Speciale Industria 4.0: Dov’è la rivoluzione?

Industria 4.0 prende questo nome dall’idea che corrisponda alla quarta rivoluzione industriale. La prima ha avuto luogo con l’introduzione di macchine azionate da energia meccanica derivata dallo sfruttamento dell’energia del vapore, la seconda è fissata in corrispondenza della produzione di massa e dell’introduzione della catena di montaggio grazie all’introduzione dell’elettricità e dei prodotti chimici, la terza ha visto l’introduzione dell’elettronica e dell’information technology per automatizzare la produzione grazie a robot industriali ed ai computer. Quella attuale (i posteri ci diranno se abbiamo avuto ragione) prevede l’uso di macchine intelligenti, capaci di prendere decisioni, collegate in internet per la realizzazione di connessioni tra sistemi fisici e digitali. L’obiettivo è quello di rendere le macchine capaci di eseguire analisi complesse attraverso i dati raccolti e quelli disponibili permettendo adattamenti real time del loro comportamento in funzione delle mutate situazioni. Consideriamo che tutte queste rivoluzioni hanno avuto luogo dalla fine del 18° secolo ad oggi.

Le tecnologie abilitanti
Il raggiungimento di questi obiettivi passa attraverso l’implementazione delle cosiddette “tecnologie abilitanti”, cioè quelle tecnologie che si ritiene permettano di realizzare davvero l’intelligenza e l’adattabilità delle macchine. Queste 9 tecnologie rappresentano anche gli ambiti nei quali è possibile per le aziende fare investimenti per vedersi applicate le previste agevolazioni in termini di iperammortamento e superammortamento ed in particolare sono:
1. Advanced manufacturing solutions: Robot collaborativi interconnessi e rapidamente programmabili
2. Additive manufacturing: Stampanti in 3D connesse a software di sviluppo digitali
3. Augmented Reality: Realtà aumentata a supporto dei processi produttivi
4. Simulation: Simulazione tra macchine interconnesse per ottimizzare i processi
5. Horizontal/Vertical Integration: Integrazione informazioni lungo la catena del valore dal fornitore al consumatore
6. Industrial internet: Comunicazione multidirezionale tra processi produttivi e prodotti
7. Cloud: Gestione di elevate quantità di dati su sistemi aperti
8. Cyber-security: Sicurezza durante le operazioni in rete e su sistemi aperti
9. Big Data and Analytics: Analisi di un’ampia base dati per ottimizzare prodotti e processi produttivi

Grazie all’uso di queste tecnologie ci si attendono una serie di benefici e di ricadute sicuramente interessanti per le aziende che vanno da una maggiore flessibilità di produzione con possibilità potenziale di rendere convenienti anche le produzioni di piccoli lotti (cosa particolarmente interessante per gli stampisti) associata ad una maggiore velocità nel passare dal prototipo alla produzione (grazie alle nuove tecnologie, alla realtà aumentata, alla simulazione). Maggiore intelligenza nelle macchine e maggiore integrazione, implica anche un incremento della produttività grazie alla riduzione degli errori di lavorazione, alla riduzione dei tempi di set-up ed in generale ai tempi morti di fermo macchina: produrre di più nello stesso tempo avendo la possibilità di contare su una maggiore disponibilità degli impianti. Produrre meglio monitorando la produzione e con integrazioni orizzontali e verticali delle informazioni permette una migliore qualità ed una riduzione degli scarti: fare bene fin da subito e rendersi subito conto di quando c’è qualcosa che non funziona nel giusto modo ponendo in essere nel minor tempo possibile le opportune azioni correttive. Se a tutto ciò aggiungiamo le opportunità date dal cloud, dall’industrial internet e dall’IoT (internet of things) si può contare anche su una maggiore competitività nel rilascio del prodotto o del servizio.

