Quali sono le tecnologie abilitanti e applicazioni pratiche dell’Industria 4.0

Quali sono le tecnologie abilitanti e applicazioni pratiche dell’Industria 4.0

La quarta rivoluzione industriale viene comunemente associata ad un insieme di tecnologie, definite abilitanti: Internet of Things (IoT), Cloud Computing, Additive Manufacturing, Big Data Analytics, Robotica Avanzata, Realtà Aumentata e Cybersecurity.
Queste tecnologie sono già diffuse all’interno delle imprese, ma “attualmente la loro applicazione è ancora limitata e sporadica, essendo concentrata prevalentemente sul controllo di processo industriale”. Ciò conduce ad affermare che il trend verso la digitalizzazione dell’industria sia già da tempo consolidato all’interno dell’universo imprenditoriale, ma invita a sottolineare come la rivoluzione oggetto della seguente analisi non debba essere interpretata solamente in termini di produttività di efficienza dei processi produttivi; è di fondamentale importanza, invece, focalizzare l’attenzione sulle numerose e preziose opportunità che da essa scaturiscono. L’ottimizzazione del consumo delle risorse, l’abilitazione di nuovi modelli di business, la migliore gestione del ciclo di vita dei prodotti, la riduzione del time-to-market, la customizzazione di massa e la possibilità di conoscere in tempo reale le esigenze dei consumatori sono solo alcuni dei molteplici vantaggi conseguenti all’interconnessione e dall’integrazione dell’intero ecosistema, possibili grazie a tutte queste tecnologie.

Quali sono le tecnologie abilitanti e applicazioni pratiche dell'Industria 4.0

INTERNET OF THINGS (IoT)

L’internet delle cose si configura come un network di oggetti fisici che incorporano particolari tecnologie atte al rilevamento e alla trasmissione di dati attraverso una rete Internet. Mediante l’applicazione di opportuni sensori è possibile integrare il mondo virtuale dell’IT con il mondo reale, andando così a plasmare un vero e proprio ecosistema nel quale un prodotto, ad esempio, diventa capace di trasmettere, ovunque ed in qualsiasi momento, informazioni sul proprio stato o sull’ambiente che lo circonda in tempo reale.

Sebbene gli ambiti di applicazione della seguente tecnologia siano pressoché infiniti, l’attenzione sarà volta principalmente al mondo della manifattura. Numerosi sono i benefici che possono derivare dall’utilizzo dell’IoT nei settori produttivi; infatti, andando ad installare un insieme di sensori nelle varie fasi che compongono il processo produttivo, è possibile ottenere dati relativi a qualunque tipo di parametro, che permettono, ad esempio, di intervenire tempestivamente in casi di malfunzionamento e di effettuare, così, quella che viene definita manutenzione predittiva, evitando di incorrere in tempi e costi di setup.

BIG DATA ANALYTICS

Tra i protagonisti principali della quarta rivoluzione industriale figurano indubbiamente i dati; difatti, la digitalizzazione dell’impresa comporta la creazione di una grande quantità di informazioni, le quali necessitano di essere raccolte e, successivamente, analizzate al fine di divenire strumenti di supporto alle decisioni aziendali. Le potenzialità di tale tecnologie sono insite nel fatto che permettono, ad esempio, di prevedere malfunzionamenti ex-ante e di monitorare, controllare ed eventualmente misurare in tempo reale le performance dei processi di produzione. Inoltre, le attività di Data Analytics consentono uno studio approfondito dei propri clienti dal momento che rendono possibile la conoscenza delle loro tendenze e consuetudini, così favorendo, qualora rientri tra gli obiettivi dell’organizzazione, la customizzazione di massa.

In estrema sintesi, i dati rappresentano il concetto cardine di Industria 4.0 e una loro corretta analisi costituisce il prerequisito irrinunciabile per poter implementare con successo la trasformazione digitale della fabbrica.
La presente tecnologia abilitante, però, presenta una criticità non trascurabile: come sopra accennato, l’enorme massa di dati resa disponibile dalle funzioni aziendali digitalizzate necessita di un’accurata attività di raccolta ed analisi; senza le infrastrutture per poter
effettuare le suddette operazioni ci si troverebbe meramente in possesso di una quantità spropositata di informazioni prive di alcuna utilità.

