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  • 1. LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING Stato dell’arte e scenari a tendere. Ing. Andrea Bacchetti Università di Brescia - Centro di ricerca SCSM LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING Community Inf-Os
  • 2. AGENDA DIGITAL REVOLUTION ADDITIVE MANUFACTURING LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING LA NOSTRA RICERCA
  • 3. LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE  La prima avvenne con la sostituzione della fatica dell’uomo attraverso l’uso di macchine (Inghilterra, fine XVIII secolo)  La seconda con l’avvento della produzione di massa (USA, inizio XX secolo) Third Industrial Revolution now  Che la terza sia in corso e sia quella della MANIFATTURA DIGITALE? Parole chiave: • Rapidità • Trasversalità (settoriale, dimensionale) • Flessibilità / Personalizzazione Fonte: Angus Maddison, “Statistics on world population”, 2008 LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING
  • 4. DOVE È CERTAMENTE GIÀ IN CORSO La rivoluzione digitale ha già radicalmente trasformato interi settori di business: FINANZA Bancomat MEDIA Home Banking Sportello LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING IMAGING KODAK, dopo 131 anni di attività, ha dichiarato la bancarotta. La mancata ristrutturazione (inizio anni 2000) verso il formato digitale ha condotto l’azienda a subire il nuovo mercato, invece che (continuare a) essere un protagonista.
  • 5. QUINDI, È LECITO CHIEDERSI… La rivoluzione digitale ha già radicalmente trasformato interi settori di business: FINANZA MEDIA E’ IN CORSO ANCHE LA RIVOLUZIONE DEL MANIFATTURIERO E FORSE NON CE NE STIAMO ACCORGENDO? LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING IMAGING
  • 6. UN PRIMO INDIZIO Da dove arriva l’Internet of Things Mobile RTLS RFID …IoT’s roots can be traced back to the Massachusetts Institute of Technology (MIT), from work at the Auto-ID Center. Founded in 1999, this group was working in the field of networked radio frequency identification (RFID) and emerging sensing technologies.… The Internet of Things, Cisco, 2011 LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING
  • 7. SE I PRODOTTI SONO INTELLIGENTI… Portano le informazioni Raccolgono le informazioni Trasmettono le informazioni Il prodotto porta con sé l’informazione lungo la supply chain (manuale d’uso, disegni tecnici, garanzia, …) Il prodotto monitora sé stesso e l’ambiente grazie a tutti i sensori di cui è dotato (informazioni ambientali, informazioni d’utilizzo) Il prodotto modifica il proprio funzionamento e influenza l’ambiente circostante (interazione con altri dispositivi) LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING
  • 8. …LE FABBRICHE DIVENTANO INTELLIGENTI LOGISTICA - Posizionamento materiali e prodotti lungo la filiera - Verifica delle condizioni di trasporto dei prodotti PRODUZIONE - Verifica dei parametri di lavorazione - Monitoraggio dello stato della produzione - Tracciabilità del prodotto nelle filiera LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING SERVICE - Raccolta delle informazioni sull’uso dei prodotti - Monitoraggio delle prestazioni dei prodotti - Identificazione di politiche di manutenzione specifiche
  • 9. IL PROCESSO DI SERVITIZZAZIONE …creazione di valore attraverso l’aggiunta di servizi all’offerta di prodotti, all’interno di una consapevole ed esplicita service strategy in cui i servizi sono visti come una componente a valore aggiunto Crescenti pressioni competitive dei mercati Domanda stagnante Ridotte marginalità La letteratura scientifica, ricerche e casi di studio mostrano come l’estensione del business dei servizi possa garantire: • differenziazione dell’offerta LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING • vantaggi competitivi difficilmente imitabili • nuove fonti di profitto, stabili nel tempo
