L’Industria 4.0 rappresenta una rivoluzione nel mondo della produzione industriale, portando con sé un nuovo livello di automazione, interconnettività e analisi dei dati. In questo articolo, esploreremo come l’Industria 4.0 sta trasformando o ha già trasformato profondamente le lavorazioni meccaniche, con un focus su tecnologie chiave e i benefici per le aziende.

L’Industria 4.0 è sinonimo di innovazione e trasformazione digitale nei processi produttivi. Utilizzando tecnologie avanzate, le aziende possono migliorare la produttività, la qualità e la flessibilità delle loro operazioni. Grazie alla continua raccolta di dati e all’inserimento di tecnologie sempre più performanti, le aziende hanno ottenuto una impennata concreta della produzione e ottimizzato i propri processi. Ora cerchiamo di capire più da vicino e nel dettaglio da dove nasce tutto questo e come sta cambiando il mondo dell’industria.

Cos’è l’Industria 4.0? Definizione e Storia

Definizione e Principi Base

L’Industria 4.0, nota anche come Quarta Rivoluzione Industriale, si riferisce all’integrazione di tecnologie digitali all’interno dei processi produttivi industriali. I principi fondamentali includono l’uso di sistemi cyber-fisici, l’Internet delle Cose (IoT), l’intelligenza artificiale (AI), e la connettività tra operatore e sistema per creare fabbriche intelligenti e altamente automatizza

Evoluzione dalle Precedenti Rivoluzioni Industriali

Con il passare del tempo i cambiamenti che hanno permesso di effettuare un vero e proprio salto in avanti per la produzione industriale sono stati molteplici e sempre legati allo sfruttamento di nuove forme energetiche. Partendo dal vapore e l’uso dell‘acqua nella prima rivoluzione industriale all’elettricità e alla produzione di massa nella seconda, si è giunti fino all’automazione digitale della terza.  L’Industria 4.0 rappresenta un ulteriore salto evolutivo, caratterizzato dalla fusione di tecnologie fisiche e digitali.

In questo nuovo passo in avanti si è posta l’attenzione sulla connettività tra macchine e operatori. Lo scopo è quello di ottenere un salto in avanti per la produttività ma anche la flessibilità aziendale, prevedendo guasti ed evitando intoppi grazie alla continua raccolta di dati e alla stretta comunicazione tra uomo e macchine.

Facendoci caso si è cercato, durante ogni rivoluzione, di sostituire il lavoro prettamente umano, eliminandolo del tutto in alcuni casi per evitare errori e moltiplicare la forza produttiva, o facendogli ricoprire ruoli sempre più decisionali e meno operativi.

Tecnologie Chiave dell’Industria 4.0

Internet delle Cose (IoT)

L’IoT collega macchine e dispositivi attraverso sensori intelligenti, migliorando la connettività e la comunicazione nei processi produttivi. Se ne sente parlare ormai da più di un decennio e si sono fatti enormi passi avanti. 

Inizialmente si puntò ad integrare sistemi domestici e facendoli interagire con l’uomo tramite degli interfaccia. Oggi la rete neurale all’interno degli apparati industriali consente a macchinari di scambiarsi informazioni tra loro per generare sistemi più efficienti e automatizzati.

Immaginate di avere un sistema in cui i macchinari comunicano tra loro e riportano all’operatore anche la più piccola variazione che avviene sulla linea, consentendo di prevedere malfunzionamenti, evitare fermo macchina o addirittura migliorare le performance dell’ intero apparato.

Sensori e Connettività nelle Macchine Utensili 

Proprio per garantire la connessione tra diversi reparti o apparati industriali vengono utilizzati molteplici sensori in tutto l’impianto. Elaborando i dati si ha un controllo accurato su tutta la linea.

L’uso di sensori consente di raccogliere dati sulle prestazioni delle macchine utensili, migliorando la precisione e l’affidabilità delle operazioni. Naturalmente come detto questo garantisce un miglioramento delle prestazioni di impianto ma anche l’aumento dei costi per i controllori e le figure professionali in grado di trasdurli. È infatti evidente che l’inserimento di questi sensori comporti una spesa non indifferente, ma effettuata con l’ottica di aumentare le performance e quindi avere un imminente ritorno dell’investimento.