CLOUD COMPUTING

“Il Cloud è un’infrastruttura IT che permette l’archiviazione, il prelievo e la gestione di dati da una piattaforma condivisa fra più utenti dotati delle opportune credenziali di accesso”.
Attraverso questa tecnologia è quindi possibile governare l’enorme quantità di dati generata dai sensori caratterizzanti l’IoT sopra descritto.
Il Cloud Computing, tendenzialmente, si configura come un servizio erogato da terze parti secondo le modalità, i tempi e i costi decisi dagli utenti stessi, assolvendo chi ne usufruisce da ogni responsabilità in merito alla gestione e alla manutenzione, dal momento che si richiede come unico requisito la presenza di una connessione Internet. È una tecnologia, quindi, molto flessibile che permette di modificare le condizioni contrattuali pattuite con il fornitore in tempo reale sulla base delle proprie esigenze.
La principale criticità derivante dall’adozione di un’infrastruttura Cloud riguarda, senza alcun dubbio, la sicurezza dei dati: sarà infatti premura dell’utente verificare l’affidabilità di chi eroga il servizio al fine di garantire un corretto trattamento delle informazioni trasferite sulla piattaforma virtuale.

Il Cloud Computing si articola secondo tre principali categorie di offerta: la prima, Software as a Service (SaaS), tramite un’interfaccia Web consente l’accesso alle proprie applicazioni, che vengono a loro volta gestite interamente dal provider di terze parti; la seconda, Platform as a Service (PaaS), fornisce un ambiente virtuale per implementare soluzioni software e servizi online utilizzando strumenti messi a disposizione dal fornitore stesso. A differenza della prima, il PaaS richiede all’utente la gestione e l’aggiornamento delle proprie applicazioni; la terza, Infrastructure as a Service (Iaas), è una tipologia di servizio Cloud in cui il provider ospita all’interno della propria infrastruttura virtuale applicazioni e dati appartenenti all’utente. La seguente modalità di pay-per-use offre l’opportunità all’utilizzatore di pagare solamente lo spazio fisico utilizzato garantendo, oltre ad un beneficio di tipo economico, anche un vantaggio in termini di efficienza, dal momento che colui che usufruisce del servizio è assolto completamente da ogni mansione inerente alla gestione della piattaforma Cloud.

CYBERSECURITY

In un contesto di continua generazione di dati, spesso sensibili, relativi a persone, processi e prodotti, il tema della sicurezza informatica acquisisce un’importanza rilevante nel processo di digitalizzazione dell’impresa. Le informazioni generate da tecnologie come l’Internet delle cose, potrebbero essere utilizzate non solamente dalle aziende, ma anche da altri attori, quali fornitori e clienti finali, ragione per cui la garanzia di un corretto utilizzo e trattamento dei dati diventa imprescindibile.

“Sotto il termine Cybersecurity sono comprese tutte le pratiche, le tecnologie e le procedure volte a salvaguardare la sicurezza dei dati e la difesa da attacchi informatici di server, infrastrutture e sistemi di produzione”.

Come si può cogliere dalla seguente definizione, la sicurezza informatica non riguarda unicamente l’adozione di sistemi, più o meno avanzati, di antivirus e protezione da attacchi hacker, ma comprende anche attività come l’individuazione di quelle che possono essere considerate informazioni critiche, al fine di limitarne l’accesso alle sole persone autorizzate ed adottare misure per impedirne l’entrata in possesso da parte di eventuali cybercriminali.

ADDITIVE MANUFACTURING

Da un punto di vista tecnologico le stampanti tridimensionali non costituiscono un’innovazione di ultima generazione; tuttavia, la loro evoluzione nel tempo ha portato alla possibilità di produrre qualsiasi tipo di prodotto con un abbattimento consistente degli sprechi. L’opportunità di plasmare un oggetto fisico partendo direttamente da una rappresentazione digitale, rappresenta un’occasione preziosa per il perseguimento di obiettivi quali la riduzione del time-to-market, la personalizzazione di massa, la riduzione dei costi di produzione e delle scorte. Il principale vantaggio di questa tecnologia consiste nel fatto che anche oggetti aventi forme e conformazioni particolarmente sofisticate diventano facilmente realizzabili in qualsiasi luogo e momento.
La fase preliminare ad un eventuale adozione di una stampante 3D all’interno dell’azienda richiede, da parte degli organi competenti, un’attenta attività di re-ingegnerizzazione degli oggetti che possono effettivamente essere realizzati mediante manifattura additiva accompagnata da un’analisi dei fattori economici nella loro totalità. Essendo, infatti, una tecnologia molto costosa e spesso difficile da gestire, potrebbe rivelarsi molto più conveniente rivolgersi a società il cui core business sia proprio quello di produrre per terze parti.

