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L’industria 4.0 in breve: passaggi e parole chiave

07/05/2018 da HYDAC, pubblicato in Digitalizzazione dell'oleodinamica

L’industria 4.0 in breve: passaggi e parole chiave

Posted by HYDAC on 07/05/2018

L'applicazione delle tecnologie 4.0 presenta innumerevoli sfaccettature che ruotano principalmente intorno alla necessità di integrare le nuove tecnologie digitali (sistemi cyber-fisici, cloud computing, sensori e dispositivi connessi) all'interno dei processi industriali. Il tutto è legato all'automatizzazione e all'ottimizzazione dei processi attraverso la loro digitalizzazione (linguaggi machine to machine - M2M - e Industrial Internet of Things - IIoT).

Questi concetti sono diventati onnipresenti anche nel mondo industriale, ma quali di questi termini lo coinvolgono realmente? 

 

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Industria 4.0: cos'è

Il termine Industria 4.0 significa lo sviluppo di una nuova visione d'impresa in grado di innovare i processi, gli asset produttivi, i prodotti e la stessa logica di business, con il fine di aumentare l’efficienza e l’efficacia dei processi. Lo stesso MISE, Ministero per lo Sviluppo Economico, ha definito le linee guida per l'Industria 4.0.

Il termine è entrato nell'immaginario comunitario a partire dal 2011, comparendo nel provvedimento governativo tedesco, High Tech Strategy 2020 Action Plan, che prevede il potenziamento digitale, al fine di mantenere la leadership nel settore manifatturiero. Di lì a poco, in Italia il concetto di Industria 4.0 è diventato di uso comune tanto quanto concetti e termini affini quali factory 4.0, industrial internet of things, fabbriche intelligenti e così via.

Ma che cos'è l'industria 4.0? Un' attività di produzione basata su sistemi connessi, capaci di collegare mondo fisico e digitale. In una parola: ottimizzazione e digitalizzazione nei processi. L'evoluzione a cui stiamo assistendo va ben oltre la semplice automazione dei processi aziendali, ma ne comporta l'ottimizzazione e quindi la riduzione degli sprechi. Il tutto è reso possibile dalle tecnologie abilitanti dell'Industria 4.0.

Quali sono le tecnologie abilitanti dell'Industria 4.0?

Quando parliamo di tecnologie abilitanti facciamo riferimento a innovazioni senza le quali non si potrebbe parlare di Industria 4.0 e di fabbrica intelligente, nella quale i processi sono flessibiliautomaticiautonomiconnessiInternet of Things, Cloud & Big Data, Cyber-Physical System (CPS) e smart machine sono solo alcune di queste tecnologie. Ad esempio, i CPS, sistemi cyber-fisici connessi a Internet, agevolano le interazioni uomo-macchina e macchina-macchina attraverso lo scambio, in tempo reale, di informazioni e permettono di automatizzare e rendere autonoma la produzione industriale.

Grazie all'avvento di queste tecnologie ad alta intensità di know how, gli stessi macchinari sono in grado di ri-definire i parametri, monitorare le condizioni della macchina, assicurare la business-continuity, problema di cui abbiamo parlato anche nell'articolo L'IPdM attraverso la manutenzione 4.0: la parola all'esperto attraverso un dialogo costante tra uomo-macchina e macchina-macchina. 

Le tecnologie di cui parliamo rappresentano l'integrazione e l'inter-connessione di strumentazioni, apparecchiature elettroniche, protocolli di comunicazione come IO-LINK, sensori, tool di analisi dei dati e HMI (Human Interface); in una parola tecnologie abilitanti.

Cosa sono dunque le smart factory?

La smart factory rappresenta per molti la svolta verso la quarta rivoluzione industriale. Si tratta di un'impresa ad elevatissimo know-how, contraddistinta dalla crescente automazione, integrazione di sistemy cyber-fisici nei sistemi industriali, dalla comunicazione machine to machine (M2), dalla digitalizzazione e informatizzazione dell'intero processo industriale, volta all'ottimizzazione dei processi.

L'ottimizzazione dei processi industriali è mossa dalla necessità delle imprese di ridurre gli sprechi (energetici, di manutenzione, fermo macchina etc.), e la smart factory è in tal senso un'impresa efficiente.

Quali sono le principali caratteristiche delle imprese 4.0?

Le smart factory adottano un approccio innovativo alla produzione in quanto permettono una forte personalizzazione dei prodotti sulla base delle esigenze dei clienti, la tracciabilità lungo tutta la filiera, una maggiore efficienza energetica ed economica, data dalla capacità delle macchine di auto-regolarsi, e un'accelerazione dei tempi decisionali grazie alla disponibilità di informazioni e alla capacità delle macchine di prendere decisioni autonome e predittive. Industria 4.0, infatti, vuol dire che tutti i passaggi e i processi produttivi come la pianificazione della produzione, lo sviluppo della logistica e il controllo della produttività sono completamente connessi e integrati. Quali sono dunque le principali caratteristiche e condizioni che ne garantiscono il successo? 

