A 12 anni di distanza dalla nascita del termine Industria 4.0 (I4.0) anche le aziende italiane hanno finalmente abbracciato i paradigmi della Quarta Rivoluzione Industriale e le sue tecnologie abilitanti.
A dimostrarlo sono i dati relativi al mercato, che sottolineano una crescita costante dal 2017 – anno in cui sono entrati in vigore gli incentivi del Piano Industria 4.0 (ora Transizione 4.0) – monitorati dall’Osservatorio Transizione Industria 4.0 della School of Management del Politecnico di Milano che riportano un aumento degli investimenti delle imprese nelle tecnologie abilitanti l’I4.0.
Ma prima di approfondire come si sono evoluti i piani di investimento delle imprese rispetto alle tecnologie che abilitano l’Industry 4.0, vediamo brevemente quali sono queste tecnologie.
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Industria 4.0, quali sono le tecnologie abilitanti
Nel 2015 un report pubblicato dalla società di consulenza Boston Consulting Group descriveva i cambiamenti che stavano spingendo l’industria verso una vera e propria rivoluzione, individuando nove tecnologie abilitanti, poi integrate anche nel Piano Industria 4.0 del governo italiano.
Queste tecnologie sono:
- Autonomous robots: robot collaborativi interconnessi e programmabili
- Simulation: simulazione tra macchine interconnesse per ottimizzare i processi
- Additive manufacturing: uso delle stampanti 3D connesse a software di sviluppo digitali
- Augmented reality: realtà aumentata a supporto dei processi produttivi
- Horizontal/Vertical integration: integrazione dati lungo tutta la catena del valore
- Industrial Internet of Things: comunicazione multidirezionale tra processi produttivi e prodotti
- Cloud Computing: gestione di elevate quantità di dati su sistemi aperti
- Cybersecurity: sicurezza durante le operazioni in rete e su sistemi aperti
- Big Data & Analytics: analisi di base dati per ottimizzare prodotti e processi produttivi
Soluzioni che, in diversi casi, erano già presenti all’interno dell’industria, ma concepite in un’ottica diversa. Come spiega il report di BCG:
Con l’Industria 4.0, trasformeranno la produzione: cellule isolate e ottimizzate si uniranno in un flusso di produzione completamente integrato, automatizzato e ottimizzato, portando a una maggiore efficienza e cambiando i tradizionali rapporti di produzione tra fornitori, produttori e clienti, nonché tra uomo e macchina.
Le tecnologie vengono quindi concepite in un’ottica di integrazione che abilita la creazione di sistemi cyber fisici, in grado di connettere tutti i processi all’interno delle aziende, ma anche lungo la supply chain.
Vediamo nel dettaglio come evolvono queste tecnologie abilitanti nell’Industria 4.0.
Autonomous robots
Tra le tecnologie abilitanti I4.0 già in uso presso le aziende prima dell’avvento della Quarta Rivoluzione Industriale vi erano i robot che, tuttavia, con Industria 4.0 escono “fuori dalle gabbie” ed evolvono verso una migliorata e più sicura collaborazione con l’uomo grazie a una maggiore facilità di programmazione e migliorati sistemi di sicurezza.
Al tempo stesso, con i progressi dell’AI i robot diventano in grado di reagire agli stimoli esterni e quindi di operare in sempre maggiore autonomia anche in ambienti non strutturati, mentre grazie ad appositi sensori i robot sono in grado anche di interagire tra loro e quindi trovano maggiore occupazione sia all’interno delle linee di produzione che nella movimentazione delle merci nel magazzino.
Simulazione
Le tecnologie di simulazione si estendono oltre la fase di ingegnerizzazione dei prodotti per efficientare tutti i processi di fabbrica, la gestione delle macchine e perfino di interi impianti. Grazie alla possibilità di integrare agli strumenti di simulazione i dati provenienti in tempo reale dagli impianti nascono i Digital Twin.
