L’impatto dell’Industria 4.0 sulla produzione su commessa
L’Industria 4.0 ha introdotto un nuovo paradigma nell’ambito della produzione industriale, atta a migliorare la parte di progettazione, quella di produzione e quella di consegna di tutti i beni realizzati a commessa o comunque con un alto grado di variabilità del mix produttivo.
In riferimento ai benefici di questo nuovo approccio, essi riguardano in particolare un aumento dell’efficienza nella realizzazione dei prodotti, un innalzamento del livello di personalizzazione che è possibile garantire ai propri clienti e una riduzione dei tempi di consegna.
In questo articolo ci dedicheremo largamente ai campi di applicazione, ossia alle aree di gestione delle aziende a commessa in cui è possibile intervenire attraverso soluzioni di Industria 4.0, al fine di ottimizzare le risorse e i processi e di elevare il livello di qualità e personalizzazione del prodotto.
Occorre però fare una premessa importante: le tecnologie abilitanti che ricadono all’interno del vasto contenitore dell’industria 4.0 sono tante, ciascuna con le sue specificità ed i suoi campi di applicazione. È facilissimo innamorarsi degli strumenti ma, per ottenere risultati tangibili ed allineati alle esigenze ed allo stadio evolutivo di ciascuna azienda, è fondamentale avere un quadro chiaro dell’assetto in cui ci si trova ed una strategia mirata.
Il management di ciascuna azienda deve essere in grado di individuare le tecnologie più adatte e di progettare l’introduzione più adeguata per tali tecnologie, talvolta facendosi aiutare anche da specialisti, sia per la parte di definizione strategica che per quella più operativa di implementazione. Per un’azienda, l’adozione di tecnologie digitali deve essere gestita in modo mirato e consapevole. Parleremo in modo specifico di questo aspetto nella guida che pubblicheremo, sempre sul nostro blog, la prossima settimana.
Che cos’è l’Industria 4.0?
Prima di procedere con la trattazione, è necessario spiegare che cos’è l’Industria 4.0.
L’Industria 4.0 fa riferimento alla profonda trasformazione del sistema produttivo, basata sull’utilizzo di tecnologie digitali avanzate per rendere le fabbriche più intelligenti, flessibili ed efficienti.
In questa nuova visione industriale, le macchine dialogano tra loro e con i sistemi informatici, scambiando dati in tempo reale. Ciò permette di creare una produzione flessibile e adattabile alle esigenze specifiche dei clienti, di ottimizzare i processi produttivi e di prendere decisioni basate su dati concreti ed attuali, in alcuni casi anche sul futuro prevedendo trend e condizioni che potrebbero verificarsi.
Le tecnologie chiave dell’Industria 4.0, le cosiddette tecnologie abilitanti, includono l’Internet of Things (IoT), l’Intelligenza Artificiale (AI), i Big Data, il Cloud Computing, la Robotica avanzata e la Stampa 3D.
Le aree di interesse delle produzioni a commessa rispetto all’Industria 4.0
Passiamo ora a individuare le aree di interesse nelle quali l’impatto del nuovo approccio alla produzione industriale a commessa, basato sull’impiego delle tecnologie digitali, si configura come determinante. In particolare, ne abbiamo individuate 5:
- Personalizzazione di massa
- Efficienza e flessibilità dei processi produttivi
- Gestione della supply chain e della logistica
- Qualità e conformità dei prodotti
- Innovazione e sviluppo prodotto collaborativo
Personalizzazione di massa
Personalizzazione di massa, o meglio, la possibilità di rendere un sistema produttivo industriale più adatto a realizzare prodotti con un elevato livello personalizzazione, tanto da trasformare la personalizzazione in un approccio di massa. In ciò comprendiamo le potenzialità dell’Industria 4.0, che si dimostra in grado di far convivere due tendenze pressoché opposte, ovvero, appunto, la customizzazione di prodotto e la produzione di massa.
