggiungere la cifra di 9,89 miliardi di dollari da qui ai prossimi 4 anni.

Gli analisti di Deloitte stimano che la produzione sia sulla buona strada per generare circa 1.812 petabyte (PB) di dati ogni anno, molto più di altri settori oggi considerati all’avanguardia come la finanza, la vendita al dettaglio o le telecomunicazioni.

Smart manufacturing: 7 tech trend e casi d’uso concreti

In questa fase di transizione tra passato e futuro, gli esperti evidenziano le tendenze dello smart manufacturing basate su progressi tecnologici che fanno parte di percorsi di sviluppo sempre più consolidati come l’Intelligenza Artificiale in ogni sua forma.

Utilizzare tecnologie data-driven e intelligenti per la produzione offre diversi vantaggi applicativi. Vediamo più in dettaglio quali sono i casi d’uso più diffusi:

#1 Visione artificiale applicata al controllo qualità

La visione artificiale, o machine vision, si riferisce a tecniche di riconoscimento automatico integrate nella fabbrica intelligente. L’approccio si basa su una combinazione di sensori e algoritmi in grado di rilevare, analizzare e interpretare le immagini a supporto di uno o più sistemi decisionali, automatizzati o di ausilio agli operatori umani.

Tra gli usi sempre più diffusi, la visione artificiale sta diventando molto popolare per automatizzare le operazioni a livello ispettivo o di controllo di qualità. È il caso di Unilever, colosso mondiale di prodotti alimentari e bevande, che si affida agli algoritmi di visione artificiale per valutare l’esistenza di crepe o contaminanti nella linea di produzione delle bottiglie, ma anche per garantire che le etichette siano applicate correttamente sulle confezioni.

#2 Manutenzione predittiva e prescrittiva

Per qualsiasi linea di produzione, i tempi di inattività legati a guasti, malfunzionamenti impattano pesantemente sull’operatività e sul business. L’Intelligenza Artificiale, analizzando i dati prodotti dai sensori di monitoraggio distribuiti negli impianti, applica modelli previsionali che permettono di stabilire in anticipo le probabilità di anomalie e fermi. Abilitando modalità di manutenzione predittiva che consentono di programmare interventi e fermi, è possibile garantire la continuità operativa della produzione così come la sicurezza degli impianti e degli operatori. L’intelligenza di questi sistemi, potenziati dall’AI, arriva fino all’introduzione di modalità di manutenzione prescrittiva. Queste offrono indicazioni puntuali relativamente alla tipologia di riparazione da fare, alla sostituzione di componenti specifici o, ancora, all’adeguamento dell’apparecchiatura per migliorarne le prestazioni e l’OEE (Overall Equipment Optimization), allungando così il ciclo di vita degli impianti.

#3 Gestione più intelligente della produttività

Avere magazzini pieni senza una ratio ha un costo elevato sia in termini di utilizzo degli spazi sia a livello contabile – capitale immobilizzato in scorte. La sfida? Avere la giusta quantità di inventario bilanciando livelli di servizio e costo del capitale circolante.

Un’Intelligenza Artificiale sistematica integrata, che ha visibilità della domanda a monte e delle capacità di produzione e distribuzione a valle, può prescrivere un modello di inventario più snello, aiutando il manifatturiero ad avere scorte sufficienti e una gestione più agile e flessibile.

L’Intelligenza Artificiale viene utilizzata nell’ambito dello smart manufacturing anche per analizzare i dati dei processi di produzione e identificare i colli di bottiglia.

Gli schedulatori intelligenti, basati sull’AI, sono progettati per pianificare i processi di lavorazione in modo da saturare correttamente le macchine, migliorando la resa di ogni linea di produzione. Questi sistemi aiutano così le fabbriche ad aderire alla qualità di produzione di livello Six Sigma, ovvero la metodologia che, punta a un’ottimizzazione tale dei processi da essere totalmente priva di difetti, attraverso principi e tecniche collaudati.

#4 Geofencing a supporto dello smart manufacturing

Il geofencing è una tecnologia di geolocalizzazione che, all’interno di una area geografica circolare in-door od out-door, rilevano il posizionamento, triangolando una serie di tecnologie che equipaggiano nativamente i dispositivi mobile: GPS, Bluetooth e Wi-Fi.

Il servizio di geofencing non localizza un unico punto geografico quanto, piuttosto, una bolla ideale attorno al dispositivo. Inoltre, funziona in maniera dinamica: il vantaggio di questa tecnologia è che il perimetro virtuale è attivo anche quando il dispositivo è in movimento. In questo modo, è possibile conoscere in un determinato momento qual è la posizione attuale di un utente e, allo stesso tempo, la sua vicinanza a determinati punti di contatto (touchpoint) predefiniti.