Si tratta di repliche virtuali di prodotti, macchine e impianti che evolvono insieme al gemello “reale”– grazie, per l’appunto, all’integrazione dei dati che provengono dall’asset fisico – e che consentono una gestione più efficiente dell’asset stesso, basata sulle sue condizioni e prestazioni in tempo reale.
Cambiano quindi anche le strategie di efficientamento che possono essere valutate e analizzate prima nella realtà virtuale. In questo modo, prodotti, processi e impianti possono essere ottimizzati, con costi e tempi ridotti.
Additive Manufacturing
Con l’avvento di Industria 4.0, la manifattura additiva viene sempre maggiormente adottata all’interno delle aziende, sia in risposta a una domanda sempre più personalizzata che alla necessità di ricercare una maggiore efficienza nella progettazione e nello sviluppo di nuovi prodotti.
Grazie alle tecnologie abilitanti l’Industria 4.0 l’intero processo d innovazione può essere efficientato sia per quanto riguarda la riduzione dei tempi che dei costi associati: gli strumenti di simulazione permettono una progettazione più rapida, mentre grazie alla manifattura additiva la prototipazione è più semplice e meno costosa.
Augmented Reality
Con la maturazione di Industria 4.0, anche le tecnologie della realtà aumentata (AR) raggiungono un nuovo livello di maturità e si fanno largo anche negli ambienti industriali, abilitando una serie di servizi e attività, con il supporto dei gemelli digitali e di altri strumenti di simulazione.
Negli ultimi anni, infatti, la realtà aumentata ha trovato una maggiore applicazione nella progettazione degli spazi fisici – come gli impianti –, ma anche di prodotti, come automobili e aeromobili.
Importanti vantaggi derivano anche dall’applicazione nel training del personale, che grazie a strumenti di AR può avvenire simulando le attività e il contesto in cui l’operatore si troverà a lavorare “sul campo”, ma in un ambiente più protetto.
L’AR, inoltre, viene anche applicata a supporto degli interventi di manutenzione, fornendo la possibilità di visualizzare in “sovrapposizione” all’oggetto fisico dei dati, ad esempio relativi a informazioni sull’asset su cui si sta realizzando l’intervento o sullo storico degli interventi precedenti.
La realtà aumentata è sempre maggiormente utilizzata anche in applicazioni B2C come il metaverso industriale. Si tratta di veri e propri mondi virtuali dove, grazie alle tecnologie immersive, gli utenti possono interagire tra di loro in un modo che ricorda sempre maggiormente le interazioni nel mondo fisico.
Horizontal/Vertical integration
Uno dei punti cardine, nonché elemento abilitatore, dei vantaggi di Industria 4.0 è proprio l’integrazione verticale e orizzontale dei sistemi di fabbrica.
L’integrazione orizzontale è quella tra diversi macchinari di una linea produttiva o tra diverse linee produttive o tra diversi impianti; l’integrazione verticale è quella tra i sistemi di produzione e quelli delle altre aree aziendali.
Si tratta anche di uno dei più grandi ostacoli che le aziende hanno dovuto superare, poiché prima dell’avvento di Industria 4.0, i sistemi IT aziendali erano caratterizzati da un alto grado di personalizzazione.
I dati erano salvati in “silos” inaccessibili da parte perfino degli altri team aziendali. Con Industria 4.0 si assiste sia all’integrazione tra gli ambienti OT e IT che a una maggiore integrazione tra i sistemi gestionali aziendali, che devono essere in grado di garantire uno scambio di dati in real-time per promuover efficienza a tutti i livelli dell’organizzazione.
Efficienza che le aziende possono promuovere lungo le catene di fornitura, grazie sempre alle tecnologie digitali, per maggiore trasparenza dei processi (e dell’origine dei prodotti) e un servizio al cliente finale migliorato.
Industrial Internet of Things
Il dato è il punto di partenza di questo cammino di ottimizzazione e l’Internet of Things è quindi una delle tecnologie chiave della Quarta Rivoluzione Industriale.
Grazie all’IoT, infatti, sempre più dispositivi sono arricchiti da sistemi informatici incorporati e collegati con tecnologie standard.