  • Inter-operabilità delle informazioni. Questo concetto è alla base del funzionamento di un sistema industriale fondato su sistemi che dialogano tra di loro secondo le logiche IoT: macchine, sensori, dispositivi e operatori si connettono e comunicano tra di loro scambiando continuamente informazioni e dati. L'integrazione dei sensori che monitorano costantemente i processi permette la realizzazione di infrastrutture informatiche e tecniche per agevolare il dialogo tra uomo-macchina e macchina-macchina. 
  • Trasparenza delle informazioni. I sistemi cyber-fisici sono in grado di creare connessioni e collegamenti tra il mondo reale e digitale attraverso la lettura dei dati raccolti ed elaborati dai sensori al fine di contestualizzare l'informazione restituita in real time all'utente, attraverso dispositivi mobili e interfacce intuitive.  
  • Assistenza tecnica. I sistemi CPS possono sostenere e affiancare l'uomo nei processi decisionali per risolvere problemi e anticipare eventuali malfunzionamenti attraverso l'analisi e il monitoraggio dei dati in ottica di prevenzione. Questi sistemi connessi aiutano gli operatori ad avere accesso ad informazioni continue per consentirgli di prendere decisioni informate e gestire operazioni talvolta troppo complesse o pericolose. 
  • Decentramento del processo decisionale. Le macchine, grazie ai sistemi cyber-fisici, sono in grado di prendere decisioni semplici in autonomia, rendendo i processi di produzione industriale autonomi e automatici, ottimizzando il lavoro degli operatori stessi. È possibile adottare soluzioni in grado di incrementare l'efficientamento dei sistemi e di usufruire di servizi, interni ed esterni, prima impensabili. 
  • Gestione del ciclo di vita. La gestione online di macchinari, processi e dati ottimizza sia i tempi e i costi di sviluppo di nuove linee di produzione smart che i tempi di aggiornamento delle piattaforme esistenti. Questo garantisce la possibilità di poter gestire al meglio il ciclo di vita del macchinario, adeguandosi velocemente alle richieste del mercato. 
  • Comunicazione in real time. Tutti i macchinari e i sistemi impiegati nei processi produttivi - e non solo - forniscono una rappresentazione virtuale in tempo reale: gli elementi virtuali sono in stretto contatto con gli elementi fisici, permettendo la restituzione all'operatore di informazioni contestuali per agevolare il miglioramento dei processi produttivi. 
  • Formazione continua. In un contesto sempre più tecnologico, è fondamentale disporre di figure qualificate e competenti capaci di rapportarsi con le nuove tecnologie e con la lettura e l'interpretazione dei dati prodotti, motivo per cui le imprese dovrebbero investire nella formazione del proprio personale e nell'acquisizione di nuove figure altamente specializzate.
  • Operatori al centro. Anche gli spazi di lavoro e le funzioni di assistenza digitale devono assistere gli operatori con informazioni coerenti con le loro attività al fine di creare un ambiente di lavoro specifico, in cui vengono fornite istruzioni, strumenti e dispositivi intelligenti e intuitivi di cui gli operatori possono servirsi per operare. 
  • Sicurezza funzionale. I sistemi CPS possono essere utilizzati per proteggere l'uomo dai pericoli delle macchine e salvaguardare dati e processi dai rischi dovuti a malfunzionamenti casuali o intenzionali. 

Quali vantaggi ruotano intorno alla smart factory?

Nonostante il fenomeno sia in atto da oltre 5 anni, sono molte le aziende che vorrebbero avviare processi di evoluzione. Il piano Nazionale Industria 4.0, anche detto Piano Calenda,  è nato proprio per agevolare l’avvio di processi di rinnovamento del comparto industriale italiano. Tuttavia, è errato credere che per essere 4.0 sia necessaria una rivoluzione industriale. Al contrario è possibile procedere al rinnovamento e all’adeguamento di parti dell’impianto con un approccio 4.0. L’implementazione offre, quindi, nuove prospettive e possibilità sia in ottica di rinnovamento totale sia di retrofitting dell’impianto.

Come abbiamo visto sin ora la fabbrica intelligente è innanzitutto una fucina di dati proveniente da ogni snodo dell’impianto. La grande disponibilità di dati e la correlata capacità di lettura ed analisi, costituiscono una risorsa per qualsiasi azienda poiché consentono di ottimizzare i processi in termini di:

  • Riduzione dei costi operativi
  • Flessibilità produttiva 
  • Life Cycle Cost Management
  • Efficienza energetica
  • Ottimizzazione delle tempistiche
  • Raccolta dati ai fini della sicurezza
  • Incremento della produttività

Se stai cercando maggiori approfondimenti in merito alla quarta rivoluzione industriale per scoprire quali sono le innovazioni e i principali vantaggi, scarica il report "Industria 4.0: un vantaggio per gli utilizzatori finali, una sfida per i costruttori".

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