Monitoraggio e Manutenzione Predittiva

Come abbiamo brevemente accennato, grazie all’ausilio dei sensori appena citati e dell’analisi da parte degli addetti ai lavori, è possibile ridurre il rischio di guasti.

All’interno dell’organismo industriale, che a questo punto si può immaginare come un vero e proprio apparato interconnesso, i sensori comunicano anche i più piccoli cambiamenti di performance e permettono di prevedere obsolescenza dei componenti o imminenti guasti con una precisione senza precedenti.

Anche un semplice sovraccarico o un consumo eccessivo di energia possono risultare campanelli di allarme ed evitare macro-guasti sulla linea. Ecco perché il monitoraggio da parte di un professionista continua ad essere un anello chiave in un settore in cui il fattore umano ricopre sempre più ruoli esclusivamente di alta responsabilità.

Intelligenza Artificiale (AI) e Machine Learning (ML)

Il ruolo delle tecnologie AI/ML nell’Industria 4.0 è quello di favorire la crescita delle aziende del settore manifatturiero. Lo fanno in diversi modi importanti, tra cui l’introduzione della robotica e delle interfacce uomo-robot. Ovviamente il perfezionamento dell’interfaccia dipende dal tipo di operazione che viene richiesta. Proprio per questo si cerca continuamente di migliorare i sistemi di comunicazione tra macchine e operatori, con interfaccia intuitivi e alla portata di tutti. Le applicazioni AI/ML sono utili anche per l’automazione dei processi e degli impianti, la gestione del magazzino, la logistica e l’ispezione. 

Ottimizzazione dei Processi Produttivi 

L’uso dell’AI/ML per ottimizzare i processi produttivi consente di identificare aree di miglioramento e implementare soluzioni per incrementare l’efficienza.

Le loro funzioni predittive migliorano i programmi di manutenzione delle apparecchiature e i requisiti di riparazione, nonché la produzione e la qualità. Aumentano il valore della catena di approvvigionamento, individuando e utilizzando meglio le risorse. Ciò aiuta le aziende a diventare più sostenibili, riducendo gli sprechi e soddisfacendo meglio le richieste dei clienti.

Analisi dei Dati e Miglioramento delle Prestazioni 

Le applicazioni di intelligenza artificiale offrono anche vantaggi strategici per le aziende, come un processo decisionale più rapido, livelli ridotti di errore umano, risposte rapide e assistenza nella risoluzione dei problemi. Sono in grado di funzionare 24 ore su 24 e 7 giorni su 7 e possono lavorare da remoto. Aiutano la forza lavoro a svolgere lavori ripetitivi, migliorano le possibilità di creare e commercializzare nuove invenzioni e migliorano la sicurezza informatica. 

Come la Robotica Avanzata sta cambiando il mercato

Naturalmente l’interconnessione tra macchinari sempre più tecnologici ed avanzati si prospetta come un’apocalisse in cui il lato umano sarà completamente eliminato dal settore industriale.

In realtà per quanto tramite le tecnologie appena descritte, il mondo stia puntando all’eliminazione dell’errore umano, la direzione sembra essere quella in cui la robotica consentirà di aiutare le imprese ad esaltare l’eccellenza dei professionisti. 

Non dobbiamo dimenticarci che la tecnologia funge da strumento per l’uomo e non da sostituto. È più prevedibile un futuro in cui saranno sempre più necessarie qualifiche di alto valore per inserirsi nel sistema produttivo e in cui l’uomo sia in grado di interfacciarsi con macchine sempre più complesse.

Automazione dei Processi di Produzione 

I robot avanzati possono automatizzare operazioni ripetitive e complesse, migliorando la produttività e riducendo gli errori. Ovviamente possono operare in molte condizioni e sempre alla massima efficienza senza problemi di orario. Questo consente all’industria di poter crescere e diversificare.

Un processo automatizzato e interconnesso riesce a efficientare il reparto produttivo e non solo. 

Iniziamo a capire come il sistema produttivo funzioni come un unico apparato. I dati circolano liberamente e vengono analizzati in tempo reale. I feedback vengono poi inviati ai macchinari che si tarano in funzione dei dati in ingresso, adeguando in maniera continua la linea.

