Cos'è lo smart manufacturing?

Quando parliamo di smart manufacturing, in realtà parliamo di dati. Perché? Perché lo smart manufacturing utilizza dati in tempo reale e tecnologie basate sui dati come l'AI e l'IIoT per adattarsi automaticamente ai cambiamenti nella domanda dei clienti e nei fabbisogni aziendali. Sfrutta i dati delle macchine e dei sensori per ottimizzare la produzione, migliorare la qualità e provvedere al regolare funzionamento delle apparecchiature. Inoltre, utilizza i dati provenienti dall'intera supply chain per prevedere interruzioni delle forniture, aggirare gli inconvenienti e mantenere gli impegni assunti dall'azienda verso i clienti.

Definizione di smart manufacturing

L'ente americano NIST (National Institute of Standards and Technology) definisce lo smart manufacturing come: “ sistemi di produzione pienamente integrati e collaborativi che rispondono in tempo reale per assecondare l'evoluzione delle richieste e delle condizioni in fabbrica, nella rete di fornitura e nelle esigenze dei clienti”.

Lo smart manufacturing si fonda sulla connettività in cloud. È una combinazione di creatività umana, macchine e impianti connessi digitalmente e sistemi e analisi supportati dall'AI. L'integrazione di AI e strumenti smart favorisce l'adattabilità e velocizza la capacità di personalizzare la produzione in base a dati e intelligence in tempo reale. La visibilità, l'agilità e la resilienza dello smart manufacturing ne fanno l'elemento cardine per una maggiore efficienza dei modelli di supply chain e delle operazioni aziendali nel loro complesso.

Scopri alcuni vantaggi dello smart manufacturing.

Storia: dall'Industry 1.0 all'Industry 4.0 nel settore manifatturiero

Con l'espressione Industry 4.0 si fa riferimento alla quarta rivoluzione industriale. Il termine “rivoluzione” viene usato perché ogni rivoluzione industriale è stata alimentata da una qualche forma di tecnologia o invenzione fortemente innovativa che ha di fatto “rivoluzionato” l’intero mondo industriale. La prima rivoluzione industriale ha utilizzato il vapore; la seconda, l'elettricità; la terza è stata guidata dall'automazione di base e dalla potenza di calcolo; la quarta ha il suo volano nei sistemi cyber-fisici e nelle tecnologie intelligenti.

Scopo dello smart manufacturing di oggi non è abbattere le fabbriche tradizionali e sostituirle con qualcos'altro. Si tratta piuttosto di rendere più intelligenti le fabbriche esistenti passo dopo passo e di potenziarle con strumenti e soluzioni di eccellenza per raggiungere gli obiettivi di produzione in modo più efficiente ed efficace.

I 5 principali vantaggi dello smart manufacturing

A fronte di una concorrenza senza precedenti, le aziende di oggi devono darsi una misura del successo che vada oltre il profitto. La stabilità a lungo termine e la fidelizzazione dei clienti scaturiscono da vantaggi che si percepiscono in tutta l'azienda: dai clienti al personale e persino nell'ambiente.

1. Efficienza e produttività: grazie all'automazione, all'analisi dei dati in tempo reale e alle soluzioni di produzione integrate, i tuoi team possono lavorare in modo più rapido, intelligente e sicuro. Inoltre, la manutenzione predittiva e i workflow automatizzati permettono alle macchine e agli impianti connessi all'IoT di operare al massimo regime con output più razionalizzati.
2. Agilità e capacità di risposta: in ogni fase del processo, le soluzioni di smart manufacturing e i data analytics ti permettono di rispondere rapidamente ai cambiamenti del mercato, reindirizzando i workflow della produzione e personalizzando i prodotti in modo rapido e mirato.
3. Sostenibilità: i dati raccolti dalle tecnologie di smart manufacturing possono contribuire ad attuare piani strategici per snellire le operazioni e ridurre l'uso dell'energia. Dalla progettazione sostenibile dei prodotti alla logistica più ecologica, le soluzioni smart possono dare supporto alle tue iniziative di sostenibilità.
4. Migliore controllo della qualità: per evitare situazioni che vanno dalla frustrazione per una recensione negativa alla catastrofe per un richiamo di prodotto, le soluzioni di smart manufacturing possono integrarsi in tutta la supply chain e nelle operazioni di produzione, per garantire che gli standard di qualità siano visibili e verificabili in ogni fase.
5. Risparmio end-to-end: l'integrazione digitale dal primo all'ultimo anello della catena di fornitura consente di migliorare le previsioni, la gestione dello stock e le soluzioni logistiche. Ne conseguono minori rischi, meno spese e, soprattutto, clienti più soddisfatti.