Tutti ambiti di miglioramento, questi, di sicuro interesse anche delle aziende produttrici di stampi per le quali è normale lavorare con lotti da un solo pezzo, con elevata produttività per sfruttare al meglio le apparecchiature disponibili, sviluppando stampi di elevata qualità e con la maggiore flessibilità e velocità di risposta possibile imparando dagli sbagli e dagli errori fatti, avendo a disposizione macchine capaci di intervenire sul processo produttivo in autonomia per garantire la qualità del prodotto e con un performante sistema di manutenzione preventivo a favore della disponibilità delle macchine.

Lo stato dell’arte in Italia
Onestamente l’Italia non è stata la prima a pensare a questo tipo di programma: ci hanno preceduto con qualcosa di molto simile gli Stati Uniti, la Francia e la Germania nonché altri Paesi con qualcosa di abbastanza analogo. Occorre dire che negli USA ed in Germania sono previsti contributi pubblici a supporto di progetti di ricerca aziendali o in centri di ricerca applicata. In Francia, dove peraltro l’impegno economico del governo è decisamente più elevato, sono previsti incentivi fiscali, prestiti agevolati, credito d’imposta per la ricerca, finanziamento di progetti. Da noi sono previste, a fronte di investimenti innovativi fatti dalle aziende nelle 9 tecnologie abilitanti, agevolazioni di superammortamento e iperammortamento e credito d’imposta alla ricerca. Sono infine previsti interventi a favore di start-up con un insieme di benefici e di iniziative che dovrebbero portare velocemente queste nuove imprese a crescere con dei programmi di “accelerazione di impresa” e finanziando con fondi di investimento l’industrializzazione di idee e brevetti ad alto contenuto tecnologico.

I competence center nazionali dovrebbero contribuire formando 200.000 studenti universitari e 3.000 manager specializzati sui temi dell’Industria 4.0 raddoppiando gli iscritti agli Istituti Tecnici Superiori sempre sul tema I4.0 e con circa 1.400 nuovi Dottorati di Ricerca con focus su I4.0.

Le direttrici chiave previste nel Piano Nazionale I4.0 si focalizzano su investimenti innovativi incentivando gli investimenti di privati su tecnologie e beni I4.0 e favorendo l’incremento della spesa privata per la ricerca, lo sviluppo e l’innovazione. Parallelamente il Piano prevede lo sviluppo di nuove competenze che passano dalla diffusione della cultura I4.0 (cosa si intende con I4.0) tramite la Scuola Digitale e l’Alternanza Scuola-Lavoro e tramite percorsi Universitari e presso Istituti Tecnici dedicati come detto poco sopra. Insieme a questi è previsto di realizzare Cluster e di potenziare i Dottorati di Ricerca nonché di sviluppare dei Digital Innovation Hub.

In termini di infrastrutture il Piano prevede di fornire adeguate infrastrutture di rete a banda larga (100% delle aziende coperte a 30Mbps, 50% coperte a 100Mbps entro il 2020) e di collaborare nella definizione di standard per l’IoT. Strumenti di supporto sono garantire investimenti privati e supportare i grandi investimenti innovativi nonché presidiare in modo più forte ed innovativo i mercati internazionali.

Come anticipato anche nell’editoriale introduttivo del numero di aprile di Stampi, l’atteggiamento del Ministero è però di assoluta neutralità tecnologica: un po’ come dire “fatelo dove volete, nell’ambito che preferite, ma fatelo”. Lo scopo è di intervenire con azioni non settoriali, come invece è avvenuto nel passato, operando principalmente sui fattori abilitanti, ovvero con la presunzione che i risultati verranno per la semplice implementazione di queste nuove tecnologie. L’idea è quella di non obbligare il mondo del lavoro a muoversi secondo una direzione predeterminata “premiando” alcuni ambiti, ma di lasciarlo libero purché si muova usando le tecnologie previste da I4.0. Questo può essere un vantaggio ma anche un limite legato alla mancanza di ispirazione data alle imprese ed ai centri di ricerca. Insomma, come detto anche nel documento di presentazione del Piano, si vogliono coordinare i principali stakeholder senza ricoprire un ruolo dirigista, anche se non vedo semplicissimo declinare questa affermazione in azioni concrete.