Stampa 3D e Manifattura Additiva

La tecnologia Additive Manufacturing (AM) consente di produrre beni personalizzati con costi di sviluppo ridotti, tempi di consegna più brevi, minori consumi energetici durante la produzione e minori sprechi di materiale. Come è possibile notare sono tutti aspetti fondamentali per l’industria 4.0.

Nel prossimo futuro la AM si consoliderà come tecnologia leader in numerosi settori grazie alla maturità della tecnologia, all’ampia gamma di possibilità offerte dalla stampa 3D e all’evidente flessibilità intrinseca della tecnologia. Proprio per questo la stampa 3D rappresenta uno delle tecnologie trainanti della rivoluzione 4.0.

Produzione di Parti Complesse 

Come detto sopra può essere utilizzata per fabbricare parti complicate e consente alle aziende di ridurre le scorte, sviluppare articoli on-demand, creare condizioni di produzione localizzate più piccole e persino accorciare le catene di fornitura. Si prevede che l’AM aumenterà rapidamente in futuro grazie alle sue notevoli “prestazioni” sotto ogni punto di vista.

Secondo un rapporto pubblicato, il mercato AM dovrebbe produrre componenti e prodotti finali per un valore di 2.000 miliardi di dollari entro il 2030. L’integrazione di tecnologie intelligenti e sistemi di produzione, o indirettamente, si può dire che l’AM promuove l’Industria 4.0 e svolge un ruolo fondamentale nel risolvere alcune delle esigenze più importanti della quarta rivoluzione industriale.

Riduzione dei Tempi di Produzione

La stampa 3D riduce significativamente i tempi di produzione, permettendo una risposta più rapida alle esigenze del mercato. L’AM è un paradigma futuro per sistemi di produzione futuristici e l’Industria 4.0 sfrutterà il suo potenziale per raggiungere obiettivi essenziali. L’AM si trova oggi in una varietà di applicazioni industriali, tra cui l’aerospaziale, l’assistenza sanitaria e i beni di consumo e la moda, tutti settori in continuo cambiamento che necessitano tour over molto brevi dei prodotti.

Big Data e Analisi Avanzata

Prima di tutto facciamo chiarezza su cosa sono i big data in maniera introduttiva. Il termine si riferisce a enormi volumi di dati che ogni giorno passano attraverso la rete aziendale e provenienti dalle più diverse fonti. Questi dati vengono poi elaborati al fine di ottenere informazioni utili per il  miglioramento e lo snellimento delle attività aziendali.

L’Industria 4.0 può utilizzare i Bigdata per la manutenzione predittiva, la pianificazione della produzione e la pianificazione dei fabbisogni di materiali. Infatti, come abbiamo detto in precedenza è proprio grazie ai dati raccolti che si possono supportare le aziende a compiere decisioni predittive.

Le organizzazioni che si avventurano nell’Industria 4.0 utilizzano i Big Data perché possono essere implementati utilizzando hardware economici. I Big Data hanno anche reso possibili analisi, scalabilità e ampliamenti aziendali. 

Gestione e Interpretazione dei Dati di Produzione 

La gestione e l’interpretazione dei big data raccolti durante la produzione consentono un controllo di qualità in tempo reale e l’ottimizzazione delle risorse, supportando decisioni basate su dati concreti.

L’analisi dei big data aiuta a monitorare e migliorare i processi produttivi, individuando inefficienze e ottimizzando le operazioni. Naturalmente la gestione di questa enorme quantità di dati presuppone l’utilizzo di attrezzature adeguate e di professionisti in grado di interpretarli. Immaginate di ottenere volumi immensi di dati da una specifica linea aziendale, provenienti da sensori sparsi o addirittura da altre linee aziendali. Dopo la scrematura iniziale che ne riduce la randomicità e la varietà, i dati vanno immagazzinati e paragonati così da avere un risultato chiaro e concreto. Chiaramente tutto questo richiede un professionista che sia in grado di compiere questa interpretazione.

Decisioni Supportate dai Dati 

Le decisioni informate basate sull’analisi dei dati migliorano la qualità del prodotto e l’efficienza operativa su tutta la rete aziendale. Rispetto al passato, compiere un analisi dettagliata come questa è un processo quasi fantascientifico, un tempo assolutamente inimmaginabile. Nell’ultimo decennio l’hardware dei computer si è evoluto in modo significativo, rendendo l’analisi dei Big Data più perspicace e soprattutto accessibile.

