Industry 4.0: le smart factories e la quarta rivoluzione industriale

Business man touching industry 4.0 icon in virtual interface screen showing data of smart factory. Business industry 4.0 concept.
Business man touching industry 4.0 icon in virtual interface screen showing data of smart factory. Business industry 4.0 concept.

Negli ultimi anni è sempre più diffusa la nozione di Internet of Things (IoT). Chiunque possiede qualcosa che rientra in questa categoria, ma non tutti ne conoscono il reale significato e le potenzialità. Internet of Things indica una famiglia di tecnologie il cui obiettivo è quello di connettere in rete qualunque tipo di oggetto sfruttandone tutti i vantaggi attraverso due proprietà essenziali: il monitoraggio, registrando dati come sensori, e il controllo, con cui si fa riferimento alla possibilità di comandare questi dispositivi in remoto semplicemente appoggiandosi alla rete internet. Se a livello di utilizzatori privati questi dispositivi suscitano ancora qualche dubbio, i loro corrispettivi sviluppati a livello industriale risultano avere grandi possibilità di sviluppo. Questo potenziamento digitale è ritenuto la base della nuova rivoluzione industriale, conosciuta principalmente con il termine Industry 4.0, ma talvolta chiamata anche “fabbrica a luci spente”, “fabbrica connessa” o “cyber fabbrica”. Il nome è dovuto a un’iniziativa tedesca, iniziata nel 2011, che puntava all’aumento della competitività delle industrie manifatturiere attraverso la crescente integrazione dei sistemi cyber fisici all’interno dei processi industriali. In questo modo si fa riferimento ad uno spostamento verso attività di produzione auto-organizzate, con una maggiore distribuzione di intelligenza nelle singole macchine e componenti. Questa nuova tipologia di industria identifica un cambiamento tanto radicale quanto lo fu l’introduzione della macchina a vapore alla fine del ‘700.

Fig. 1- Le rivoluzioni industriali della storia.
Fig. 1- Le rivoluzioni industriali della storia.

Cosa si intende con Industria 4.0?
Industria 4.0 sta alla produzione industriale come IoT sta ai consumatori. In questo modo, ci troviamo di fronte ad un approccio alla produzione completamente nuovo che prevede l’integrazione profonda delle tecnologie digitali all’interno dei processi industriali manifatturieri. Il tema della digitalizzazione della fabbrica non è del tutto una novità, sono anni ormai che se ne sente parlare, oggi però, anche grazie all’eco avuto dalla strategia tedesca, il tema della fabbrica intelligente risulta essere all’ordine del giorno.

Parlando di Industry 4.0 si fa riferimento ad una serie di cambiamenti nei metodi di produzione, a uno sviluppo che porterà alla realizzazione di processi produttivi industriali del tutto automatizzati e interconnessi in grado di riconfigurarsi automaticamente così da ottimizzare la produttività. Anche se ancora monitorate da operatori, le linee di produzione saranno capaci di rispondere dinamicamente ai nuovi ordini e alle loro variazioni. L’Industria 4.0 permetterà di ottenere un maggiore grado di flessibilità durante la produzione: una singola linea sarà in grado di produrre qualsiasi tipo di prodotto attraverso un semplice set-up dei robot stabilito dal prodotto durante l’avanzamento lungo la linea di produzione.

Tutto questo può sembrare futuristico, ma non è così lontano dalla realtà industriale attuale: si tratta solamente di considerare con maggiore importanza il trattamento dei dati relativi alla macchina trasformandoli in informazioni utili, e il flusso di informazioni tra macchina, ambiente di produzione e monitoraggio. Tutti i componenti di automazione sono caratterizzati da una maggiore attenzione alla rete che significa la disponibilità dell’informazione ovunque.

L’intera linea produttiva verrà riprodotta virtualmente per poter essere testata e per permettere l’adeguata formazione degli operatori, ma, aspetto più importante, la fabbrica arriverà ad essere smart anche per quanto riguarda l’attività di approvvigionamento energetico limitando sprechi e costi inutili. L’idea generale è che le fabbriche del futuro sviluppino un metodo di produzione senza scarti e sprechi di energia, che siano in grado di imparare dai loro errori, che nuovi prodotti e metodi di movimentazione siano sviluppati facendo in modo che le fabbriche diventino sempre più autonome perseguendo l’ottimo di produzione.