Nell’industria manifatturiera, il geofencing viene utilizzato per tracciare i movimenti e l’utilizzo delle risorse mobili sia in ambito di produzione che in ambito logistico. Idealmente, è possibile attivare una geo-recinzione che può anche essere utilizzata per limitare l’accesso a determinate aree negli impianti di produzione contenenti materiali pericolosi o associati a condizioni di lavoro pericolose. Un altro caso d’uso del geofencing è il monitoraggio della forza lavoro e delle presenze.

#5 Simulazioni basate sui Digital Twin

In fase di progettazione, invece di realizzare costosi e laboriosi prototipi fisici, la possibilità di creare e sperimentare sui loro equivalenti digitali in un ambiente virtuale ottimizza i tempi e i modi dello sviluppo, inaugurando nuove modalità di co-creazione e collaborazione tra le varie line of business coinvolte nella finalizzazione dei prodotti e dei servizi associati. I Digital Twin, infatti, sono l’ultima frontiera dello smart manufacturing più evoluto. Utilizzare il gemello digitale accurato di un prodotto, di un’infrastruttura, di un processo o di un’apparecchiatura critica consente modalità di sperimentazione a basso costo e a capacità infinita, permettendo di testare, anticipare e risolvere qualsiasi tipo di incongruenza in modo da andare in produzione senza sorprese.

La possibilità di condividere la fase di prototipazione e simulazione non solo con l’ufficio acquisti, con i venditori o con il marketing ma anche con i clienti finali, aiuta a creare prodotti a misura delle effettive esigenze all’insegna della sostenibilità (nessuno spreco di materiali, mockup e processi), con un time to market impeccabile.

#6 Robot e cobot sempre più pervasivi

La robotica ha dimostrato il potenziale per automatizzare gran parte delle attività ripetitive in officina. L’ambito dell’automazione di processo e di linea ha sbloccato significative opportunità di razionalizzazione dei costi per le aziende. Robot e processi robotici possono essere utilizzati per la movimentazione dei materiali nelle officine, utilizzando trasportatori e nastri automatizzati che sostituiscono lo sforzo umano.

I robot sono molto comuni nelle linee di assemblaggio continue, dove superano sempre un lavoratore umano. Il controllo di qualità è un’altra area di intervento in cui la robotica promette di aiutare. Ma l’ultima frontiera della robotica sono i cobot, una crasi tra il termine COllaborative e il termine roBOT.

Tra le soluzioni di automazione intelligente più avanzate, i cobot sono una tecnologia robotica che coniuga flessibilità operativa, integrazione e sicurezza: oltre a essere piccoli e leggeri sono progettati per lavorare insieme alle persone. Questo significa che non hanno bisogno di recinti o gabbie di protezione: grazie all’uso di sensori avanzati e a una programmazione evoluta, i cobot sono safety native, rispettando le distanze di sicurezza. Quando i sensori rilevano la vicinanza di un essere umano, infatti, rallentano i movimenti del cobot arrivando a immobilizzarsi al minimo contatto. I tempi e le distanze degli arresti sono programmabili e personalizzabili, garantendo così la massima flessibilità operativa. Questo consente ai cobot di svolgere compiti anche molto complessi, interagendo con i colleghi umani in tutta sicurezza.

#7 IoT ed Edge Computing

La combinazione di reti IoT (Internet of Things), che connette sistemi e dispositivi fisici a Internet, ed Edge Computing, che si riferisce all’elaborazione dei dati vicino a dove questi vengono generati (sensori e dispositivi connessi e comunicanti) apre una serie di interessanti opportunità a supporto dello smart manufacturing.

L’Edge Computing abilita modalità di analisi ed elaborazione che consentono di prendere decisioni in tempo reale, più rilevanti e pertinenti. Una rete informatica distribuita è anche più affidabile e meno soggetta a perdita di dati e arresti completi.

Nello smart manufacturing, infatti, l’adozione di soluzioni basate su cloud non è più un lusso, ma una necessità. Dal monitoraggio dei sensori alla manutenzione virtuale e alla risoluzione dei problemi tramite l’IIoT (Industrial Internet of Things) e la tecnologia del gemello digitale, il mondo industriale ha dimostrato che sono possibili operazioni efficaci anche quando il personale non è presente presso la struttura. Questa tendenza continuerà a crescere solo con il miglioramento della tecnologia di comunicazione.

Articolo originariamente pubblicato il 26 Mag 2020

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