E come lo può fare? Ad esempio, attraverso l’utilizzo di tecnologie tipiche dell’industria 4.0 come, per citarne una, la stampa 3D: la stampa 3D permette di produrre componenti su misura, personalizzate, fatte ad hoc, in maniera efficiente e a prezzi competitivi.
Facciamo un esempio: immaginiamo un’azienda che realizza telai per biciclette in fibra di carbonio. Probabilmente chi compra una bicicletta di questo tipo è uno sportivo e desidera un telaio su misura o, comunque, ad altissime prestazioni. Possiamo immaginare che il cliente prende le misure del proprio corpo e le invia con un’app all’azienda produttrice. Sempre tramite l’app.l’utente seleziona il design che preferisce, i materiali e le colorazioni del suo telaio. Nella fase successiva i progettisti utilizzano le informazioni fornite dal committente e le caricano all’interno dei software CAD, dove creano un modello digitale tridimensionale del telaio. Completate le fasi di analisi, studio e controllo, viene avviata la produzione. Grazie alla stampa 3D, è possibile caricare il modello tridimensionale nella stampante e, in una sola operazione, realizzare il telaio della bicicletta.
Il telaio così ottenuto, costruito praticamente senza sprechi, con un’efficienza estremamente alta grazie all’utilizzo di una tecnologia 3D, è di fatto un oggetto personalizzato, sviluppato per mezzo di una tecnologia che appartiene al mondo dell’industria 4.0.
Efficienza e flessibilità dei processi produttivi
Tecnologie come i sensori di automazione di robotica danno la possibilità di aumentare la capacità di adattare la macchina, la linea di produzione o persino l’intera fabbrica alle richieste del mercato.
Facciamo anche qui un esempio pratico, spostandoci in questo caso nel comparto dell’automotive. In particolare, immaginiamo un’azienda che progetta e realizza linee di assemblaggio per la realizzazione di componenti nella filiera dell’automotive. Utilizzando i vecchi concetti di progettazione, dunque senza l’utilizzo delle tecnologie dell’Industria 4.0, questa azienda andrebbe a progettare una linea che, in fase di produzione, per passare da un modello ad un’altro necessiterebbe di un fermo, spendendo ore e risorse per resettare la linea e passare ad un’altro prodotto. Con i sistemi del nuovo approccio produttivo 4.0, la linea potrebbe essere gestita con sistemi cyber fisici, dotati di sensori che, man mano che avanzano gli ordini, sono in grado di identificarli e di adattare di conseguenza la produzione. In pratica, in tal modo è possibile abbattere in modo notevolissimo i costi relativi al setup delle macchine e dell’impianto.
Ad ogni ordine è associata una serie di caratteristiche; leggendo tali caratteristiche
Il sensore invia ai cosiddetti co-bot – robot collaborativi – l’istruzione di riconfigurarsi praticamente in tempo reale e di svolgere esattamente quella lavorazione specifica, associata al relativo ordine (ad esempio una scritta personalizzata, o l’aggiunta di un componente specifico o una configurazione software differente).
Questi sistemi cyber fisici, dunque il connubio tra sensori che leggono e recuperano informazioni e robot collaborativi, permettono di riordinare, riassemblare e riconfigurare una macchina, una linea o addirittura, in futuro, un’intera fabbrica, in tempi estremamente rapidi. Di conseguenza, il sistema di produzione riesce a dotarsi di una capacità di adattamento elevatissima, a costi tendenzialmente molto bassi, soddisfando le richieste di un mercato che volge sempre più verso la personalizzazione dell’offerta.
Gestione della supply chain e della logistica
L’Industria 4.0 imprime una nuova direzione anche per ciò che concerne la gestione della supply chain e della logistica; pensiamo, ad esempio, all’esigenza di tracciare le spedizioni in entrata di materiali e risorse funzionali alla catena di produzione. Consideriamo, inoltre, che spesso tali risorse sono acquistate dal mercato asiatico e la distanza non permette un facile tracciamento della spedizione, con conseguenti ostacoli nella gestione della produzione a essa vincolata.