In particolare i sopracitati Digital Innovation Hub devono proprio funzionare da ponte tra imprese, ricerca e finanza sensibilizzando le imprese sulle opportunità e sui vantaggi che possono derivare dalla implementazione delle tecnologie abilitanti previste dal Piano I4.0, funzionando da supporto nelle attività di investimento e fornendo un servizio di mentoring alle imprese, indirizzando le imprese stesse verso i Competence Center. Un mondo insomma fatto da Centri di ricerca, Incubatori, Start-up, Governo, Associazioni di categoria, Investitori, Cluster, Università, Industrie: una grande rete in cui esistono anche i giù citati Competence Center (pochi e selezionati dal Ministero) con forte coinvolgimento di alcuni poli universitari ritenuti di eccellenza insieme a grandi player privati.

Come già detto lo scopo di questi centri è di fare formazione sull’I4.0 con realizzazione di demo live su queste nuove tecnologie (che forse tanto nuove non sono) con accesso alle best practice (cosa più interessante: come si usano queste nuove tecnologie, come si risolvono i problemi di implementazione, come si affronta il progetto, come si può fare sperimentazione.

In supporto a queste attività sono previsti anche dei roadshows sul territorio con lo scopo di sensibilizzare le aziende non solo grazie agli aspetti fiscali, ma anche, e soprattutto, sui temi dell’innovazione digitale e dell’I4.0 tramite documenti, video, testimonianze. Elementi caratteristici del modello italiano dell’I4.0 dovrebbero quindi essere legati al fatto della preponderanza delle PMI nel nostro sistema industriale, del ruolo chiave di riconosciuti poli universitari e centri di ricerca, della forte connotazione culturale che i nostri prodotti finiti possono avere con un forte richiamo quindi al Made in Italy.

I beni in iperammortamento
Ma quali sono i beni in iperammortamento che è previsto dal piano siano funzionali alla trasformazione delle imprese secondo quanto previsto dal modello I4.0? Di fatto sono quei beni con funzionamento controllato da sistemi computerizzati e/o gestito tramite sensori e azionamenti, ad esempio:
– macchine utensili per asportazione,
– macchine utensili operanti con laser e altri processi a flusso di energia: plasma, waterjet, fascio di elettroni, elettroerosione, processi elettrochimici,
– macchine utensili e impianti per la realizzazione di prodotti mediante trasformazione di materiali e materie prime,
– macchine utensili per la deformazione plastica di metalli e altri materiali,
– macchine utensili per assemblaggio, giunzione e saldatura,
– macchine per confezionamento e imballaggio,
– macchine utensili di de-produzione e riconfezionamento per recuperare materiali e funzioni da scarti industriali e prodotti di ritorno a fine vita (ad esempio macchine per il disassemblaggio, la separazione, la frantumazione, il recupero chimico)
– robot, robot collaborativi e sistemi multi-robot,
– macchine utensili e sistemi per il conferimento o la modifica delle caratteristiche superficiali dei prodotti o la funzionalizzazione delle superfici,
– macchine per la manifattura additiva utilizzate in ambito industriale,
– macchine, anche motrici e operatrici, strumenti e dispositivi per il carico e lo scarico, la movimentazione, la pesatura e la cernita automatica dei pezzi, dispositivi di sollevamento e manipolazione automatizzati, AGV e sistemi di convogliamento e movimentazione flessibili, e/o dotati di riconoscimento dei pezzi (ad esempio RFID, visori e sistemi di visione e meccatronici),
– magazzini automatizzati interconnessi ai sistemi gestionali di fabbrica.

