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Industria 4.0

L'evoluzione dell'industria 4.0

Cos'è l'Industria 4.0: definizione e cenni storici

Cos'è l'Industria 4.0: definizione e cenni storici

“Si passa dalla scala allo scopo”: la quarta rivoluzione industriale viene definita con questa frase e rappresenta un radicale cambiamento per le aziende. L’attenzione non è più rivolta alla massa dei consumatori, bensì al singolo acquirente che, con le sue scelte, determina le dinamiche di produzione.

L’Industria 4.0 si fonda su tecnologie alla base del digital manufacturing, che le aziende devono adottare per ottenere tutti i vantaggi di questo fenomeno. Ricordiamo, ad esempio, le tecnologie digitali, Internet of Things (IoT), i Big Data, il Cloud Computing e la Robotica.

Il cambio di paradigma: nuove risorse e opportunità

L’Industria 4.0 e, in particolare, l’Internet of Things porta con sé importanti conseguenze e nuove esigenze in termini di risorse, competenze e lavoro. Da un lato le aziende aumentano la produttività, usano in modo più efficiente le risorse, diminuiscono l’impatto ambientale e pongono le basi per una migliore qualità della vita. Dall’altro cambia notevolmente il mercato del lavoro e le competenze richieste: il maggiore livello di complessità porta alla perdita di lavoro per i soggetti meno qualificati.

Aumenta, inoltre, la domanda di spazi di archiviazione a banda larga e di strumenti per la sicurezza dei dati.

L’Industria 4.0 ed il nuovo mondo smart

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Smart factory, smart city, smart agriculture

Industria 4.0 significa cambiamento per tutte le aziende e adozione di macchine robotizzare automatizzate e intelligenti, capaci anche di prendere decisioni autonome interagendo con l’ambiente. La smart factory è proprio questo: rendere l’azienda intelligente con l’ingresso dei Cyber-Phycal System in cui l’uomo è ancora necessario, ma non più fondamentale.

Il risultato finale è un processo produttivo più efficiente per ogni azienda, proprio grazie a innovativi sistemi CPS.

L’Industria 4.0 trova oggi applicazione concreta anche nelle Smart City, ovvero le città basate sullo sviluppo sostenibile al fine di assicurare un’alta qualità della vita ai loro abitanti. In questo caso l’Internet of Things (IoT) viene applicato ai servizi di logistica e mobilità intelligente (IoS), e all’utilizzo delle risorse naturali (IoE).

Appare quindi evidente come l’Industria 4.0 sia oggi parte integrante del fenomeno, al fine di creare sistemi produttivi ancora più efficaci.

Infine, l’Industria 4.0 si applica anche all’agricoltura di precisione: l’automazione di attività produttive non collegate e l’integrazione delle stesse con gli altri processi interni all’azienda agricola.

Parlare di agricoltura di precisione e Internet of Farming significa parlare di Agricoltura 4.0, ovvero l’uso interconnesso di più tecnologie che consentono di ottenere coltivazioni sostenibili, determinare in tempo reale lo stato di salute e di sviluppo di piante e frutti oltre a migliorare le condizioni dei lavoratori.

I vantaggi dell’Industria 4.0: controllo, decisioni e costi

Nelle smart factory così come nel caso delle smart city e delle smart farm è fondamentale analizzare e avere una visione d’insieme della situazione e solo determinate tecnologie, che mettono in comunicazione costante macchinari e software gestionali, permettono di rispondere a questa esigenza di monitoraggio, configurazione, acquisizione di dati e controllo critico. La gestione dei dati è resa possibile da un’accurata attività di Big Data Management.

Il ruolo e il valore dei Big Data e delle altre tecnologie è dato soprattutto dalla possibilità di prendere decisioni migliori e migliorare il processo di gestione strategica delle decisioni economiche che caratterizzano l’attività quotidiana di ogni azienda, dalla PMI alla multinazionale. Proprio i dati rappresentano oggi il più importante patrimonio informativo imprenditoriale e permettono di aumentare efficacia ed efficienza.

