Industria 4.0 Strategia e Scenari di Innovazione

industria 4.0

Quali sono le principali caratteristiche della rivoluzione Industria 4.0, e come viene modificato il ruolo dell’imprenditore?


Il termine Industria 4.0 compare spesso nelle agende degli imprenditori e delle istituzioni ed è ormai diventato sinonimo di Quarta Rivoluzione Industriale. Tale definizione è stata utilizzata per la prima volta nel 2011 in Germania alla fiera di Hannover, il più grande appuntamento mondiale di tecnologia industriale. Da qui la realizzazione di un progetto di strategia hi-tech del governo tedesco che promuove l’informatizzazione delle industrie tradizionali come quella manifatturiera e ha come obiettivo una fabbrica intelligente caratterizzata da capacità di adattamento, efficienza ed ergonomia [1].

Il paradigma dell’Industria 4.0 è che saranno gli oggetti (prodotti) e le macchine a contenere dentro di sé tutte le informazioni necessarie alla produzione, ma il vero punto di rottura consiste nel fatto che è il prodotto a diventare il centro di questo processo di trasformazione.
Il prodotto stesso porterà dentro di sé tutte le informazioni necessarie alla sua realizzazione e le macchine saranno in grado di coordinarsi condividendo informazioni e suddividendosi il lavoro, anche dal punto di vista del calcolo e del controllo. In altre parole non si parla di costruire solamente un sistema nervoso attraverso l’impiego di tecnologie abilitanti come quelle che vengono dal mondo dell’informatica, ma anche creare una forma di intelligenza distribuita che faccia diventare i processi autonomi e in grado di autoregolarsi. La componente chiave di questa visione è che tutti i processi saranno inseriti in reti inter-aziendali e saranno caratterizzati da un’ingegneria integrata che pensa sia al processo di fabbricazione sia al prodotto, nello stesso tempo elemento di intelligenza e di osservazione dell’intero processo

Industry 4.0 definisce quindi la trasformazione in atto, il cui punto centrale sono i dati, le informazioni ed il loro sfruttamento attraverso un utilizzo pervasivo delle tecnologie digitali per connettere, innovare e governare l’intera catena del valore nei settori manifatturieri.

Figura 1: Le quattro rivoluzioni industriali (fonte MISE)

Ma focalizzarsi sulle sole applicazioni digitali sarebbe limitante, poiché più che da una singola tecnologia, come accaduto nelle precedenti rivoluzioni industriali, questa quarta rivoluzione nasce dalla convergenza di fenomeni tecnologici diversi che vedono l’intersezione tra il mondo digitale, gli studi sui materiali, l’automazione, l’intelligenza artificiale, le persone, gli oggetti e le comunità che interagiscono tra di loro in modo repentino, dando origine a nuovi strumenti e aprendo nuove possibilità.

Si tratta di pensare a questo momento storico come una convergenza di invenzioni tecnologiche che, sebbene alcune di loro siano allo stato embrionale, combinate tra di loro sono in grado di offrire dei cambi repentini di paradigma, quasi rivoluzionari, come è avvenuto già altre volte nel corso della storia guardando ai mutamenti dei sistemi economici e delle strutture sociali. Ad oggi gli storici sono tutti concordi nell’individuare tre rivoluzioni industriali (si veda Figura 1), la prima a partire dalla seconda metà del 18° secolo con l’avvento del vapore e della automazione della produzione. La seconda rivoluzione industriale ha invece avuto origine alla fine del 19° secolo ha introdotto la produzione di massa, con la formalizzazione della catena di montaggio. La terza invece ha avuto inizio nella seconda metà degli anni 60 dello scorso secolo con l’introduzione dell’elettronica e dell’informatica.

Quella che stiamo vivendo oggi ha tutti i requisiti per essere vista come una quarta rivoluzione industriale, forse dai confini più sfumati rispetto alle precedenti, tanto da farla etichettare sempre più come una evoluzione tecnologica, ma sicuramente come rivoluzione se si pensa agli effetti potenziali sui sistemi produttivi. Il tema chiave di questo fenomeno è l’integrazione tra le tecnologie per dare origine a sistemi sempre più cooperativi e collaborativi, definendo in questo modo la cosiddetta seconda età delle macchine [2], che porterà ad una ridefinizione di quella che è la catena del valore.

Favorendo la creazione di “fabbriche intelligenti” si abiliteranno nuovi ambienti di lavoro dove i sistemi di produzione fisici e virtuali possono interagire al fine di personalizzare prodotti e nuovi modalità operative.

