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Industria 4.0 e Smart Manufacturing nel 2023

Scopri come la digitalizzazione sta cambiando la produzione e quali sono le tecnologie abilitanti per l’Industria 4.0

Cos'è l'Industria 4.0?

Il termine "Industria 4.0" è nato nel 2011 da un progetto della strategia high-tech del governo tedesco, incentrato sulla tecnologia dell'informazione e della comunicazione e sulla promozione dell'informatizzazione della produzione. Il termine "Industrie 4.0" (Industria 4.0 in tedesco) è stato introdotto pubblicamente durante quello stesso anno durante la fiera di Hannover. Successivamente è diventato un accordo tra pubblico e privato per la produzione del futuro con diversi esperti del mondo accademico e dell'industria.

L'Industria 4.0 fornisce una visione di come le aziende potranno svilupparsi nel 2030. In questa visione, le tecnologie dell'informazione e della comunicazione come l'Industrial Internet of Things (IIoT) permetteranno una produzione automatizzata in grandi volumi e ad alta varietà di risposta rapida. Materiali, attrezzature e prodotti comunicheranno e si coordineranno tra loro e con gli esseri umani in tempo reale. L'uso di macchine e materiali intelligenti per realizzare prodotti intelligenti si tradurrà in fabbriche intelligenti in grado di coordinarsi attraverso una catena del valore:

Il futuro dell'Industria 4.0: Materiali, macchine e prodotti intelligenti saranno utilizzati per sfruttare l'Internet delle cose in tutta la catena di fornitura.

APPROFONDIMENTO

La digitalizzazione nel Manufacturing

La digitalizzazione della produzione è l'essenza dell'Industria 4.0. Che cosa significa?

Gli analisti prevedono che i prossimi anni di innovazione, produttività e crescita aziendale saranno guidati da una domanda di personalizzazione di massa e da una convergenza di progressi tecnologici per le infrastrutture di produzione di prossima generazione. Questo è ciò che chiamano "Smart Manufacturing".

Smart Manufacturing significa portare l'intelligenza in tutti gli aspetti del processo di produzione e comprende: "Internet delle cose (IoT)", "Internet industriale delle cose (IIoT)" e "Industria 4.0".

La produzione intelligente è:

l'integrazione dell'intelligenza all'interno delle attuali macchine, parti, materiali, prodotti, edifici e catena di approvvigionamento;
l'applicazione dell'intelligenza all'interno di un processo e di un'infrastruttura connessi e aperti end-to-end.

Con lo Smart Manufacturing, sono i dati a farla da padrone, non più il sistema.

Quali sono le tecnologie chiave dell’Industria 4.0?

Come per ogni altra rivoluzione industriale del passato, la tecnologia è un elemento chiave anche nel contesto dell'Industria 4.0. La tecnologia più importante nell'Industria 4.0 è il software e i dispositivi noti come Industrial Internet of Things (IIoT), che permettono alle applicazioni software di raccogliere dati e trasformarli in intelligenza.

Il software principale nell'Industria 4.0 è il Manufacturing Execution System (MES), che fa parte di una piattaforma chiamata Manufacturing Operation Management (MOM). Questa piattaforma comprende molte applicazioni diverse, che abbiamo riassunto di seguito.

Pianificazione della qualità

L’Advanced product quality planning (APQP) è un impegno formale e documentato per garantire che gli appaltatori forniscano qualità durante la progettazione del programma, del prodotto e del processo. Le fasi formali di definizione, verifica e validazione sono catturate e riportate nel software.

Pianificazione e programmazione della produzione

Esecuzione della produzione

Queste funzioni - tipicamente descritte come core MES - forniscono visibilità, track-and-trace e una genealogia completa per le operazioni di produzione mentre avvengono. Inoltre distribuiscono materiali e lavori, allocano risorse, raccolgono dati, applicano le fasi del processo e la certificazione dell'operatore, forniscono istruzioni di lavoro, stampano etichette e permettono di avere un impianto senza carta.

Gestione della qualità

Durante la produzione, queste funzioni garantiscono livelli di qualità accettabili (AQL - acceptable quality level) con il controllo statistico di processo (SPC - statistical process control), la gestione delle non conformità e degli eventi, le azioni correttive e preventive (CAPA - corrective and preventative actions), il contenimento, la qualità in entrata, il campionamento e i test. Includono anche funzioni analitiche per supportare l'analisi delle cause profonde e gli interventi lean e Six Sigma.

Gestione della conformità

Manutenzione delle attrezzature

Produzione intelligente

L’Industria 4.0 nel settore dell’elettronica: la situazione al 2023

L'anno 2023 segna un punto di svolta per l'Industria 4.0 nel settore dell'elettronica. Con l'avvento di tecnologie come l'Intelligenza Artificiale, il Machine Learning e l'Internet delle Cose, il settore sta vivendo una trasformazione radicale. Queste tecnologie non solo ottimizzano i processi produttivi, ma rendono anche la catena di fornitura più agile e reattiva alle esigenze del mercato.