Le tecnologie dell’Industria 4.0 permettono pertanto alle aziende di ridurre i costi. Con il cloud computing si accede da remoto alle infrastrutture IT eliminando le spese di personale, ma anche di acquisto e manutenzione dell’hardware. I sensori IoT permettono, invece, di costruire modelli predittivi e segnalare anomalie e guasti delle macchine sulla base di stime in tempo reale o informazioni storiiche, evitando i fermo macchina.

Le tecnologie abilitanti dell’Industria 4.0

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IoT, Cloud e Big Data

L’Industria 4.0 si fonda su alcune tecnologie avanzate, tra cui le più utilizzate sono oggi:

  • IoT e IIoT: componenti, dispositivi (sensori, microprocessori), piattaforme software, che permettono a oggetti e macchinari di comunicare via Internet;
  • Cloud: tecnologie per l’archiviazione, l’elaborazione e la trasmissione di dati ma anche applicativi e software pervasivi per il controllo dei processi produttivi;
  • Big Data: la mole di dati generati da ogni oggetto e macchinario che usa i sistemi IoT e che vanno organizzati e analizzati dando origine alla Big Data Analytics.

Il gemello virtuale

Tutte le tecnologie citate (IoT, Cloud, Big Data Analytics) collaborano alla creazione del cosiddetto gemello digitale - o virtuale - del processo fisico che svolge un ruolo chiave nella Industria 4.0. Tali copie virtuali sono realizzate per effettuare test utili a migliorare le funzionalità e a prevenire eventuali errori di progettazione.

Un evoluto modello matematico permette di descrivere il prodotto, il servizio o il processo per realizzare analisi e applicare strategie.

Oggi la simulazione grazie al gemello virtuale ha un ruolo chiave nell’Industria 4.0 e permette di ottimizzare la produzione ottenendo informazioni utili per assicurare maggiore efficienza (fino a 20% in più di produzione) e ridurre il time to market (fino al 50%).

Lo storage e la gestione dei dati

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Il Cloud Computing

Il protagonista dell’Industria 4.0 è il cloud computing, che permette alle aziende di abbandonare i processi manuali di provisioning di macchine virtuali risparmiando tempo e denaro. Tra i vantaggi che un sistema cloud può portare all’azienda segnaliamo la flessibilità, l’assenza di costi per l’hardware, la collaborazione, la sicurezza e la protezione dei dati e la sostenibilità.

Tra i sistemi oggi a disposizione di tutte le PMI italiane citiamo Red Cloud, nato per guidare la trasformazione digitale della tua azienda offrendo competenze sistemistiche evolute, datacenter moderni e software open-source.

Il Big Data Management

Abbiamo visto come le tecnologie su cui si basa la nuova Industria 4.0 generano una mole immensa di dati, i cosiddetti Big Data, che devono essere archiviati e gestiti in modo appropriato per assicurare il successo dell’azienda.

Oggi si preferisce utilizzare i time serie DB, ovvero appositi database ottimizzati per serie temporali: si tratta di misurazioni ed eventi tracciati, sottocampionati e aggregati nel tempo e comprendono dati dei sensori, monitoraggio delle prestazioni, metriche di server e altro ancora. Un’evoluzione importante che deve coinvolgere l’infrastruttura di ogni azienda.

Monitorare, analizzare, controllare: la gestione del dato

Ogni progetto IoT di successo si basa sul perfetto monitoraggio e tracciamento dei dati dei macchinari, ma anche sul tracciamento delle operazioni logistiche dell’azienda grazie all’utilizzo di appositi sensori per il monitoraggio visivo. Molti attori sul mercato, quali InfluxData ad esempio, mettono a disposizione delle aziende e d loro clienti incredibili funzionalità per la gestione ottimale del dato.

Grazie ai sensori IoT è possibile avere accesso ai dati storici per ottenere approfondimenti e informazioni da applicare alla situazione attuale, con un importante vantaggio competitivo per le aziende. Fare analisi IoT significa, nell’Industria 4.0, avere accesso a manutenzione predittiva, instradamento del traffico, riduzione della gestione dei churn, migliore conservazione dell’acqua e molto altro.