Miglioramento della Qualità del Prodotto 

Il controllo di qualità in tempo reale e la riduzione degli scarti assicurano prodotti finali di alta qualità, soddisfacendo le aspettative dei clienti ed evitando la possibilità che grandi lotti di prodotto possano risultare invendibili.

Controllo di Qualità in Tempo Reale 

L’analisi in tempo reale dei dati di produzione permette di individuare e correggere rapidamente eventuali difetti. Infatti, come è possibile immaginare, l’implementazione delle nuove tecnologie consente di predire difetti sulla linea, evitare errori e scartare meno materiale possibile. Immaginate di avere costantemente un occhio vigile che monitora il prodotto dall’inizio fino al compimento del suo processo produttivo. Scansioni 3D, analisi laser della struttura interna del prodotto, spettrografie, sono solo alcuni dei metodi che assicurano di ottenere un prodotto con una qualità più alta possibile.

La connessione tra i diversi comparti della linea fino al prodotto finito consente alle aziende 4.0 di risparmiare in ordini di tempo e gestione delle materie prime.

Riduzione degli Scarti 

La precisione delle tecnologie avanzate riduce gli errori e gli scarti, migliorando l’efficienza complessiva di tutto l’impianto. Infatti, secondo alcune stime, si prevede che entro il 2035 il comparto industriale europeo riduca lo scarto dei propri prodotti di oltre il 40% grazie all’implementazione di tecnologie predittive. Questo comporterà l’aumento della bontà di tutta la filiera e quindi un economia più efficace e orientata all’abbattimento degli sprechi.

Flessibilità e Personalizzazione

In un contesto altamente controllato e flessibile come quello sviluppato grazie ai fondamenti dell’industria 4.0, è possibile ottenere ottimi risultati anche con piccoli lotti di produzione. Le aziende possono adattarsi rapidamente alle esigenze dei clienti, producendo piccoli lotti a costi competitivi e personalizzando i prodotti secondo specifiche richieste. 

Sono sempre più cercate infatti caratteristiche di flessibilità e produzione ad hoc da parte del mercato. Questo perché la velocità di cambiamento della richiesta si è impennata in maniera imparagonabile rispetto al passato. Siamo all’interno di un mercato sempre più “fast” e orientato al su misura in ogni ambito.

Adattamento Rapido alle Esigenze dei Clienti 

Il mercato è infatti in continua evoluzione e le richieste sempre più specifiche. Sarebbe impossibile per le imprese sopportare continui cambiamenti se non fossero supportate da un sistema flessibile. Caratteristica peculiare, infatti, delle imprese 4.0 sta nel fatto di poter cambiare alcuni tasselli della propria linea prevedendo, grazie ai dati e all’interconnessione, le ripercussioni sul sistema produttivo.

Produzione di Piccoli Lotti a Costi Competitivi 

Di pari passo con la produzione flessibile si ripercuote l’esigenza di produrre anche piccoli lotti di prodotto rimanendo competitivi.

Proprio qui si inseriscono tecnologie tipiche della rivoluzione 4.0 come l’additive manufacturing. La prototipazione rapida, infatti, permette di percorrere molteplici strade ma tutte orientate all’accelerazione del processo produttivo e all’abbattimento dei tempi mortii dovuti dalle classiche produzioni odierne.

In duomec ci siamo specializzati nella piccola produzione e spesso i nostri clienti ci scelgono per la flessibilità e la rapidità di esecuzione dei lotti. Dal mondo dell’arredamento passando per il racing, i nostri prodotti si sono mossi nei più diversi mercati.

Sicurezza e Sostenibilità 

Guardando al quadro generale, esiste un’ampia gamma di prospettive sulla trasformazione digitale nella società. La trasformazione digitale non è un fenomeno isolato, ma riguarda tutti i settori della società. Con l’aumento dei sistemi digitali, la sicurezza della tecnologia e dei processi sta diventando una priorità nelle dinamiche sociali. 

Miglioramento delle Condizioni di Lavoro 

Considerata la transizione al full remote come uno degli aspetti della digitalizzazione recata dall’industria 4.0 si riscontra che i dipendenti vogliono continuare a sfruttare le opportunità del lavoro a distanza con una netta maggioranza: fino al 93% dei dipendenti vorrebbe continuare a lavorare da casa, per lo più in un modello flessibile che preveda l’ufficio e il lavoro a distanza. 