L’industria 4.0 ci mette a disposizione soluzioni come l’Internet of Things, l’Information of Technology e alcune soluzioni in cloud che permettono di aumentare il livello di tracciabilità degli ordini e dei componenti in attesa, di aumentare la trasparenza della supply chain, di accrescere la reattività con cui è possibile reagire ad alcune situazioni che possono avvenire, come imprevisti ritardi nelle consegne.
In tal modo, sfruttando le tecnologie appena citate in combinazione con l’analisi predittiva consentita dall’intelligenza artificiale, diventa fattibile, in un certo senso, interpretare i fenomeni ambientali, i fenomeni politici, le news che tutti i giorni leggiamo in rete, in maniera da arginare o prevenire del tutto i rischi di bloccare la produzione a causa del mancato arrivo di un componente, di un materiale, di una risorsa fondamentale al sistema produttivo.
Anche qui, chiariamo ulteriormente il concetto con un esempio pratico. Immaginiamo un’azienda che si occupa della produzione nell’elettronica di consumo, come le schede elettroniche che interagiscono con gli elettrodomestici tramite PC o smartphone. Sappiamo benissimo che grossa parte dell’elettronica, per l’accaparramento della componentistica di base, è delocalizzata in Asia, presso mercati che presentano un altissimo livello di imprevedibilità. Sappiamo altresì che grossa parte delle competenze di progettazione e costruzione di schede elettroniche sono invece collocate in Europa.
In questo esempio, in pratica, ci troviamo di fronte a una supply chain globale. Immaginiamo che l’azienda possieda una serie di sensori che raccolgono informazioni relative allo stato di avanzamento della sua produzione, al consumo istantaneo dei componenti nella sua fabbrica, ai mutamenti del contesto socio-ambientale. Quali sono le news relative al mercato che gestisce le spedizioni delle componenti? Che cosa sta succedendo a livello di trasporti internazionali? Quali sono le condizioni ambientali?
Sfruttando rilevamenti, news e informazioni, diventa possibile, attraverso uno strumento dell’industria 4.0 che si chiama analisi predittiva, articolare un’elaborazione di dati che permette di ri-pianificare gli acquisti o di spostare gli acquisti su un fornitore piuttosto che su un altro, di proporre acquisti alternativi, di cambiare il volume di un acquisto già completato, mettendo insieme non soltanto le informazioni che sono immediatamente percepibili dalla mente umana, ma anche quelle che tendenzialmente a noi sfuggono.
Qualità e conformità dei prodotti
Anche la qualità e la conformità dei prodotti è un fattore che, grazie all’Industria 4.0, sta andando incontro a sostanziali miglioramenti. In tal senso, un esempio concreto è quello della visione artificiale.
La visione artificiale permette di passare da un controllo fatto da un umano ad un controllo automatizzato, ad esempio, con telecamere ad alta risoluzione, in grado di analizzare nel dettaglio l’oggetto attraverso un software ed elaborando un sistema di valutazione della qualità del prodotto. Non soltanto: se oltre alla visione artificiale, il sistema produttivo riesce a dotarsi della possibilità di utilizzare sensori per analizzare l’intero processo, è possibile monitorare contemporaneamente molteplici parametri riguardanti il macchinario in uso, quali la temperatura, lo sforzo, la velocità; tali parametri possono quindi essere incrociati con il monitoraggio del prodotto. Il doppio monitoraggio, in sinergia, garantisce un’altissima capacità di analisi dati.
L’Industria 4.0 permette in tempo reale di sviluppare relazioni, di individuare errori e criticità e di aggiustarle prima che possa verificarsi una problematica. La relazione tra le immagini e i dati presi dai sensori sul processo permettono addirittura di capire in anticipo quale problema potrebbe verificarsi e con quali conseguenze per il sistema di produzione.
