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La Quarta Rivoluzione Industriale ha portato con sé una serie di innovazioni tecnologie che stanno/sono state implementate nelle c.d. “Smart Factory”. Andremo ad analizzare le 9 principali tecnologie 4.0. presenti ad oggi sul mercato ed i loro principali utilizzi e mercati di riferimento.

 

Indice dei contenuti:
  1. Introduzione
  2. Tecnologie Abilitanti

     

Introduzione:


Il termine “Industry 4.0” nasce per identificare l’integrazione tra le pratiche industriali tradizionali ed il mondo virtuale, attraverso una serie di tecnologie in grado di condurre ad una vera e propria Rivoluzione. Nonostante queste tecnologie siano ormai conosciute in maniera diffusa nel mondo industriale, le loro opportunità di applicazione stanno crescendo esponenzialmente grazie ad una maggiore affidabilità e minori costi, il che si traduce nella possibilità per tutte le imprese, anche di piccola dimensione, di trarre vantaggio da macchine smart. Oltre a rappresentare un’opportunità dal grande potenziale, il paradigma Industry 4.0 é ad oggi anche una necessità: digitalizzare i processi ricorrendo alla tecnologia é l’unica via per sopravvivere nel futuro, poiché altrimenti si rischia di divenire obsoleti. In questo senso, é confortante notare come vari indicatori, derivanti da alcune indagini e studi promossi dall’Osservatorio Mecspe nel 2017, ci indichino che solo il 17,7% degli imprenditori intervistati non é ancora disposto ad investire nella “fabbrica intelligente”.

new technology

Siamo agli inizi di una nuova trasformazione che sicuramente porterà a dover sopportare dei rischi e degli sforzi, ma anche tangibili benefici (Mecspe, 2017), tra i quali:

  • riduzione del time-to-market;
  • aumento della soddisfazione del cliente e delle quote di mercato;
  • maggiore produttività e flessibilità;
  • eliminazione o contenimento del lotto economico;
  • riduzione dei costi di manutenzione e di controllo qualità;
  • maggiore efficienza degli impianti (riduzione dei fermi macchina).

Come già anticipato, é la c.d. “Impresa Intelligente” il luogo in cui le tecnologie abilitanti vengono e verranno progressivamente sempre più utilizzate per migliorare le performance aziendali; ma prima di capire quali sono le tecnologie 4.0 é di assoluta importanza capire di cosa si parla quando si tratta il tema della fabbrica digitalizzata o intelligente.

Secondo G. Atti (Past President di ADACI, Associazione italiana acquisti e supply chain), l’impresa smart può essere definita come “la gestione digitale integrata dei processi tecnici, produttivi e gestionali dell’impresa tradizionale ai quali sono applicate le tecnologie abilitanti tipiche dell’Industria 4.0”. In altre parole, nell’impresa intelligente occorre ripensare il lavoro in un’ottica meno tayloristica, mettere in discussione i tradizionali vincoli legati a luogo e orario di lavoro e lasciare alle persone una maggiore autonomia a fronte di una maggiore responsabilizzazione sui risultati. In conclusione, la smart factory é un’organizzazione:

  • customer-centrica;
  • supportata da un’infrastruttura digitale che interagisce con applicative di ogni livello gerarchico;
  • connessa grazie ai sistemi cyber-fisici e dotata di tecnologie 4.0;
  • innovativa e snella.

Di conseguenza, i prodotti/servizi derivanti dall’impresa intelligente saranno sempre più smart, connessi (tramite internet), personalizzati e verdi (sostenibili).

Le Tecnologie Abilitanti:


Una volta inquadrata la smart factory e le sue principali caratteristiche, ci si può soffermare su quelle che sono le nuove tecnologie del cambiamento; in particolare, le principali innovazioni tecnologiche alla base della Quarta Rivoluzione Industriale sono 9: (1) Internet delle cose, (2) Big data analytics, (3) Horizontal and vertical system integration, (4) Simulation, (5) Robotica, (6) Cloud computing, (7) Realtà aumentata, (8) 3D printing e (9) Cyber security. Data la loro importante funzione propulsoria per il cambiamento in atto, é bene che ciascuna di esse venga analizzata in modo più specifico:

  1. Internet delle cose: il termine “Internet of Things (IoT) coniato dal britannico K. Ashton nel 1999, indica “l’insieme degli oggetti fisici che dispongono della tecnologia per rilevare e trasmettere attraverso internet informazioni sul proprio stato o sull’ambiente esterno” (Zanetta, 2018); l’IoT può essere considerata un’estensione dell’Internet tradizionale, pensata per far comunicare oggetti specifici. Ogni oggetto connesso ha la sua identità virtuale e capacità di interagire all’interno della rete con qualsiasi altro elemento della stessa; attraverso chip e sensori inseriti al loro interno, gli oggetti sono in grado di interagire tra loro e con la realtà circostante. Questi strumenti vengono principalmente utilizzati per due attività chiave in svariati settori: il monitoraggio e il controllo (Atti et al., 2018); tra le applicazioni già presenti sul mercato vi sono: monitoraggio dei pazienti, controllo del traffico, illuminazione intelligente e ottimizzazione energetica. Da alcune stime riportate dall’Osservatorio Internet of Things del Politecnico di Milano, si evince come in Italia il valore complessivo del mercato si aggiri intorno ai 3,7 miliardi di euro (2017), con una crescita del 32% rispetto al 2016; tuttavia sono previste cifre ben più importanti nel prossimo futuro (con una forte crescita prevista entro il 2020).Di seguito, si riportano i principali benefici e limiti della suddetta tecnologia:
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  1. Big data analytics: con questo termine si indicano “grandi quantità di dati eterogenei che vengono generati con sempre maggiore velocità e frequenza che superano i limiti dei tradizionali database nonché le tecnologie e i metodi analitici finalizzate ad estrarre conoscenza e valore da questi dati: l’obbiettivo è quello di estrarre informazioni aggiuntive rispetto a quelle ottenibili da piccole serie di dati” (Zanetta, 2018). Questa tecnologia ha indubbiamente un grande potenziale, infatti, per imprese/istituzioni che vogliono analizzare grandi volumi di dati per poi prendere decisioni strategiche più oculate, tale tecnologia potrebbe risultare molto utile. Infatti, i dati sono il nuovo “petrolio” e saperne estrarre valore é ad oggi la vera chiave competitiva per grandi aziende e PMI. Alcune recenti ricerche dell’Osservatorio Big Data Analytics & Business Intelligence del Politecnico di Milano, hanno illustrato che nel 2018, il valore del mercato in Italia ha raggiunto quasi 1,4 miliardi di euro, con un tasso di crescita del 26%; questo trend positivo, trainato principalmente dalle grandi imprese, é dovuto ad una maggiore consapevolezza sul tema da parte delle aziende, le quali, una volta capita la sua utilità, spingono per il suo utilizzo. Nel concludere, si presentano i principali benefici e limiti della suddetta tecnologia:
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  1. Horizontal and vertical system integration: l’integrazione dei sistemi in ambito 4.0 si riferisce all’adozione, da parte di una azienda, di specifici sistemi informativi in grado di interagire con clienti e fornitori (integrazione verticale) e funzioni e dipartimenti interni all’azienda (integrazione orizzontale); in altre parole, adottare l’integrazione verticale per un’azienda significa connettere il mondo digitale con quello fisico in ogni fase del ciclo di vita dei suoi prodotti e dar luogo all’ottimizzazione di ogni processo, mentre sfruttare l’integrazione orizzontale significa sviluppare catene inter-aziendali del valore per creare sinergie a beneficio di tutti gli attori coinvolti (Atti et al., 2018);