I sensori, poi, permettono di generare dati che le aziende più avanzate sono in grado di gestire in tempo reale e senza alcuna interazione umana. Ad esempio, qualora venisse segnalata la perdita di una pompa, è possibile spegnere automaticamente la macchina oppure, al cambiare del vento, modificare una turbina eolica. Si tratta di una gestione del dato che porta vantaggi concreti e immediati.

IoT gateway e sensori IIoT

IoT gateway e sensori IIoT

L’importanza degli IoT gateway e il loro utilizzo

Gli IoT Gateway sono uno dei componenti critici dell’Internet of Things e sono dispositivi hardware o codici software virtuali che mettono in comunicazione un IoT Sensor Network e un server Cloud. La loro importanza è data dal fatto che facilitano la compatibilità con la rete IoT, supportando diversi protocolli come Bluetooth, Wifi, Zwave e Zigbee. I sensori IoT sono invece basati su IP e lo IoT Gateway assicura la connettività con i server cloud, rendendo i vari dispositivi disponibili online.

IIoT: il ruolo dell’Internet of Things nell’Industria 4.0

Le aziende manifatturiere e i produttori utilizzano l’IIoT, ovvero l’Industrial Internet of Things, per migliorare l’efficienza della fabbrica, prevenire guasti ai macchinari e fermo macchina. Infatti tali sensori permettono di fare un’analisi predittiva sulle macchine e permettono di ridurre i costi, migliorare l’uptime, velocizzare le operazioni e creare prodotti di qualità superiore. Il risultato per le aziende è una maggiore velocità delle linee di produzione, proprio grazie alle tecnologie IoT e IIoT.

Gli strumenti dell’IoT: sensori, chatbot, realtà aumentata

I sensori IoT sono davvero intelligenti e possono comunicare sia con altri sensori sia con computer remoti, permettendo alle aziende di gestire l’enorme quantità di dati generati (Big Data). La loro applicazione è davvero ampia e va dai sistemi automobilistici al controllo industriale, dall’assistenza sanitaria all’esplorazione petrolifera e altro ancora per rilevare e trasmettere i dati a basso costo.

L’utilizzo dei chatbot e degli assistenti intelligenti nel contesto produttivo e manifatturiero è una novità importante, dato che tramite questi software è possibile simulare il comportamento umano. Nell’ambito dell’Industria 4.0, i chatbot assistono gli operatori di produzione utilizzando i dati ricavati dai sensori IoT creando un knowledge base per guidare le scelte degli operatori stessi nella assistenza e manutenzione.

La realtà aumentata (AR) consente di migliorare la manutenzione dei macchinari industriali e ricevere assistenza da remoto in base ai dati generati dallo stesso macchinario. Il vantaggio è la riduzione dei costi di assistenza e dei tassi di errore, ma soprattutto il miglioramento della qualità degli interventi. Con la realtà virtuale (VR) l’operatore può visualizzare i dati di pianificazione dal punto di vista dell’utente, riducendo al minimo gli errori. Scegliere di implementare soluzioni di realtà aumentata in azienda significa poter ottenere da subito importanti vantaggi in termini di efficienza, produttività aziendale, riduzione di costi e possibilità di errore, analisi dei Big Data, grazie all’integrazione con le strutture cloud esistenti. Inoltre le istruzioni in AR supportano l’operatore nelle attività straordinarie o di routine.

L'integrazione applicativa

Industria 4.0 | Integrare i nuovi dati con i sistemi già esistenti

Integrare i nuovi dati con i sistemi già esistenti

I sensori IoT oggi disponibili sul mercato permettono una completa integrazione con i dati e i processi già esistenti in azienda ad esempio i sistemi ERP, che contengono informazioni su inventario e domanda dei clienti, i sistemi MES ovvero di esecuzione della produzione, ma anche PLM per la creazione di etichette intelligenti e con i sistemi di qualità del prodotto.