Tecnologie di smart manufacturing

Aspetti cruciali quali la cybersecurity e l'integrazione strategica del business rientrano tutti nella sfera della trasformazione digitale. Di seguito vedremo tuttavia solo le tecnologie più importanti alla base delle pratiche di smart manufacturing.

• IoT/IIoT: quando dispositivi e macchine vengono attrezzati in modo da trasmettere e ricevere dati digitali, si dice che compongono una rete di IoT. I dati inviati dal dispositivo riferiscono in merito al suo stato e alla sua attività, mentre i dati inviati al dispositivo controllano e automatizzano le sue azioni e flussi di lavoro. La rete di Industrial IoT (IIoT) è al centro dello smart manufacturing in quanto comprende non solo gli asset connessi, ma anche i sistemi intelligenti e i processi automatizzati con cui sono integrati.
• AI/Machine Learning: i dati possono essere completi quanto si vuole, ma se non servono per raccontare una storia restano privi di significato. L'AI trasforma in realtà i dati della produzione attraverso l'analisi avanzata e la capacità intrinseca di gestire e combinare set di dati ampi ed eterogenei. Attrezzate con tutti questi dati, le imprese manifatturiere possono quindi applicare algoritmi di machine learning per far sì che i sistemi dicano loro ciò che vogliono sapere, e non solo su quanto accade in questo momento, ma anche su quanto si prevede che accada in futuro.
• Big Data: se l'AI e il machine learning spiegano lo "smart" dello smart manufacturing, i Big Data ne sono il carburante. I Big Data non si chiamano così solo perché sono voluminosi. Sono "grandi" perché grande è la loro varietà e complessità. Quando alimenti un sistema AI con imponenti set di dati di produzione complessi ed eterogenei, definisci l'ambito di cui ha bisogno per trarre conclusioni sempre più accurate e apprendere più rapidamente nel tempo.
• Robot autonomi: come già accennato, la robotica non è una novità nel settore manifatturiero. La svolta decisiva non si deve tanto alla capacità di automatizzare esternamente gli impianti, quanto alla capacità di tali asset connessi al cloud di sfruttare le tecnologie smart per automatizzarsi. Le fabbriche intelligenti dipendono dall'automazione autonoma per l'agilità e la velocità di cui hanno bisogno.
• Produzione additiva/ibrida: meglio conosciuta come stampa 3D, la produzione additiva incrementa resilienza e agilità. Un Boeing 747, per esempio, è composto da oltre sei milioni di parti, tutte che richiedono una sostituzione in tempi diversi. Piuttosto che cercare di immagazzinare tutte quelle parti, le stampanti 3D smart metal o plastiche possono accedere ai log di manutenzione e produrre le parti in base alle necessità, permettendo all’azienda di tenere un “inventario virtuale”.
• Cloud computing: la connettività cloud e il calcolo computerizzato offrono ai produttori la disponibilità on-demand di risorse di sistema quali dati IIoT, analisi e automazioni di processi, tutti su canali wireless come Wi-Fi o 5G. Grandi cloud possono essere gestiti a livello centrale, ma distribuiti in località regionali o globali.
• Connettività 5G: con il 5G, le aziende traggono vantaggi e benefici dalla connettività Internet cloud e li ottengono con meno latenza, velocità molto più elevate e capacità di scalabilità quasi illimitata.
• Edge computing: le fabbriche intelligenti di oggi devono il loro nome alla capacità di cambiare rotta velocemente e di reagire in tempo reale. Occorre tempo per inviare i dati raccolti in un luogo verso sistemi ospitati in un altro luogo fisico, e per le fabbriche intelligenti il tempo di inattività rappresenta una perdita. L'edge computing aiuta a portare il cervello (AI e analisi dei dati) nell'area di produzione e a eliminare i ritardi nella rete IoT.
• Simulazione/gemello digitale: un gemello digitale, o simulazione, viene creato come copia virtuale identica di una macchina o di un processo esistente nel mondo reale. Questo sistema permette ai team di produzione di testare nuovi modi di operare e di spingere i prototipi virtuali ai limiti assoluti, senza il costo e il rischio di danneggiare alcunché nella vita reale.
• Design for Manufacturing: non si tratta tanto di una tecnologia in sé quanto di una pratica interfunzionale che esiste per effetto della tecnologia. I principi del Design for Manufacturing consentono ai professionisti della Ricerca e Sviluppo di apprendere dai dati, dall'intero stabilimento e dalla base di clienti. Queste informazioni li aiutano a progettare prodotti vincenti su tutta la linea, ossia che soddisfano le richieste dei clienti in termini di qualità e personalizzazione, nonché a creare progetti più semplici, snelli e più veloci da produrre e personalizzare.