Questo purché (ed ecco la novità) siano dotate di alcune caratteristiche peculiari che le caratterizzino secondo il Piano I4.0, ed in particolare: devono essere controllate tramite un sistema CNC e/o PLC, devono essere interconnesse ai sistemi informativi della fabbrica con caricamento da remoto di istruzioni di lavoro e/o part program, devono essere integrate con altre attrezzature/macchine del processo produttivo e con il sistema logistico delle fabbrica e/o della rete di fornitura, devono disporre di interfaccia uomo-macchina semplice ed intuitivo secondo quanto previsto dai più attuali requisiti di sicurezza e salute (definiti Dispositivi per l’interazione uomo macchina e per il miglioramento dell’ergonomia e della sicurezza del posto di lavoro in logica 4.0).

Inoltre tutte le macchine devono essere dotate di almeno due tra le caratteristiche previste dal Piano per renderle assimilabili o integrabili a sistemi cyberfisici, ad esempio: sistemi di telemanutenzione e/o telediagnosi e/o controllo in remoto, monitoraggio continuo delle condizioni di lavoro e dei parametri di processo mediante opportuni set di sensori e adattività alle derive di processo, caratteristiche di integrazione tra macchina fisica e/o impianto con la modellizzazione e/o la simulazione del proprio comportamento nello svolgimento del processo (sistema cyberfisico) e così via (elenco completo nella Legge di Bilancio).

A fianco dei beni/macchine di produzione sopra riportati sono previsti anche sistemi per l’assicurazione della qualità e della sostenibilità quali: sistemi di misura a coordinate e no (a contatto, non a contatto, multi-sensore o basati su tomografia computerizzata tridimensionale) e relativa strumentazione per la verifica dei requisiti micro e macro geometrici di prodotto per qualunque livello di scala dimensionale (dalla larga scala alla scala micro-metrica o nano-metrica) al fine di assicurare e tracciare la qualità del prodotto e che consentono di qualificare i processi di produzione in maniera documentabile e connessa al sistema informativo di fabbrica, sistemi di monitoraggio in process per assicurare e tracciare la qualità del prodotto o del processo produttivo e che consentono di qualificare i processi di produzione in maniera documentabile e connessa al sistema informativo di fabbrica, sistemi intelligenti e connessi di marcatura e tracciabilità dei lotti produttivi e/o dei singoli prodotti (ad esempio RFID – Radio Frequency Identification) e così via.

Non possono infine mancare software, sistemi e system integration, piattaforme ed applicazioni (anche questi elencati nella Legge di Bilancio 2017) come ad esempio: software, sistemi, piattaforme e applicazioni per la progettazione e la riprogettazione dei sistemi produttivi che tengano conto dei flussi dei materiali e delle informazioni, software, sistemi, piattaforme e applicazioni per la progettazione, definizione/qualificazione delle prestazioni e produzione di manufatti in materiali non convenzionali o ad alte prestazioni, in grado di permettere la progettazione, la modellazione 3D, la simulazione, la sperimentazione, la prototipazione e la verifica simultanea del processo produttivo, del prodotto e delle sue caratteristiche (funzionali e di impatto ambientale) e/o l’archiviazione digitale e integrata nel sistema informativo aziendale delle informazioni relative al ciclo di vita del prodotto (sistemi EDM, PDM, PLM, Big Data Analytics), software, sistemi, piattaforme e applicazioni per il monitoraggio e controllo delle condizioni di lavoro delle macchine e dei sistemi di produzione interfacciati con i sistemi informativi di fabbrica e/o con soluzioni cloud, e così via.

Concludendo non si può negare che spazi per le aziende che vogliono investire in innovazione/ammodernamento ce ne siano seppur con i limiti evidenziati relativi alle più specifiche attività di ricerca e sviluppo e quelli legati alla mancanza di una politica industriale a livello di Paese essendo finanziati più i mezzi che non i fini. Infatti se è vero che gli interventi che rientrano tra quelli sopra elencati sono finanziabili tramite le forme particolari di ammortamento, non è detto che questi portino necessariamente e automaticamente ai risultati attesi così come espressi nel Piano, anche se è interesse principale di ogni azienda di investire con oculatezza e con obiettivi ben precisi.

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