ROBOTICA AVANZATA

Similmente al caso delle stampanti tridimensionali, anche i robot sono ormai una presenza consolidata e diffusa all’interno delle imprese, ma la robotica avanzata fa riferimento al progresso di cui essi sono stati protagonisti. Tale espressione, infatti, allude a quelli che vengono definiti CoBot, dall’inglese Collaborative Robot, progettati con lo scopo di operare a stretto contatto con gli umani condividendo con loro i luoghi di lavoro. Essi, infatti, sono dotati di sensori che consentono loro di riconoscere la presenza di eventuali operatori e di fermarsi qualora si dovesse verificare un urto con uno di questi e di riavviarsi una volta rientrato il pericolo di impatto. Di conseguenza, ne risente in maniera considerevole la sicurezza dei lavoratori, dal momento che queste macchine di ultima generazione possiedono dei meccanismi di telecamere speciali che garantiscono un controllo continuativo dell’ambiente che li circonda abbattendo drasticamente le probabilità che si verifichino gravi incidenti. Allo stesso tempo occorre, però, sottolineare come non sia possibile scongiurare eventuali errori commessi da parte degli umani, ragione per cui si rivela necessario formare ed addestrare le persone ad interfacciarsi nella maniera più idonea con queste nuove tecnologie. Il principale beneficio apportato da queste “macchine intelligenti” consiste nella loro facilità di riprogrammazione che permette una loro collocazione in numerose aree di lavoro conferendo flessibilità ai processi produttivi.

Quanto più i CoBot vengono integrati con altre tecnologie abilitanti come, ad esempio, IoT, Big Data e Cloud Computing, tanto più sarà possibile implementare il cosiddetto machine learning, ossia la capacità da parte della macchina di apprendere autonomamente senza la necessità di essere riprogrammata.

REALTÀ AUMENTATA E DISPOSITIVI INDOSSABILI

La realtà aumentata permette di estendere la normale percezione sensoriale dell’uomo, “mediante informazioni in genere manipolate e convogliate elettronicamente, che non sarebbero percepibili con i cinque sensi”.
Attraverso l’utilizzo di particolari dispositivi, definiti “indossabili”, è possibile visualizzare il mondo reale arricchito di veri e propri oggetti virtuali che permettono all’operatore di entrare in possesso di una mole di dati di gran lunga maggiore rispetto a quelli a cui avrebbe accesso senza l’utilizzo dei suddetti devices. Questo permette di semplificare drasticamente operazioni molto complesse quali, ad esempio, manutenzioni e riparazioni; infatti, la possibilità di visualizzare le modalità di intervento dettagliate mentre si sta compiendo un’attività critica rappresenta un’enorme opportunità resa possibile dalla seguente tecnologia.

I cosiddetti dispositivi “indossabili” sono apparecchiature elettroniche provviste di particolari sensori che consentono l’elaborazione di informazioni; si tratta, nella maggior parte dei casi, di occhiali, braccialetti e orologi “intelligenti” capaci di analizzare i dati e condividerli successivamente in una particolare forma comprensibile dall’operatore che li porta. Anche per quanto riguarda questa tecnologia oltre ai vantaggi di tipo operativo, quali il miglioramento dell’efficienza dei processi produttivi e la semplificazione consistente di mansioni complicate, occorre menzionare i benefici apportati in termini di sicurezza sul posto di lavoro. Infatti, i dispositivi appena descritti sono capaci di misurare e monitorare lo stato di salute del lavoratore attraverso indicatori chiave, come il battito cardiaco, al fine di limitare al minimo gli infortuni e gli incidenti sul lavoro.
La realtà aumentata, in sintesi, non ha come obiettivo quello di sostituire la realtà; al contrario, ha come scopo ultimo quello di incrementarla secondo modalità interattive e in tempo reale.

Pubblicato da Vito Lavecchia

Lavecchia Vito Ingegnere Informatico (Politecnico di Bari) Email: [email protected] Sito Web: www.vitolavecchia.altervista.org

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