Questa linea di sviluppo non rappresenta una scelta per le imprese, come ha affermato il presidente della multinazionale Brembo, Alberto Bombassei, l’impresa 4.0 è “Una grande opportunità anche per le piccole aziende. Chi non si adegua sarà tagliato fuori dalla competizione”. Solo attraverso questo sviluppo il settore manifatturiero europeo sarà in grado di far fronte alla sempre crescente competizione derivante dai prodotti asiatici a buon mercato senza essere costretti a delocalizzare la produzione, infatti, l’unica alternativa a questo fenomeno è l’automazione robotizzata e l’ottimizzazione delle prestazioni energetiche degli impianti produttivi. Tutta questa digitalizzazione e l’innovazione in generale, consentono, in concreto, di contenere i costi operativi dell’azienda e, di conseguenza, di essere più competitivi sul mercato portando a termine il lato processuale di questa grande rivoluzione [Il Sole 24 Ore].

Fig. 2 - Componenti principali del concetto di Industry 4.0.
Fig. 2 – Componenti principali del concetto di Industry 4.0.

Il Governo tedesco, nel 2012, ha costituito un gruppo di lavoro composto da esperti del settore, rappresentanti della ricerca e dell’industria per stabilire raccomandazioni strategiche per poter garantire un futuro migliore all’industria manifatturiera tedesca conquistando la leadership europea assoluta. Attraverso questa operazione, le aziende saranno soggette a un grande sviluppo e allo stesso tempo saranno rivoluzionate: nuovi modelli di business saranno proposti e affiancheranno/sostituiranno quelli tradizionali, allo stesso tempo, i prodotti avranno cicli di vita più brevi e dovranno essere sostituiti frequentemente rispondendo prontamente ai feedback riportati dal mercato. Attraverso questa evoluzione, i dati, raccolti in grandi quantità e analizzati per capirne il miglior uso che se ne può fare, vengono strumentalizzati per creare valore aggiunto dato che attorno a essi ruota la capacità di calcolo delle macchine. L’interazione e il modo di comunicare tra l’uomo e la macchina cambieranno, sia in termini di interfacce che di linguaggio, creando una sorta di ponte tra il mondo digitale e quello reale. La Germania sta dedicando massima attenzione a questa rivoluzione e considera questo sviluppo un progetto strategico nazionale, infatti “INDUSTRIE 4.0” fa parte dei 10 future projects identificati nella High-Tech Strategy 2020 tedesca con l’intento di stabilirsi come punto di riferimento nelle soluzioni avanzate dell’industria manifatturiera.

Con la crisi economica, dal 2007, il fenomeno di off-shoring a Est è stato molto forte a causa della possibilità di ottenere manodopera a costi molto limitati. Dopo anni di forte delocalizzazione in Asia, oggi, le aziende cercano di tornare nei loro Paesi di origine e ne è un importante esempio proprio la multinazionale tedesca Adidas. La casa tedesca produttrice di abbigliamento sportivo, dopo vent’anni di produzione delocalizzata in Asia, ha intrapreso un’azione di reshoring tornando a produrre in Germania: ha rinunciato a manodopera a basso costo e ha scelto di utilizzare robot e operai iperspecializzati aprendo per la prima volta nuovi scenari per la produzione di beni e servizi. Questo è un tipico esempio di Industry 4.0.

Questo sviluppo delle fabbriche automatizzate incrementa la paura relativa alla riduzione dei posti di lavoro a causa dell’impiego sempre più ampio di robot iperspecializzati; timore più che lecito e che in parte si verificherà, ma anche se è vero che non esisterà più la figura dell’operaio che affianca la macchina giorno e notte, nasceranno nuove figure lavorative legate al monitoraggio e al controllo delle catene di produzione, dei parametri, delle macchine e della loro manutenzione.