Non solo, poiché come detto in precedenza, la digitalizzazione consente di controllare i possibili guasti in maniera predittiva, tutelando contemporaneamente il lavoratore che lavorerà in un ambiente più sicuro e controllato, e il datore di lavoro, salvaguardandolo dagli imprevisti.

Riduzione dell’Impatto Ambientale 

Fino al 70% dei dipendenti lavora almeno in parte da casa. Nel 2022 si sono risparmiati in media 38 miliardi di chilometri di spostamenti pendolari e di lavoro, il che rappresenta una diminuzione di oltre il 17% rispetto alla media di 215 miliardi di chilometri percorsi nel 2017. Un ulteriore argomento a favore del lavoro a distanza è che il 93% degli spostamenti di lavoro sono stati effettuati con i veicoli dei dipendenti. A conti fatti, la riduzione del pendolarismo causata dal lavoro da casa è positiva per l’ambiente. E l’inversione di tendenza potrebbe essere raggiunta con una rapidità impressionante. Ma il fenomeno del full remote working rappresenta solo uno degli aspetti interessanti e decisivi all’interno dell’industria 4.0.

Case Study: L’Applicazione di Duomec nell’Industria 4.0

Noi di Duomec siamo all’avanguardia nell’integrazione delle tecnologie dell’Industria 4.0 nei nostri progetti di ingegneria. Offriamo soluzioni personalizzate che includono la progettazione ingegneristica avanzata e l’integrazione di tecnologie innovative nei processi produttivi.

Soluzioni Personalizzate 

Come accennato in precedenza la nostra realtà si adopera per digitalizzare e rendere fruibile a tutti il settore della progettazione. Affianchiamo gli studi tecnici alla ricerca di tecnologie adatte a soddisfare le richieste più specifiche e a progredire nel settore 4.0.

Tra i servici più comuni riteniamo un nostro fiore all’occhiello:

• Stampa 3D: produzione di piccoli lotti e prototipazione rapida di componenti ad hoc
• Sostegno alla transizione full remote: Incentiviamo e accompagniamo i nostri clienti alla conversione delle mansioni in full remote per trarne tutti i benefici del caso
• Monitoraggio performance: raccogliamo dati durante il nostro periodo di collaborazione con i clienti e li usiamo per fornire spunti sull’evoluzione e l’aumento delle performance aziendali

Risultati Ottenuti

I risultati si riscontrano in moltissime sfaccettature della realtà che entra in contatto con i nostri servizi.

Dai processi software e di digitalizzazione, gli uffici tecnici traggono beneficio grazie all’alleggerimento del carico di lavoro. Introducendo tecnologie moderne si riducono gli errori e vengono sostituite le mansioni a basso valore aggiunto, riducendo i tempi di messa in opera di un progetto e i costi ad essi legati.

Inoltre, l’implementazione di tecnologie di gestione del personale da remoto, consente un più fluido svolgimento dei lavori ed un’efficacia imparagonabile. 

I nostri clienti hanno moltiplicato i lavori in ingresso grazie ad una più intelligente distribuzione delle mansioni, e gli addetti ai lavori hanno iniziato a soffrire meno il sovraccarico dato da sistemi obsoleti e deficitanti.

Come Duomec Può Aiutarti

Offriamo consulenza per la trasformazione digitale e la progettazione di soluzioni su misura per le esigenze specifiche del tuo settore. Siamo pronti a guidarti nel percorso verso l’Industria 4.0, con servizi che spaziano dalla progettazione ingegneristica alla conversione in full remote.

Riflessioni Finali sull’Importanza dell’Industria 4.0

L’Industria 4.0 è essenziale per mantenere la competitività nel mercato globale. Le tecnologie avanzate non solo migliorano l’efficienza e la qualità, ma aprono anche nuove opportunità per l’innovazione e la crescita sostenibile delle aziende con un occhio al futuro.

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Se vuoi saperne di più su come possiamo aiutarti a integrare l’Industria 4.0 nella tua azienda, non esitare a contattarci. Offriamo una consulenza gratuita per analizzare le tue esigenze e proporre soluzioni innovative costruite su misura per te.