Ciò consente ai dispositivi di campo di comunicare e interagire tra loro e con controllori più centralizzati, se necessario. Inoltre, l’IoT decentra l’analisi e il processo decisionale, consentendo risposte in tempo reale.
Big Data Analytics
Altra tecnologia abilitante per l’Industria 4.0 è quella dei Big Data Analytics. I dati, infatti, non hanno di per sé alcun valore, ma è dalla loro analisi e storicizzazione che si possono ricavare informazioni strategiche che efficientano il processo decisionale all’interno delle aziende.
Vantaggi che sono stati resi possibili dai progressi fatti nel campo dell’intelligenza artificiale e del machine learning, essenziali sia per analizzare l’enorme quantità di dati che con il moltiplicarsi dei dispositivi connessi viene generata e sia anche in risposta alla carenza di competenze specializzate in materia di Data Analysis.
Cloud Computing
La comunicazione dei dati raccolti dai macchinari o da altri dispositivi connessi è stata favorita dai miglioramenti del Cloud, che ha raggiunto negli ultimi anni tempi di reazione all’ordine dei millisecondi.
La diffusione del Cloud ha permesso anche il moltiplicarsi di soluzione software accessibili as-a-Service, erogabili quindi anche da remoto e senza la necessità per le aziende di acquistare l’infrastruttura.
Ciò ha ridotto i costi iniziali di investimento, oltre quelli associati alla gestione e la manutenzione delle soluzioni (che ricadono invece sui fornitori di tecnologie). Inoltre, le soluzioni in Cloud sono solitamente basate su un canone mensile legato alle utenze attive, che possono essere facilmente aumentate o ridotte in base alle esigenze delle aziende.
Riducendo i costi di accesso e di utilizzo di queste soluzioni, il Cloud ha senza dubbio contribuito a ridurre le barriere economiche che frenano l’innovazione nelle aziende, soprattutto nelle PMI.
La fornitura di servizi in Cloud, inoltre, abilita una collaborazione migliorata e un controllo più diretto sugli asset, in quanto si tratta di soluzioni accessibili anche da remoto e da qualsiasi dispositivo mobile.
Cybersecurity
La rottura delle barriere che ostacolavano la condivisone di dati all’interno delle organizzazioni e lungo la catena di fornitura, unita alla crescente digitalizzazione di molte attività che prima dell’avvento di Industria 4.0 erano unicamente svolte in formato analogico, ha reso l’aspetto relativo alla sicurezza dei sistemi informatici di primaria importanza.
Nonostante le aziende, soprattutto dopo la pandemia, siano oggi caratterizzate da un discreto grado di digitalizzazione, l’aspetto della sicurezza informatica è ad oggi ancora troppo sottovalutato.
Se, infatti, i fornitori di tecnologie progettano le soluzioni tenendo già conto dei temi inerenti alla cybersecurity, è spesso la mancanza di regole condivise all’interno delle organizzazioni e la scarsa conoscenza di fondamenti di base di sicurezza informatica a mettere a rischio le aziende.
Ciò ha favorito l’aumento degli attacchi informatici a danno delle imprese anche nella manifattura, con conseguenze spesso gravi.
Quali sono i vantaggi delle tecnologie abilitanti l’Industria 4.0
Come abbiamo visto, l’adozione delle tecnologie che abilitano l’Industria 4.0 promuove efficienza lungo tutti i processi industriali, sia all’interno dell’azienda che lungo la supply chain.
In primo luogo va ricordato che le tecnologie sono strumenti al servizio dell’uomo: occorre pertanto che gli operatori e i manager siano dotati delle giuste skill per trarre il massimo vantaggio dalle tecnologie abilitanti.