  • 10. IL CASO ROLLS-ROYCE • • • Strategia: aumentare il valore al cliente attraverso servizi innovativi abilitati dalla tecnologia (Total care) Abilitatori: capacità auto-diagnosi e interconnessione del prodotto Risultati: stabilizzazione del cash-flow, crescita dei profitti Livello strategico I dati sul funzionamento (prestazioni e condizioni) dei motori sono rilevati da sensori e inviati in tempo reale via satellite al centro operativo R-R in cui vengono elaborati con algoritmi avanzati che producono report contenenti segnalazioni poi interpretate dagli ingegneri R-R • • Introduzione di un business model innovativo: dalla vendita del motore alla vendita delle ore di utilizzo Shift dei rischi operativi verso il produttore (a beneficio di chi utilizza) Livello operativo 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Portafoglio Fatturato • • • Utile lordo LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING Ottimizzazione scheduling intervento Riduzione del MTTR / MTBF Efficacia/efficienza diagnosi
  • 11. UN SECONDO INDIZIO – AUGMENTED REALITY • …l'arricchimento della percezione sensoriale umana mediante informazioni, in genere manipolate e convogliate elettronicamente, che non sarebbero percepibili con i cinque sensi… • la persona continua a vivere la comune realtà fisica, ma usufruisce di informazioni aggiuntive o manipolate della realtà stessa • Applicazioni industriali: – Logistica di magazzino – Service LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING
  • 12. ALTRE TECNOLOGIE DIROMPENTI… Internet of things Additive manufacturing Nanotechnologies Artificial intelligence Augmented reality Energy storage LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING Advanced materials
  • 13. … IN GRADO DI INNOVARE IL BUSINESS INNOVAZIONE NELL’OUTPUT • Cambiare le cose che si fanno, per aggiungere funzionalità prima non esistenti, o conferire loro proprietà in precedenza impossibili. a. PRODOTTO • Cambiare il modo di costruire valore interagendo differentemente con i clienti. c. MODELLO DI BUSINESS • Cambiare il modo attraverso cui si fanno le cose, per farle in modo più efficiente, efficace, trasparente, collaborativo, … b. PROCESSO INNOVAZIONE NELL’ASSETTO ORGANIZZATIVO LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING
  • 14. BACK TO THE FUTURE? 1980 – 2000 • • • Produzione in serie Alta incidenza del costo del lavoro sul costo totale Necessità di ridurre l’impatto di questa voce di costo 2008 – 2015 • Progressiva saturazione del mercato • Aumento del costo del lavoro nei paesi in via di sviluppo • Aumento del costo di trasporto • Servitizzazione • Nuove tecnologie disponibili 2020 (??) …this will encourage makers to move some of the work back to rich countries, not least because new manufacturing techniques make it cheaper and faster to respond to changing local tastes. st “As mass production has migrated to developing Fonte: The Economist, Apriland2012 countries, European 21 US companies are forced to rapidly switch towards low volume production of more LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING innovative, customised and sustainable products with high added value” Mellor et al, IJPE, 2013
  • 15. AGENDA DIGITAL REVOLUTION ADDITIVE MANUFACTURING LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING LA NOSTRA RICERCA
  • 16. DI COSA STIAMO PARLANDO Definizione Applicazioni 3D PRINTING PROTOTIPAZIONE RAPIDA FREEFORM FABRICATION ADDITIVE FABRICATION COMPONENTI / PARTI DI RICAMBIO PRODOTTI COMPLESSI PERSONALIZZATI ADDITIVE MANUFACTURING Tecnologia brevettata nel 1980 da Chuck Hull, presidente di 3D Systems, maggiore produttore di questi dispositivi. Processo di unione di materiale per realizzare oggetti partendo da modelli virtuali 3D, solitamente depositando strati di materiale l’uno sull’altro. Processo opposto ai metodi di produzione sottrattivi. Wohlers Associates “Making things with a 3D printer changes the rules of Manufacturing’’ The Economist LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING
  • 17. ADDITIVE VS. SUBTRACTIVE MANUFACTURING MANIFATTURA CLASSICA - Qualsiasi tipo di profilo / angolazione / struttura interna realizzabile - Riduzione materiale di scarto - Idea => Modello 3D => prodotto - Profili e angolazioni difficili da realizzare - Più scarti non riutilizzabili immediatamente - Stadi intermedi di lavorazione e di finitura del prodotto MANIFATTURA DIGITALE LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING
  • 18. MODALITÀ DI STAMPA & MATERIALI Fused Deposition Modeling (FDP) • Materiale termoplastico fuso, layer by layer Digital Light Processing (DLP) • Polimero liquido indurito attraverso l’esposizione a fasci di luce DLP Stampa a getto d’inchiostro • Polvere (di gesso o resina) tramite un getto di legante • Consente stampe a colori ed è molto veloce Selective Laser Sintering (SLS) – Electron Beam Mealting (EBM) • Fusione selettiva di un mezzo stampato granulare (termoplastica, sabbia, vetro, metalli) sintetizzato/fuso tramite laser LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING
  • 19. STATO DELL’ARTE DEL MERCATO *attrezzature con prezzo superiore a 5.000 $. di vendita Installazioni nel mondo Numero di dispositivi professionali* venduti 2011: +5% di vendite rispetto al 2010 Trend palesemente positivo, ma su numeri (ad oggi) limitati - Fonte: Wohlers Report 2012 LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING 40% delle installazioni totali è negli USA In Europa si trova il 25% delle applicazioni industriali L’Italia è tra i paesi europei più attivi su questo fronte
  • 20. IMPATTO (POTENZIALE) SULLA MANIFATTURA OGGI La quota parte di prodotto finito realizzabile tramite Additive Manufacturing è del 24% del totale 2016 La quota parte di componenti realizzabili con stampanti 3D sarà del 50% % di componenti di prodotto finito realizzabili con la tecnologia dell’additive manufacturing “3D printing could become an increasingly common approach for highly complex, low-volume, highly customizable parts. We estimate that 3D printing LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING in economic impact per year by 2025” could generate $100 to $200 billion McKinsey, 2013 Fonte: Wohlers Report 2012
  • 21. CICLO DI VITA DELLE TECNOLOGIE EMERGENTI Gartner propone un andamento tipico delle aspettative riposte in una certa tecnologia, in funzione del tempo. Tendenzialmente si osservano almeno 3 macro fasi: sovra-entusiasmo, disillusione, realismo. DOVE STA OGGI L’ADDITIVE MANUFACTURING? Fonte: Gartner Inc.'s 2012 Hype Cycle for Emerging Technologies LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING
  • 22. CICLO DI VITA DELLE TECNOLOGIE EMERGENTI Posizionamento dell’additive manufacturing • • • • L’Additive Manufacturing si trova ora sul picco del ciclo di evoluzione delle tecnologie emergenti Argomento di moda, con ampi spazi sui mass media Le aspettative sono molto rilevanti e potenzialmente dirompenti, ma l’impatto sarà ridimensionato nei prossimi anni (disillusione) La tecnologia sarà matura nel medio-lungo periodo: 5-10 anni Fonte: Gartner Inc.'s 2012 Hype Cycle for Emerging Technologies LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING
  • 23. QUALI BENEFICI QUANDO? MATURITÀ BENEFICI Tra 2-5 anni Tra 5-10 anni • Business Model Innovation • Additive Manufacturing • • • • • BPO • Location Intelligence • Product Cost and Life Cycle Management • Supply Chain Management • • • • • • • • Customer Experience Management • Data Science Management • Design Thinking • E-Discovery • Exploiting Sensor Grids • Neurobusiness • Robostaffing Trasformativi Elevati >10 anni Business Analytics Cloud Business Mass Collaboration M-Commerce Micrometered Revenue Models Risk Management/GRC Traceability and Provenance • Innovation Management Business Process Management Managementless Organization Sustainability Management Talent Science • Augmented-Human Staffing • Mass Customization Moderati Matrice delle Priorità delle Tecnologie Emergenti, adattato da Gartner's 2012 Hype Cycle for Emerging Technologies LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING
  • 24. ATTUALI LIMITI DELLA TECNOLOGIA DIMENSIONE & VELOCITÀ DI STAMPA Limite dimensionale dei pezzi da realizzare in funzione della dimensione della stampante (e della velocità di stampa) COSTO Elevato costo dei materiali e delle stampanti MIX DI MATERIALI Limitate possibilità di utilizzare differenti materiali nello stesso processo di stampaggio STABILITÀ & FINITURA Mancata adesione del materiale negli strati inferiori (instabilità) e ridotta finitura superficiale “People often overestimate what will happen in the next two years and underestimate what will happen in ten” LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING Bill Gates
  • 25. IN OGNI CASO… ATTENZIONE! ‘’I forni a microonde saranno il futuro della cucina. Sostituiranno del tutto i sistemi di cottura tradizionali.’’ ‘’Le stampanti 3D arriveranno nel 2020 a realizzare più dell’80% di tutti i componenti dei prodotti in commercio.’’ Ad oggi i forni a microonde non hanno avuto l’impatto rivoluzionario atteso nel 1950. Non sono uno strumento sostitutivo dei sistemi di cottura, bensì sono complementari. LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING
  • 26. AGENDA DIGITAL REVOLUTION ADDITIVE MANUFACTURING LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING LA NOSTRA RICERCA
  • 27. PERCHÉ QUESTA RICERCA “A new digital revolution is coming, this time in fabrication.” Neil Gershenfeld INDIZI A SUPPORTO DELLA RIVOLUZIONE IN ESSERE • Diversi autori sostengono che sia in corso la terza rivoluzione industriale: “The Economist” ha pubblicato un intero numero su questo tema • Un numero sempre maggiore di applicazioni industriali di nuove tecnologie digitali a supporto dei processi “…now what is being programmed is the physical world rather than the virtual one...” Neil Gershenfeld MANCANZA DI EVIDENZE SCIENTIFICHE • La letteratura non offre (ad oggi) filoni di ricerca volti ad approfondire questo argomento • Pochi contributi affrontano il tema dell’impatto delle nuove tecnologie (digitali) sui processi aziendali, al più solo dal punto di vista tecnologico, tecnologia per tecnologia “As manufacturing goes digital is out of all recognition...” Paul Markillie LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING
  • 28. A QUALI DOMANDE VOGLIAMO RISPONDERE FACT FINDING 1. Quali conoscenze hanno di questi temi le imprese manifatturiere e provider IT? THEORY BUILDING 1. Quali sono le trasformazioni economiche e sociali che possono derivare dall’uso di queste tecnologie? 2. Quante e quali di esse si stanno muovendo, e come? 3. Quali sono i fattori abilitanti e quali quelli inibenti? 4. Che ricadute si possono osservare sui first movers, e quali svantaggi potrà subire chi resta indietro? 2. La manifattura digitale permetterà di riportare la produzione nei paesi sviluppati? 3. Quali scenari di crescita sono ipotizzabili nel medio-lungo periodo? LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING
  • 29. A CHI CI VOGLIAMO RIVOLGERE Manifatturiere... …di mediograndi dimensioni… …che producono (anche) in Italia Campione di interesse LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING
  • 30. QUESTIONARIO ON LINE Informazioni anagrafiche • Informazioni sull’azienda • Informazioni sul referente aziendale della ricerca x ogni tecnologia • Informazioni sul rispondente della singola sezione tecnologica • Interesse dell’azienda verso la tecnologia in esame Interesse verso • Aspettative verso la tecnologia e fattori inibenti tecnologia Progetti in corso / svolti • Descrizione progetti pianificati/in corso/svolti • Aree impattate e coinvolte • Principali risultati ottenuti rispetto alle aspettative • Investimento sostenuto LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING
  • 31. GRAZIE PER L’ATTENZIONE! Ing. Andrea Bacchetti Università di Brescia Via Branze, 38 – 25123 Brescia (030) 6595.213 andrea.bacchetti@ing.unibs.it LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING

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