  1. Simulation: l’engineering simulation é una tecnologia 4.0 utilizzata principalmente per le produzioni ripetitive di serie medio-grandi, in cui si ricorre a simulazioni virtuali del prodotto, del processo o dei materiali stessi; tali simulazioni danno vita ad un c.d. “gemello digitale”, grazie alle informazioni che un’azienda ha sul prodotto in esame. L’obiettivo non é di avere un modello digitale che rispecchi l’oggetto reale, bensì di utilizzare modelli in formato digitale specializzati a simularne il comportamento; infatti, il suo utilizzo consente all’ufficio tecnico di: – verificare la validità del progetto tenendo conto di tutti i vincoli produttivi e di costi; – individuare tempestivamente eventuali errori di progettazione o nuove esigenze richieste dal progetto; – migliorare lo sviluppo del prodotto (Zanetta, 2018);
  1. Robotica: Le macchine affiancano l’uomo fin dall’antichità e la loro rilevanza é sempre stata riconosciuta, ma con il continuo progresso in atto esse hanno suscitato reazioni antitetiche: alcuni considerano queste macchine come una minaccia per la futura occupazione dell’uomo (basti pensare che il costo atteso di un robot é di € 3-6/h, contro un costo dell’uomo è pari a € 40/h (Atti et al., 2018)), mentre altri vedono la robotica come una promettente opportunità. In un’epoca in cui la tecnologia é ormai onnipresente, le macchine potranno essere istallate ovunque, persino nel corpo umano, cosicché i robot diventeranno assistenti e co-lavoratori dell’uomo; quel che sembra ormai certo é che il robot da un lato ridurrà l’occupazione a basso valore aggiunto, dall’altro valorizzerà l’uomo, che potrà dedicarsi ad attività a maggior valore (eliminando attività gravose e pericolose). A seconda dell’attività a cui viene assegnato, un robot può essere classificato come: – robot industriale: “manipolatore multifunzionale riprogrammabile controllato automaticamente, destinato ad essere utilizzato in applicazioni di automazione” (definizione ripresa dalla norma ISO 8373:1994); – robot di servizio: sono destinati ad assistere e accudire l’uomo. I principali vantaggi derivanti dalla robotica sono individuabili nel rendere flessibili e più efficaci i sistemi di produzione aumentando così la competitività delle imprese (Assolombarda, 2016); tali punti a favore sembrano essere stati ben recepiti da molte imprese a livello mondiale, che per queste ragioni hanno deciso di investire in queste nuove macchine: dal 2010, la domanda di robot industriali ha subito un’accelerazione considerevole, basti pensare che nel 2017 il valore del mercato globale dei robot era di circa $ 16,2 miliardi con una crescita sulle vendite del 30% rispetto al 2016 e questa crescita non sembra voler terminare, infatti, si prevede una crescita media annua del +14% fino al 2021 (IFR World Robotics, 2018).3
    Un altro aspetto molto rilevante, che riguarda il mondo della robotica, é l’individuazione dei paesi in cui i robot impiegheranno il maggior numero di posti di lavoro a fronte della perdita di forza lavoro; tramite questa informazione sarà possibile comprendere in quali regioni del mondo l’automazione avrà maggior impatto per l’uomo. Tale informazione viene così commentata da Muoio D.: “la quota di occupazioni che potrebbero sperimentare un’automazione significativa è in realtà più elevata nei paesi in via di sviluppo che in quelli più avanzati, dove molti di questi posti di lavoro sono già scomparsi” (Business Insider, 2016); il tutto é testimoniato dal grafico sottostante:

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    Nel concludere, si riportano di seguito i principali benefici e limiti della suddetta tecnologia:
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  1. Cloud computing: questo concetto risale agli anni ’60, quando J. Mc-Carthy (uno dei pionieri dell’intelligenza artificiale) immaginava un futuro in cui l’elaborazione dei calcoli sarebbe stata organizzata su diversi sistemi pubblici d’accesso. Oggi, con questa espressione si intende “una serie di tecnologie che permettono di elaborare, archiviare e memorizzare dati grazie all’utilizzo di risorse hardware e software distruibite nella rete” (Atti et al., 2018). I principali modelli di servizio del cloud computing sono: Saas (es. Gmail); Paas (es. salvataggio dati in un database); IaaS (es. Compute Engine di Google). I possibili vantaggi derivanti dall’utilizzo di questa tecnologia abilitante non sono esclusivamente economici, infatti possono essere: – abbattimento dei costi fissi iniziali (del software e dell’hardware); – flessibilità (adeguamento delle condizioni contrattuali in funzione delle maggiori o minori esigenze); – maggiore attenzione al proprio core business (si liberano risorse prima impiegate nella gestione delle infrastrutture); – indipendenza dalle periferiche (dati on-line); – accesso al cloud anche da dispositivi mobili (Zanetta, 2018). Lo svantaggio più grande relativo all’utilizzo di questo sistema é la forte dipendenza da Internet, in assenza del quale ci sarebbe il blocco di ogni attività (Atti et al., 2018). Secondo le stime dell’Osservatorio Cloud Transformation della School of Management del Politecnico di Milano del 2018, il mercato cloud italiano vale 2,34 miliardi di euro, in crescita del +19% rispetto al valore del 2017, pari a 1,97 miliardi di euro.Nel concludere, si riportano di seguito i principali benefici e limiti della suddetta tecnologia:
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  1. Realtà aumentata: Per realtà aumentata, si intende “l’arricchimento della percezione sensoriale umana mediante l’aggiunta di informazioni elaborate e trasmesse a un device dell’utente” (Zanetta, 2018). I principali dispositivi di realtà aumentata oggi in commercio sono: – occhiali/lenti; – head-mounted display (consente la visione stereoscopica); – guanti; – auricolari; – tablet/smartphone. Questi strumenti danno la possibilità di svincolarsi dalla documentazione cartacea, operare con le mani libere e offrono maggior affidabilità esecutiva; le possibili applicazioni per questa tecnologia 4.0 sono molteplici e in diversi ambiti aziendali, in particolare nel Marketing (la realtà aumentata consente la presentazione di progetti o di oggetti in modalità attraenti ed interattive); nella Logistica (gli stumenti di RA aiutano a localizzare i prodotti in magazzino e a verificare in tempo reale la conformità degli ordini); nel Controllo dei macchinari (attraverso tablet/visori é possibile controllare i parametri di funzionamento di un impianto); nella Manutenzione (tramite visori ottici si può individuare le componenti guaste di un impianto); nelle Operations (gli strumenti RA possono facilitare le attività di montaggio). L’elemento limitante di questa tecnologia risiede nel fatto che ad oggi é molto complesso reperire risorse competenti data la scarsità (Atti et al., 2018). Di seguito si mostra la dimensione del mercato globale della RA mondo nel 2017, 2018 e 2025. Si stima che in questo periodo il mercato aumenterà da circa 3,5 miliardi ad oltre 198 miliardi di dollari:7
    Nel concludere, si riportano di seguito i principali benefici e limiti della suddetta tecnologia:
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  1. 3D printing: Si tratta di una tecnologia digitale che consente di realizzare oggetti tridimensionali attraverso il progressivo deposito di strati di materiali; essa risulta essere particolarmente indicata per quei settori in cui l’agilità e la velocità d’azione sono determinanti, mentre é poco efficiente per le produzioni di massa incentrate nello sfruttamento delle economie di scala (Atti et al., 2018). Infatti, la stampa 3D sembrerebbe avere grandi potenzialità nella riduzione del tempo dall’idea al prodotto, poiché dall’idea formalizzata in modo digitale si passa direttamente al prodotto senza passare per lavorazioni intermedie; nella possibilità di creare forme del tutto nuove (senza sottostare a vincoli geometrici); nel produrre piccole tirature di pezzi come prototipi o ricambi (Zanetta, 2018). Anche per questa innovazione l’evoluzione é assai crescente, come testimonia l’IDC, che nel Report annuale del 2016 presenta alcuni dati interessanti secondo cui si prevede che nel 2020 tale mercato varrà circa 35,4 miliardi di dollari, molti di più rispetto ai 13,2 miliardi del 2016; inoltre i settori in cui questa tecnologia verrà maggiormente utilizzata dovrebbero essere l’Automotive e Aereonautica (IDC, 2016).Nel concludere, si riportano di seguito i principali benefici e limiti della suddetta tecnologia:
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  1. Cybersecurity: L’Industria 4.0 da un lato richiede una sempre maggiore apertura verso il mondo esterno, al fine di abilitare l’integrazione tra sistemi diversi, e dall’altro, richiede uno stretto controllo verso il mondo esterno per proteggersi da attacchi e usi impropri dei dati generati e condivisi; proprio per questi motivi si è venuta a creare la “Cyber Security”, con lo scopo di proteggere i dati contro gli abusi. Gli obiettivi delle misure di sicurezza sono: – Riservatezza; – Integrità (attuata mediante la precisione e completezza dei dati); – Corretto funzionamento dei servizi (Atti et al., 2018); i danni derivanti dall’omissione di tale servizio sono particolarmente gravosi per imprese ed istituzioni, che possono colpire la produzione, la proprietà intellettuale (IP), le infrastrutture industriali, la reputazione e l’immagine (Assolombarda, 2016). Ecco spiegato il motivo per il quale in Italia la spesa nel settore della cybersicurezza ha raggiunto la cifra di 1,5 miliardi di euro nel corso del 2018 e nei prossimi cinque anni, nel mondo, verranno creati più di due milioni di posti lavoro in questo settore (EY, 2018).


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