Ciò premesso, i vantaggi generati dall’adozione di queste tecnologie sono davvero tanti, tra cui:
- aumento della produttività grazie all’automazione di molti processi e alla riduzione dei costi di produzione
- riduzione del time-to-market dei nuovi prodotti
- aumento della sicurezza all’interno degli ambienti industriali, grazie all’automazione di attività pericolose
- riduzione delle complessità legate alla manutenzione delle infrastrutture IT, grazie alla diffusione delle soluzioni SaaS
- collaborazione uomo-macchina e macchina-macchina migliorate, grazie ai progressi della robotica, delle HMI e dell’AI
- riduzione del rischio di “vendor lock-in” grazie a un’automazione aperta e basata sempre più su standard condivisi che permettono alle aziende di investire nelle tecnologie che meglio rispondono ai loro bisogni
- gestione più efficiente del magazzino e delle scorte
- riduzione dei costi di manutenzione degli asset industriali grazie alla manutenzione predittiva
- riduzione dei tempi di downtime grazie al monitoraggio degli asset industriali e la possibilità di intervenire anche da remoto al verificarsi di eventi critici
- processi integrati, digitalizzati e più trasparenti lungo la supply chain con ottimizzazione dell’offerta grazie a un flusso bidirezionale dei dati da produttore a end-user. Questo scambio di informazioni tra i vari nodi della supply chain permette anche di certificare la provenienza e la qualità dei prodotti, nonché di tracciare i prodotti lungo la catena di fornitura e offrire un miglior servizio ai clienti
- aumento della sostenibilità dei processi industriali e lungo le catene di fornitura
- aumento della flessibilità all’interno degli impianti, sia nei processi che nel layout di fabbrica
- nuove opportunità di business basate sui servizi
Vantaggi che permettono alle aziende di rispondere velocemente sia ai cambiamenti della domanda che ad eventi disruptive, come accaduto durante la pandemia.
Industria 4.0, le imprese investono sempre di più nelle tecnologie abilitanti
Ora che abbiamo visto quali sono le tecnologie che abilitano l’Industria 4.0 e quali sono i vantaggi principali, vediamo a che punto sono le imprese italiane nel percorso di adozione.
La pandemia ha senza dubbio fornito un’accelerazione all’adozione, spingendo tante aziende ad investire nel digitale per assicurare la continuità operativa.
In questo decennio, gli incentivi del Piano Transizione 4.0 hanno spinto sempre più aziende a investire nelle tecnologie abilitanti l’Industry 4.0.
Il rapporto dell’Osservazione Transizione Industria 4.0 sopra citato sottolinea che nonostante il difficile contesto economico degli ultimi anni, le imprese hanno continuato a investire in queste tecnologie.
In particolare, la ricerca 2020-2021 ha mostrato un’accelerazione degli investimenti legati all’IoT e a Data Analytics, che hanno rappresentato i tre quarti della spesa totale delle aziende (il 77%).
Il rapporto, inoltre, sottolinea altri dati importanti: un aumento della consapevolezza, anche tra le PMI, degli incentivi a sostegno della transizione 4.0 e, dall’altro, che ancora poche aziende riescono a sfruttare le opportunità della servitizzazione.
Anche il più recente rapporto dell’Osservatorio dedicato all’Artifical intelligence ha sottolineato una crescita dei progetti tra le imprese, con il mercato italiano che nel 2022 è arrivato a toccare un valore record di 500 milioni di euro, con una crescita del 32% in 12 mesi.
Il rapporto ha inoltre sottolineato una maggior capacità delle imprese di “mettere a terra” i progetti: oltre sei grandi aziende su 10 hanno già avviato almeno un progetto di AI, dati che rappresenta il 61% del campione e che mostra un aumento del 10% negli ultimi cinque anni.
E si tratta di progetti che in circa la metà dei casi riescono a superare la fase pilota e a diventare pienamente operativi. Tra le piccole e medie imprese (PMI), invece, la percentuale si attesta al 15%.
Dato nettamente inferiore che, tuttavia, sottolinea anche per le realtà imprenditoriali più piccole un aumento di interesse verso applicazioni di Data e AI: il numero dei progetti ha infatti registrato un aumento del 9% sul 2021.