La posizione dell’Italia
Se la Germania ha anticipato tutti, seguita da USA, Danimarca, Australia, Belgio, Giappone ecc., l’Italia resta nelle ultime posizioni. Il nostro Paese è famoso per trovare e applicare soluzioni creative e brillanti che permettono di oltrepassare le difficoltà, ma spesso si fa troppo affidamento a questo tipo di gestione basata su previsioni approssimative che non permettono di pianificare. Al contrario, la Germania preferisce avere una visione di lungo periodo fissando gli obiettivi e il percorso necessario per raggiungerli. Uno studio condotto dalla commissione delle attività produttive conferma il ritardo del nostro Paese ad adeguarsi a questo cambiamento e sottolinea l’urgenza di uno scatto in questa direzione. Nel frattempo una task force ministeriale è stata appositamente costituita per redigere un piano strategico utile a finanziare le misure di sostegno al piano Industry 4.0. Si parla quindi di una spinta di sistema che premierà chi parte per primo. Il documento redatto espone come effettuare la trasformazione digitale nelle industrie mostrandola come un’opportunità per la crescita e per l’occupazione, individuando alcune aree in cui intervenire per far sì che anche il nostro Paese sia al passo con questa importante e inevitabile trasformazione. I punti sottolineati sono in particolare il rilancio degli investimenti in R&D, nettamente in calo a seguito della crisi, il convincere il settore che le imprese necessitano di crescere favorendo le piccole nuove imprese innovative come le startup e il miglioramento delle infrastrutture di rete per agevolare la diffusione delle conoscenze relative a questo nuovo sviluppo.

L’Italia ha quindi iniziato a muoversi nella direzione giusta, ma più di un terzo delle imprese italiane, durante un’indagine dell’Osservatorio Smart Manufacturig della School of Management del Politecnico di Milano, ha dichiarato di non conoscere il tema della Smart Manufacturing o Industry 4.0. Contemporaneamente si affianca un altro 30% del campione che ha già applicato tre o più nuove tecnologie. Lo stesso presidente di Confindustria, Vincenzo Boccia, ha annunciato il nuovo programma di politica industriale per poter rilanciare il settore manifatturiero in Italia affermando che “L’industria del futuro dovrà essere un’industria innovativa, sostenibile e interconnessa, un’industria competitiva pronta per giocare la sfida della competizione globale”. Il progetto pone subito la volontà di affrontare una grande sfida attuale: lo sviluppo della smart industry [Il Sole 24 Ore].

Fig. 3 - Sviluppo Industry 4.0 nel mondo [Il Sole 24 Ore].
Fig. 3 – Sviluppo Industry 4.0 nel mondo [Il Sole 24 Ore].
L’agenzia di consulenza “The Boston Consulting Goup” ha stimato che, con l’applicazione della Industry 4.0, la Germania otterrà un incremento del PIL fino all’1.1% creando circa 400 mila nuovi posti di lavoro. Rapportando questa crescita all’andamento dell’Italia, risulterebbe che questo sviluppo potrebbe portare a un incremento del valore aggiunto di circa 40 miliardi in 10 anni. Perché queste previsioni si realizzino, anche in parte, per il nostro Paese, è necessario uscire dalla fase sperimentale che caratterizza la maggior parte dei progetti per passare all’applicazione diffusa ed estendere i piani anche a settori che attualmente sono meno attivi. È chiaro che ci troviamo in piena competizione globale nella quale progresso tecnologico, economia, finanza e società sono un’unica entità collegata dall’ICT. Tutti questi elementi compongono un sistema globale nel quale un’intelligenza distribuita calcola, analizza e decide per noi. Attraverso tutto questo gli oggetti fisici si integrano completamente con la rete informatica, internet si combinerà sempre più profondamente con le macchine e i processi produttivi per consolidare una rete sofisticata creando un enorme sistema di informazioni. Attraverso lo sviluppo della Industry 4.0 è possibile razionalizzare la produzione, personalizzare il prodotto e produrre in modo più flessibile seguendo l’andamento della domanda senza più avere eccessi di produzione e conseguenti elevati costi per la gestione dei magazzini.

Conclusioni
Il fatto che le basi per l’Industry 4.0 esistano già e che ad oggi è “solamente” necessario implementare velocità, potenza e capacità è una condizione sufficiente perché le aziende scelgano di applicare automazioni e tecnologie più avanzate. Per questo l’Industry 4.0 non è da considerare solo un’idea o una teoria, bensì è un concetto pratico che basta implementare per poter godere dei suoi vantaggi reali in tutte le aree di produzione.

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