Industria 4.0

Che cos’è l’industria 4.0?

L’industria 4.0 (o quarta rivoluzione industriale) è l’automazione dei tradizionali processi produttivi e industriali mediante l’utilizzo di tecnologie come l’IoT industriale, l’analisi di Big Data, l’intelligenza artificiale, la robotica e i sistemi autonomi. L’industria 4.0 punta a:

  • Aumentare la capacità, la produttività e l’efficienza di produzione
  • Consentire una produzione flessibile e incentrata sul cliente
  • Ridurre i costi operativi e di manutenzione
Le quattro rivoluzioni industriali

Il termine industria 4.0, una continuazione delle prime tre rivoluzioni industriali, fu introdotto per la prima volta nel 2012 dal Gruppo di lavoro dedicato all’industria 4.0, che presentò al governo federale tedesco una serie di suggerimenti per l’implementazione dell’industria 4.0 al fine di promuovere l’informatizzazione della produzione. Sei gruppi di lavoro, composti da esperti provenienti da aziende, associazioni, comitati aziendali e università, stanno sviluppando concetti, soluzioni e suggerimenti pre-competitivi in aree quali la standardizzazione, la sicurezza IT e la dimensione economica, legale e sociale. I termini correlati sono produzione intelligente, fabbrica intelligente e fabbrica del futuro.

Perché l’industria 4.0?

L’industria 4.0 promette di aumentare la connettività produttiva tra le macchine e tra macchina e uomo sia nel mondo fisico che in quello virtuale attraverso OPC UA. OPC UA aiuta ad affrontare la sfida dell’interoperabilità, essendo il protocollo di comunicazione che collega i sistemi IT (ERP, CRM, etc.) e i sistemi OT (PLC, SCADA, IoT industriale, ecc.). L’industria 4.0, inoltre, consente di prendere decisioni ottimali attraverso l’adozione di approcci basati sui dati come l’analisi statistica, l’analisi predittiva, l’IA, il Machine Learning e il Deep Learning.

I potenziali vantaggi dell’industria 4.0 variano a seconda dell’organizzazione.

Produttori di attrezzature originali (OEM)

Spesso gli OEM creano dei modelli durante la progettazione di attrezzature di produzione. L’IoT industriale consente di trasformare questi modelli in gemelli digitali delle macchine operative al fine di ottimizzare le prestazioni delle macchine in determinati stati e condizioni di esercizio. Gli OEM possono inoltre fornire la manutenzione predittiva come servizio a valore aggiunto agli operatori di fabbrica per aumentare l’affidabilità, la disponibilità e la manutenibilità (RAM) delle attrezzature. Allo stesso tempo, gli OEM potrebbero anche essere in grado di ottenere un feedback sulle prestazioni delle attrezzature sul campo per un futuro miglioramento della progettazione.

Integratori di sistemi

Gli integratori di sistemi aiutano gli operatori di fabbrica a stabilire interconnessioni tra le attrezzature di produzione, eseguire l’integrazione dei sistemi, fornire prestazioni a livello di fabbrica e consentire la visibilità e l’analisi dell’intero processo attraverso un’infrastruttura basata sul Cloud oppure on-premise. Gli integratori di sistemi potrebbero anche sviluppare gemelli digitali dell’intero processo in fabbrica per consentire il commissioning virtuale della fabbrica stessa. In questo modo le prestazioni della fabbrica possono essere convalidate e ottimizzate anche prima del completamento della costruzione della fabbrica fisica e dell’installazione delle attrezzature.

Operatori di fabbrica

Gli operatori di fabbrica desiderano che la fabbrica lavori sempre a un livello ottimale di efficienza, alla massima produttività e ai più bassi costi operativi e di manutenzione, realizzando allo stesso tempo prodotti che soddisfino i requisiti dei clienti in termini di caratteristiche, qualità, velocità e costi. I vantaggi dell’industria 4.0 per gli operatori di fabbrica (inclusi gli OEM con le proprie fabbriche) possono essere classificati nelle quattro aree seguenti:

Produzione flessibile

Adattati facilmente alle variazioni in termini di tipo e quantità del prodotto in produzione.

Produzione flessibile, in cui è possibile assemblare modelli di automobili diversi utilizzando la stessa linea di produzione.

Personalizzazione di massa

Combina la flessibilità e la personalizzazione dei prodotti su misura con i bassi costi unitari associati alla produzione di massa.

Workflow della personalizzazione di massa.

Workflow della personalizzazione di massa.

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Ottimizzazione delle prestazioni operative

Utilizza i dati dei sensori, i gemelli digitali, l’analisi statistica, il Machine Learning e gli algoritmi di IA per individuare e prevenire le inefficienze di processo.

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Affidabilità, disponibilità e manutenibilità (RAM)

Utilizza la manutenzione predittiva e la manutenzione prescrittiva per ridurre i costi O&M (operativi e di manutenzione) e l’impatto dei guasti delle macchine o delle interruzioni dei processi.

Evoluzione delle strategie di manutenzione.

Evoluzione delle strategie di manutenzione.

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I vantaggi che l’industria 4.0 può offrire diventeranno maggiori con l’avanzare della tecnologia. Ad esempio, quando la tecnologia 5G diventerà più realizzabile e pratica, gli operatori di fabbrica potranno prendere decisioni migliori basate su dati più veloci e in tempo reale. Potranno inoltre applicare la realtà virtuale (VR) e la realtà aumentata (AR) nelle loro attività di esercizio, manutenzione e formazione per aumentare ulteriormente la produttività e l’efficienza. Allo stesso modo, gli OEM e gli integratori di sistemi potranno utilizzare la VR/AR per generare più servizi a valore aggiunto per gli operatori di fabbrica e aiutarsi nella progettazione, nella simulazione e nel commissioning dei prodotti.


L’industria 4.0 con MATLAB e Simulink

L’industria 4.0 è un insieme di tecnologie che interagiscono per offrire ai produttori un futuro sostenibile e redditizio. È un viaggio volto alla trasformazione digitale che richiede lungimiranza, impegno e creazione di valore lungo il percorso. Ogni organizzazione è diversa e lo sarà pertanto anche il viaggio.

Scopri di più su come MATLAB e Simulink possono aiutarti ad affrontare la quarta rivoluzione industriale e a generare valore per la tua trasformazione digitale.

Aumento della connettività

  • Industrial Communication Toolbox: lettura, scrittura e registrazione di dati OPC dai dispositivi, come i sistemi di controllo distribuiti, SCADA e PLC
  • Internet of Things: collegamento di dispositivi embedded ad Internet e recupero di informazioni dai dati

Aumento dell’automazione

Decisioni basate sui dati

  • Data Science: studio dei dati, costruzione di modelli di Machine Learning ed elaborazione di analisi predittive
  • Analisi predittiva: uso di dati storici per prevedere eventi futuri
  • Machine Learning: addestramento di modelli, regolazione di parametri e distribuzione di applicazioni
  • Intelligenza artificiale: simulazione del comportamento umano intelligente per percepire l’ambiente, capirne il comportamento e agire

Trasformazione digitale

Vedere anche: industrial automation and machinery, IoT, predictive maintenance