In tutto il mondo “industrializzato” il manifatturiero è una delle attività principali e rimane un fattore di crescita e di occupazione. Se si guarda alla sola Europa, solo il 10% delle imprese è classificata come manifatturiero, ma dà origine a 33 milioni di posti di lavoro ed è responsabile dell’80% delle esportazioni.

Figura 2 – Industria 4.0 nel mondo: la mappa delle azioni (fonte: il sole 24 ore [3])

Rilanciare questo settore significa ridare competitività al manifatturiero soprattutto dell’area EMEA rispetto alla concorrenza Asiatica. Le tecnologie rappresentano quindi un fattore fortemente abilitante, in questo processo, ma vanno combinate con scelte strategiche [3] rivolte alla nuova definizione di servizi e prodotti in grado di aumentare la catena del valore (il valore del prodotto non si limita solo alla sua funzione ma ne viene accresciuto anche dalla fornitura di nuovi servizi ad esso collegato). Questo fa si che nel mondo diversi governi stanno dando il via ad un processo formale di definizione di azioni volte a definire la strategia di rilancio del manifatturiero (In Figura 2 sono riportati i principali programmi per area geografica).

Come già anticipato, Il governo tedesco per primo nel 2011 ha definito una strategia nazionale (Industrie 4.0) a sostegno del manifatturiero, creando un effetto polarizzante in molti altri paesi. La Danimarca (2012) con il piano Made, il Belgio (2013) con il programma Made Different, l’Inghilterra con Catapult – High Value Manufacturing – e l’Olanda con Smart Industry (2014) hanno, in modi differenti, seguito l’esempio tedesco. Negli stessi anni, partendo da motivazioni diverse anche il resto del mondo si è mosso: nel 2012 gli USA lanciano il piano Manufacturing USA con l’obiettivo di far tornare in USA i centri di produzione delle aziende statunitensi (strategia di re-shoring); nel 2015 Cina (Made in Cina), Giappone (Industrial Value Chain Initiative – IVI), India (Make in India), Canada e Corea (Innovation in Manufacturing 3.0) battezzano i loro piani per rilanciare le loro economie.

Figura 3 – Confronto visione tedesca ed Americana della Smart Factory. (fonte Roland Berger)

Un altro aspetto fondamentale da mettere a fuoco riguarda le differenze tra le due visioni del manifatturiero (Figura 3) quella tedesca e quella americana. La prima è fortemente coordinata tra Governo Ricerca e Aziende e finalizzata a migliorare progressivamente le produzioni, mentre la seconda è in mano agli operatori privati ed ai loro investimenti ed è finalizzata alla rivoluzione digitale con l’impiego di tecnologie sempre più disruttive.

Ma questa spinta di sistema da sola non giustifica la portata del fenomeno che si sta diffondendo. Ci sono di fatto delle ragioni tecnologiche, che sono fortemente abilitanti in questo senso:

  • La disponibilità di tecnologie sempre più evolute, affidabili e meno costose;
  • La riduzione dei costi di progettazione e sviluppo;
  • La disponibilità di dati e sorgenti di informazioni esterne al processo;
  • La possibilità di tradurre i processi tipici degli esseri umani e le competenze degli operatori in processi automatici (Intelligenza Artificiale).

Va tenuto poi conto che il modello di industria 4.0, e le tecnologie ad essa connesse non dipendono dalla tipologia azienda o di funzione aziendale: ci si rende conto infatti di come queste strategie siano sovrapponibili tra aziende diverse (per dimensione o per settore di attività) e di quanto le tecnologie 4.0 possano avere un impatto considerevole a prescindere dalla funzione aziendale presa a riferimento. Si può quindi dire che l’insieme di tecnologie abilitanti dell’Industria 4.0 compone un’architettura modulare, che si può adattare alle necessità della singola azienda, essendo adottabile in tutto o in parte, offrendo la caratteristica di essere ripetibile pur valorizzando le specificità di imprese apparentemente molto diverse tra loro, restituendo soluzioni ed applicazioni specifiche e sempre diverse.

Proprio per questo è importante mettere in evidenza che non esistono ricette preconfezionate, perché gli elementi su cui fare leva cambiano da impresa a impresa e sono fortemente legati alla organizzazione dei processi aziendali, alle strategie rispetto ai mercati di riferimento e al grado di innovazione che si vuole implementare.

In questo contesto il ruolo dell’imprenditore è sicuramente rivoluzionato. In primo luogo una stretta connessione tra l’ICT e la fabbrica tradizionale deve essere pensata e riprogettata al fine di rendere i sistemi ed i processi sempre più autonomi ed interdipendenti nello stesso tempo per trarne delle efficienze.