Nonostante questi dati, persistono ancora diversi ostacoli alla digitalizzazione delle imprese che, come ha rivelato una recente indagine realizzata dal Comitato Scientifico di SPS Italia possiamo sintetizzare in:
- la mancanza di gestione del cambiamento all’interno dell’azienda, con diverse imprese che adottano un approccio all’innovazione top-down, senza però realmente coinvolgere tutto il personale in questo cambiamento
- introduzione di soluzioni di automazione avanzata o digitalizzazione in processi non efficientati
- mancanza di competenze interne
Tecnologie abilitanti I4.0, dove vederle in “azione”
Le imprese che vogliono “vedere in azione” le tecnologie 4.0 prima di investire si possono recare presso i Competence Center, partenariati pubblico-privato nati nel 2019 (come parte del piano Industria 4.0) per aiutare le imprese nel cammino verso la trasformazione digitale, con un focus particolare sulle PMI, con l’obiettivo di offrire orientamento, fare formazione e co-finanziare i progetti di innovazione delle imprese attraverso dei bandi.
I Competence Center presenti sul territorio nazionale sono in tutto otto. Ciascuno di loro è focalizzato su una o più tecnologie abilitanti l’Industria 4.0 ed è dotato di una o più linee dimostrative che fungono sia da strutture “test before invest” che da vere e proprie linee di produzione su cui erogare servizi alle imprese.
Nello specifico, gli otto Competence Center presenti sul territorio nazionale sono:
- Artes 4.0, situato a Pontedera (provincia di Pisa) e con un focus sulla robotica
- Bi-Rex, Competence Center con sede a Bologna e specializzato in: Big Data per la sostenibilità; Big Data per il Manufacturing; ICT per macchine e linee di produzione; sistemi avanzati per gestione dei processi di produzione; Security e blockchain; Additive e Advanced Manufacturing; robotica collaborativa, wharehousing e AGV; sostenibilità e responsabilità sociale
- CIM4.0, con sede a Torino e specializzato in Digital Manufacturing e Additive Manufacturing
- Cyber 4.0, il Competence Center focalizzato sulla cyber security, con sede a Roma
- MADE, con sede a Milano e con focus su digitale e sostenibilità
- MediTech, il Competence Center di Campania, Puglia e Basilicata con focus sull’integrazione verticale ed orizzontale delle tecnologie 4.0
- Smact, il Competence Center del Triveneto focalizzato sulle tecnologie “leggere” della digital transformation e con ben cinque linee dimostrative
- Start 4.0, con sede a Genova, centro di competenza con un focus particolare sulla sicurezza delle infrastrutture e si rivolge pertanto a una platea di PMI piuttosto vasta
La Lean Experience Factory 4.0
I Competence Center non sono però le uniche strutture dove è possibile vedere in azione le tecnologie che abilitano l’Industria 4.0: nel nostro Paese è infatti presente una rete di centri di trasferimento tecnologico che, con diversi focus e competenze, aiutano le aziende a portare l’innovazione tecnologica all’interno delle proprie operation.
Tra questi vi è la Lean Experience Factory 4.0 (LEF), nata su iniziativa di McKinsey e Confindustria a San Vito al Tagliamento, in provincia di Pordenone, con l’obiettivo di supportare le imprese nel guadagnare e aumentare efficienza.
Negli anni LEF si è consolidata come modello di azienda digitale che offre servizi alle imprese raggruppati in tre macro-aree di intervento:
- formazione. LEF è infatti un centro di formazione esperienziale che, grazie alla sua natura di azienda lean e digitale modello, offre percorsi di formazione ideati per aiutare le imprese a creare nuove competenze e riqualificare il personale
- consulenza, con servizi che accompagnano le aziende che desiderano innovare nell’ideazione e nell’applicazione di processi di trasformazione lean e digital di successo
- test bed. LEF offre un ambiente di test bed, un contesto “risk free” dove poter applicare, testare e validare soluzioni lean e digital in modo agile fino al raggiungimento dei risultati obiettivo da replicare poi in azienda