L’integrazione di questi mondi permette alle aziende di aumentare l’efficienza operativa diventando più flessibili e reattive e offrendo soluzioni personalizzate ai clienti.

Dialogo macchina-macchina ma anche macchina-uomo

Gli strumenti precedenti funzionano solo grazie a ERP, MES, PLM e gli altri strumenti funzionano solo grazie all’integrazione applicativa con un Enterprise Bus Service (ESB), ovvero un’infrastruttura software in grado di trasferire i dati tra i vari sistemi aziendali e gestirli. Il risultato è una migliore e completa automatizzazione dei processi aziendali per ottenere informazioni in tempo reale sui processi, oltre a funzioni di coordinamento, messaggistica e altri servizi. L’ESB può essere immaginato come una dorsale su cui viaggiano i componenti applicativi e i servizi software aziendali.

Quali sono gli strumenti principali dell’Industria 4.0?

I principali strumenti dell’Industria 4.0 possono essere raggruppati in: Middleware, Open Technologies ed Automation.

Con Middleware si intende un software di connessione che mette in comunicazione servizi e ambienti di sviluppo di applicazioni distribuite. In tal modo diverse entità (processi, oggetti, ecc.) residenti anche su elaboratori diversi possono interagire tra loro, anche in caso di diversi protocolli di comunicazione, sistemi operativi e architetture dei sistemi locali. Oggi il Middleware è la base tecnologica di tutte le integrazioni delle applicazioni aziendali, permette una migliore archiviazione, gestione e ripristino dei dati e migliora lo sviluppo delle app.

Le Open Technologies, tra cui gli scanner 3D, permettono di ricostruire il modello digitale in tre dimensioni di ogni oggetto reale e sono oggi alla base di Industria 4.0, rivoluzionando la produzione di molte aziende. In particolare possono migliorare l’efficienza dei processi produttivi e, se abbinati a software di controllo qualità, possono migliorare il monitoraggio dei prodotti durante e alla fine del ciclo di produzione. Infine, gli scanner 3D possono essere robotizzati e inserite nelle linee di produzione per un controllo automatizzato.

Automation significa ridurre significativamente le tempistiche e le spese operative. È il prossimo grande salto della produttività: oggi l'acquisizione e organizzazione automatica dei dati riguardano quantità prima impensabili. Le nuove tecnologie intervengono quindi per automatizzare la raccolta dei dati della produzione e creare report, analisi, grafici e trasferire i dati tra i diversi sistemi. Introdurre la robotica in azienda porta diversi benefici: migliora la produzione, la rende più veloce e riduce gli sprechi. 

Tutto ciò significa costi inferiori e aumento del fatturato per l’azienda che utilizza il modello Industria 4.0. A chi teme che la quarta rivoluzione industriale porterà alla perdita di posti di lavoro è bene ricordare che le macchine intelligenti lavoreranno in comunicazione con l'uomo e il lavoratore del futuro dovrà solo riqualificarsi.

Al momento l’80% dei robot è impiegato nei settori dell’automotive, dell’elettronica, del metallo e della chimica, ma si stanno già studiando progetti di dialogo macchina-macchina e macchina-uomo anche nella sanità, nei trasporti e persino nel mondo dell’arte. La tendenza futura sono i CoBots, robot collaborativi che lavorano con gli uomini per far avanzare l’Industria 4.0 grazie a tecnologie avanzate.

L’analisi dei dati nell’Industria 4.0

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Data Analytics

I Big Data e la Data Analytics rappresentano la risorsa principale di tutte le aziende che hanno deciso di investire in Industria 4.0. Saper analizzare e gestire i dati generati dalle piattaforme IoT significherà per ogni impresa che opera nel settore manifatturiero poter risparmiare milioni di euro, ma soprattutto migliorare efficienza, efficacia, produttività e qualità dei prodotti offerti. Fare Data Analitycs significa saper usare strumenti innovativi come ML o IA per analizzare il dato e la figura del Data Scientist avrà sempre maggiore importanza.