In questo quarto esempio, scegliamo un’azienda di un settore complesso come quello aeronautico. In questo settore, la componentistica rappresenta un aspetto critico, al punto che tale attività è sottoposta a una serie di controlli, misure, certificazioni. Se immaginiamo di dover monitorare il processo con dei sensori e il prodotto con telecamere ad alta risoluzione, i dati che provengono da queste due fonti utilizzate sinergicamente, analizzate e interpretate, ad esempio, da un’intelligenza artificiale, consentono di trovare relazioni che informano su come potrebbe deviare l’output finale, di calcolare la qualità del prodotto e possono predire, ad esempio, che in un certo momento, su una certa linea, in una certa fase di lavorazione, potrebbe avvenire una problematica di natura X. Ciò, naturalmente, permette di intervenire a priori e di invertire sul processo che si è innescato.
Innovazione e sviluppo prodotto collaborativo
L’ultimo aspetto che trattiamo è quello della collaborazione e dell’innovazione legati allo sviluppo del prodotto.
Oggi, specie nei settori ad alta sofisticazione, è quasi impossibile che un’azienda possieda internamente tutto il know how tecnico e conoscitivo per gestire da sé l’intero processo; di conseguenza, si rende necessario collaborare con aziende terze, che possano integrare con i propri servizi il gap tecnico e infrastrutturale necessario. L’industria 4.0 mette a disposizione piattaforme collaborative e strumenti di progettazione condivisa.
Le piattaforme collaborative permettono a realtà separate di lavorare insieme in real time, anche se sono collocate in luoghi completamente differenti; gli strumenti di progettazione condivisa permettono invece di attingere a dati funzionali alla progettazione di alcuni componenti e di riversarli in automatico dove viene progettato un altro pezzo. Ciò, come facilmente intuibile, consente di aumentare l’efficacia dello sviluppo progettuale, di accrescere il livello di innovazione e anche di ridurre i tempi di sviluppo.
Facciamo un esempio. Prendiamo un’azienda che progetta e realizza turbine eoliche. Si tratta di un tipo di prodotto la cui applicazione – e di conseguenza il suo sviluppo progettuale – dipende dalla sua collocazione definitiva e dalle caratteristiche ambientali e climatiche del posto di destinazione. Dunque, in fase di sviluppo si rende necessario gestire una complessa serie di valutazioni. Le piattaforme collaborative in questo caso consentono a tutti i soggetti coinvolti all’interno della progettazione – ingegneri, strutturisti, ecc. – di operare contemporaneamente, modificando e/o visualizzando le ultime release, gli ultimi lavori, le ultime modifiche implementate dai vari professionisti dislocati nei vari uffici o persino in vari punti del mondo.
Un altro esempio di Industria 4.0 applicata allo sviluppo è quello dei software di simulazione, che permettono di ridurre o addirittura di eliminare la fase di testing. Nel momento in cui si dispone di software che riescono a sviluppare simulazioni attendibili e affidabili, simulare il comportamento di quella turbina direttamente in loco diventa superfluo, con conseguente recupero di efficacia, di risparmio di tempo e di abbattimento dei costi.
Gestire il cambiamento
L’introduzione delle soluzioni di Industria 4.0 all’interno di sistemi di produzione pone, come facilmente immaginabile, questioni inerenti la gestione della transizione sia sotto il profilo tecnico-organizzativo che sotto quello della cultura aziendale.
Per un’amministrazione efficace di questi aspetti, lo studio di partenza, il calcolo delle esigenze e delle opportunità, l’analisi dei costi-benefici sono attività propedeutiche e che devono essere gestite in modo professionale da consulenti esperti.
Nella prossima guida, in programma la prossima settimana, spiegheremo come sia possibile integrare le tecnologie abilitanti l’Industria 4.0 nel proprio sistema produttivo e attraverso quali figure. Nel frattempo, ci limitiamo a chiarire che le tecnologie, da sole, non sono sufficienti a garantire una mutazione del sistema produttivo: sono altro e tanto fondamentali le infrastrutture, i protocolli, l’acquisizione del know how, il modello organizzativo: solo così è possibile gestire il cambiamento a 360 gradi in modo efficace e impattante.
Continuate a seguirci sul nostro blog per approfondire ulteriormente il discorso: continueremo a parlare di Industria 4.0 con nuovi, interessantissimi contributi sull’argomento.