Una delle principali tendenze è l'adozione crescente del Digital Twin, che permette una simulazione accurata dei processi produttivi e dei prodotti, riducendo così i tempi di sviluppo e i costi. Questo è particolarmente utile in un settore in cui la miniaturizzazione e l'efficienza energetica sono fondamentali.

Inoltre, la crescente enfasi sulla Sostenibilità ha portato alla nascita di soluzioni innovative per il riciclo e la gestione dei rifiuti elettronici. Le aziende stanno adottando pratiche più sostenibili, spinte sia dalla regolamentazione che dalla crescente consapevolezza dei consumatori.

In sintesi, l'Industria 4.0 sta rivoluzionando il settore dell'elettronica, rendendolo più efficiente, sostenibile e in sintonia con le esigenze del mercato globale.

Industria 4.0 e l'impresa digitale

L'Industria 4.0 non può essere adottata o implementata senza ripensare radicalmente tutti i metodi e i processi aziendali. In altre parole, senza diventare un'impresa digitale.

Si producono più dati che mai. Nascosti in questa miniera d'oro digitale ci sono intuizioni che porteranno alla prossima grande idea, intuizioni sull'ottimizzazione delle operazioni di produzione, o anche intuizioni su come prodotti e impianti possono essere utilizzati per nuove opportunità di business.

Le fabbriche intelligenti con robot più intelligenti, più veloci e più economici e i processi di produzione additiva stanno rivoluzionando l'industria produttiva. In questa economia globale in espansione, questi prodotti e fabbriche intelligenti sono collegati attraverso l'Internet of Things (IoT) e guidano la crescita esplosiva dei big data. Diventa così centrale fornire i dati giusti al momento giusto, prendere decisioni aziendali giuste e offrire il giusto livello di personalizzazione al consumatore.

I produttori devono ripensare ogni aspetto del loro business e abbracciare la digitalizzazione. Solo un modello di business completamente digitalizzato con un filo digitale coerente ha il potere e la flessibilità per accelerare i processi e ottimizzare le operazioni di produzione.

Cosa significa Impresa Digitale

White Paper

MOM will play a critical role in Industry 4.0

Il ruolo essenziale di MES (Manufacturing Execution Systems) e MOM (Manufacturing Operation Management) nell'Industria 4.0. Una guida ai sistemi di produzione nelle fabbriche del futuro per chi vuole innovare.

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Dalla prima rivoluzione industriale ad oggi

L'industria 4.0 è anche conosciuta come la quarta rivoluzione industriale perché è il passo successivo alle tre precedenti fasi della rivoluzione industriale: dall'acqua, dalla produzione a vapore e dalla produzione di massa all'elettronica e all'automazione. Possiamo riassumere le quattro Rivoluzioni Industriali come segue:

La prima rivoluzione industriale (1760-1840) fu caratterizzata dall'uso della energia idrica, del vapore, degli apparecchi meccanici e dalla nascita delle fabbriche. Una pietra miliare di questa rivoluzione risale al 1775, quando James Watt e Matthew Boulton brevettarono il motore a vapore di Watt, la prima tecnologia globale per aumentare la produttività.
La seconda rivoluzione industriale (1840-1914) fu caratterizzata dalla produzione di massa, dalle catene di montaggio, dalla divisione del lavoro e dall'elettrificazione. Una pietra miliare di questa rivoluzione risale al 1867, quando il distretto della lavorazione della carne di Chicago, la Union Stock Yards, iniziò a usare la prima catena di montaggio in movimento al mondo. Un'altra importante pietra miliare risale al 1913, quando Henry Ford iniziò a far funzionare la sua catena di montaggio mobile alla Ford Motor Company, riducendo il tempo di assemblaggio di quasi il 90%.
La terza rivoluzione industriale (1947-2010) fu caratterizzata dall'introduzione dei sistemi informatici. In quel periodo, la tecnologia digitale superò quella analogica e meccanica. Una pietra miliare di questa rivoluzione risale al 1958 quando Siemens ricevette il brevetto per SIMATIC, segnando l'inizio della produzione automatizzata, e poi nel 1996 quando la stessa azienda lanciò la "Totally Integrated Automation", permettendo l'interazione di tutti i componenti dell'automazione.
La quarta rivoluzione industriale (2010-oggi) è adesso. È caratterizzata da produzione automatizzata, fabbriche intelligenti, Internet delle cose e sistemi cyber-fisici. Dopo il lancio nel 2011 dell'iniziativa Industrie 4.0 da parte del governo tedesco, una pietra miliare di questa rivoluzione può essere considerata la visita della fabbrica digitale Siemens Amberg da parte del cancelliere tedesco Angela Merkel nel 2015. In questa fabbrica, che ha un tasso di perfezione del 99,99885 per cento, i prodotti controllano il loro stesso assemblaggio e comunicano i requisiti e le fasi di produzione alle macchine.