Data Visualization

La Data Visualization aiuta a vedere l’informazione nel suo complesso, ma soprattutto renderla chiara e utilizzabile da tutti in azienda in una forma visiva che può essere un grafico, una lista, una mappa o un’infografica.

Fare data visualization significa saper analizzare i dati e permette di sperimentare scenari industriali diversi: per questo si assiste alla crescita della diffusione dei data visualization tool, disponibili in varie forme sulla base delle esigenze aziendali da soddisfare.

Gli strumenti per l’analisi dei dati

L’intelligenza artificiale è un elemento alla base del modello di Industria 4.0 e del cambiamento interno delle aziende. Si tratta di una tecnologia che permette a macchinari e robot di connettersi e comunicare tra loro, apprendendo dalle situazioni che si creano nei processi produttivi delle aziende. Questo cambiamento porta a minori costi e maggiore efficienza per tutto il settore manifatturiero, ma non solo.

Dashboard e cruscotti, invece, permettono alle aziende che lavorano con le tecnologie di Industria 4.0 a utilizzare modalità evolute nel prendere decisioni complesse e basate sui Big Data generati dai sensori IoT. Tutte le metriche (descrittive, diagnostiche e predittive) possono così essere gestite in modo strategico dall’azienda permettendo di ottimizzare risorse, costi e produttività.

Iper e super ammortamento: le agevolazioni fiscali

Iper e super ammortamento: le agevolazioni fiscali nell'Industria 4.0

Agevolazioni fiscali per l'industria 4.0

Il progetto Industria 4.0 è stato arricchito dalla Manovra 2019, con incentivi per il cloud computing e la conferma dell’iperammortamento. In breve è stabilita la maggiorazione al 140% della deducibilità dei canoni per servizi e software utilizzati in cloud, mentre l’iperammortamento introduce aliquote differenziate sulla base del tetto degli investimenti. Viene confermato anche l’incentivo al 140% per i beni immateriali. Infine, è stato introdotto il voucher per l’Innovation Manager per sostenere i processi di trasformazione digitale secondo quanto previsto dal Piano Nazionale Impresa 4.0.

Super ammortamento e iperammortamento 2019

Il DDL di Bilancio 2019 ha introdotto la proroga per gli investimenti in beni strumentali e immateriali nuovi, in grado di supportare l’innovazione tecnologica delle aziende italiane sulla base del modello di Industria 4.0. Nel dettaglio l’iperammortamento si estende al 31 dicembre 2020, mentre il super ammortamento del 130% terminerà il 30 giugno 2019.

L’obiettivo è rilanciare l’innovazione delle imprese italiane e gli investimenti in impianti e macchinari, per far decollare il nuovo modello di Industria 4.0.

Ma in cosa consistono tutte queste agevolazioni? Il superammortamento può essere spiegato così: le imprese che acquistano un bene strumentale nuovo tra quelli previsti dalla Manovra 2019, e lo pagano 100 possono dedurre 130.

L’agevolazione è prevista per i beni strumentali, a uso durevole e per il processo produttivo del soggetto interessato e devono essere nuovi. Per coloro che hanno acquistato tali beni entro il 31 dicembre 2018, il super ammortamento dura fino al 30 giugno 2019.

Nell’iperammortamento, invece, le aliquote previste sono tre e il valore dell’iperammortamento raggiunge il 270% per investimenti fino a 2,5 milioni di euro, mentre si riduce per gli importi inferiori. L’obiettivo è permettere anche alle PMI di entrare nell’ottica dell’ammodernamento tecnologico previsto dal modello Industria 4.0.

Tutte queste attività di innovazione tecnologica rientrano nel Piano Nazionale Industria 4.0, che vuole offrire a tutte le aziende la possibilità di entrare nella quarta rivoluzione industriale e cogliere le molteplici opportunità che offre.

Le linee guida di Industria 4.0 sono la neutralità tecnologica, l’azione orizzontale e non settoriale e l’intervento sui fattori abilitanti.