Produzione automatizzata vs. produzione autonoma

La produzione automatizzata non è una novità. Si riferisce semplicemente a dispositivi robotici che vengono programmati con il solo scopo di eseguire una specifica azione. Il più delle volte, questi compiti ripetitivi si svolgono di concerto con altre macchine ed esseri umani in un ambiente analogo a una catena di montaggio. L'automazione è essenziale per garantire la velocità e l'accuratezza necessarie per le produzioni in volumi elevati.

La produzione autonoma è sostanzialmente una forma di produzione automatizzata… dotata di cervello. Utilizzando le tecnologie dell'Industry 4.0 come l'AI e il machine learning, un sistema di smart manufacturing e i dispositivi IoT al suo interno catturano set di dati disparati come il feedback dei consumatori, informazioni di offerta e domanda, capacità delle macchine e qualsiasi altra informazione pertinente. Gli algoritmi dell'intelligenza artificiale e del machine learning possono quindi essere applicati a tali set di dati per generare, e attivare automaticamente, workflow e processi più efficienti e ottimizzati.

Esempi di smart manufacturing all'opera

Guarda come alcune delle aziende più innovative al mondo sfruttano soluzioni software per ottimizzare e snellire le operazioni di produzione e supply chain:

• Leonhart Group: visibilità, produttività e sicurezza attraverso soluzioni smart in cloud. Sistemi scalabili supportano la crescita e la capacità di risposta alle opportunità di business.
• A.M.P.E.R.E: processi automatizzati lungo l'intera supply chain e aggiornamenti in tempo reale su cambi e azioni permettono di eseguire rapidamente i calcoli dei prezzi e l'evasione degli ordini just-in-time.
• Geographe: trasparenza e dati in tempo reale si traducono in una migliore risposta alle esigenze dei clienti, in un'analisi predittiva più sicura e in supply chain e produzione ottimizzate.
• Yanmar Marine: l'automazione e la standardizzazione interaziendali facilitano la comunicazione e la visibilità nel business, creando i presupposti per una maggiore innovazione e produttività.
• Smart Press Shop: maggiore efficienza e resilienza della supply chain grazie a una produzione più smart e sostenibile di componenti per l'automotive.

Implementazione dello smart manufacturing: i passi successivi

Alcune aziende sono già a buon punto nel loro percorso di trasformazione digitale, integrando nelle loro aree operative una vasta gamma di tecnologie Industry 4.0. Altre si sono appena messe in viaggio o si chiedono ancora da dove dovrebbero iniziare.

La notizia confortante è che le migliori soluzioni di smart manufacturing ti vengono incontro ovunque ti trovi nel tuo percorso, sia all'inizio che in fase avanzata, con soluzioni standalone o di ERP in cloud con funzionalità incorporate.

Infine, prima di avviare questo processo, ricordati di includere l'asset più prezioso della tua attività manifatturiera: il personale. Metti in campo solide strategie di comunicazione e gestione del cambiamento per garantire che tutti i tuoi team siano entusiasti, opportunamente attrezzati e informati sugli stimolanti miglioramenti in arrivo.