Industria 4.0

Lo stesso modo di progettare i prodotti ed i processi, necessita un cambio di mentalità. Bisogna rendere processi e prodotti in grado di comunicare tra di loro non solo quando sono nella fabbrica, ma anche quando il prodotto inizia a vivere la sua vita nel mercato continuando a scambiarsi dati e richieste. Gli oggetti cosi pensati devono contenere al loro interno intelligenza e sensorialità anche se non strettamente legate al loro scopo.
Un esempio può aiutare a capire: oggi un qualsiasi smartphone contiene al suo interno una serie di sensori, alcuni servono per le funzioni proprie come telefonare, inserire dati tramite lo schermo touch, altri invece sono propedeutici ad aprire nuovi servizi oggi ancora non immaginati (per esempio l’accelerometro, il sensore di luminosità e tanti altri).

La grande quantità di dati cosi raccolta si andrà ad interfacciare non solo con i tradizionali processi di pianificazione e analisi economica, ma renderà una serie di informazioni disponibili alla produzione e alla progettazione stessa.

I professionisti 4.0 saranno chiamati a usare queste tecnologie e nello stesso tempo a trasformarsi in analisti per mettere a punto nuove “ricette” in grado di trarre frutto dalla mole dei Big Data che costituiranno la “memoria collettiva” della fabbrica 4.0.
Ai tecnici e agli operatori spetta il compito di definire la parte “algoritmica” del processo, in modo che le Smart Machines potranno svolgere o partecipare al processo decisionale. Questo apre nuove opportunità di prodotti e di servizi, in grado di far crescere competitività. Nello stesso tempo si apre la possibilità di nuove professionalità e di nuovi modi lavorare. I temi caldi in questo contesto sono sicuramente legati a logistica e tracciabilità, manutenzione predittiva, riconfigurabilità di processo, prototipazione virtuale e additiva, Machine to Machine e Internet of Things.

Referenze

[1] Industrie 4.0. (http://www.acatech.de/de/publikationen/stellungnahmen/kooperationen/detail/artikel/recommendations-for-implementing-the-strategic-initiative-industrie-40-final-report-of-the-industr.html)

[2] Brynjolfsson, Erik and McAfee, Andrew (January, 2014) The Second Machine Age: Work, Progress and Prosperity in a Time of Brilliant Technologies, W.W. Norton & Company, ISBN 978-0-393-23935-5

[3] Carmine Fotina, Industria 4.0, l’Italia ancora alla rincorsa dei big a livello mondiale, dal sole24ore 25 Maggio 2016


Ci sono di fatto delle ragioni tecnologiche, che sono fortemente abilitanti in questo senso:

  • La disponibilità di tecnologie sempre più evolute, affidabili e meno costose;
  • La riduzione dei costi di progettazione e sviluppo;
  • La disponibilità di dati e sorgenti di informazioni esterne al processo;
  • La possibilità di tradurre i processi tipici degli esseri umani e le competenze degli operatori in processi automatici (Intelligenza Artificiale).

Va tenuto poi conto che il modello di industria 4.0, e le tecnologie ad essa connesse non dipendono dalla tipologia azienda o di funzione aziendale: ci si rende conto infatti di come queste strategie siano sovrapponibili tra aziende diverse (per dimensione o per settore di attività) e di quanto le tecnologie 4.0 possano avere un impatto considerevole a prescindere dalla funzione aziendale presa a riferimento. Si può quindi dire che l’insieme di tecnologie abilitanti dell’Industria 4.0 compone un’architettura modulare, che si può adattare alle necessità della singola azienda, essendo adottabile in tutto o in parte, offrendo la caratteristica di essere ripetibile pur valorizzando le specificità di imprese apparentemente molto diverse tra loro, restituendo soluzioni ed applicazioni specifiche e sempre diverse.

Proprio per questo è importante mettere in evidenza che non esistono ricette preconfezionate, perché gli elementi su cui fare leva cambiano da impresa a impresa e sono fortemente legati alla organizzazione dei processi aziendali, alle strategie rispetto ai mercati di riferimento e al grado di innovazione che si vuole implementare.

In questo contesto il ruolo dell’imprenditore è sicuramente rivoluzionato. In primo luogo una stretta connessione tra l’ICT e la fabbrica tradizionale deve essere pensata e riprogettata al fine di rendere i sistemi ed i processi sempre più autonomi ed interdipendenti nello stesso tempo per trarne delle efficienze.

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