SCENARI TECNOLOGICI PER   LEMILIA-ROMAGNA      INNOVAZIONE NEL      MANUFACTURING         DRAFT - Gennaio 2012
Questo lavoro è stato realizzato nell’ambito delle attività di ASTER per il supporto ecoordinamento della Rete Alta Tecnol...
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Sommario1   Executive summary ...............................................................................................
5.4.1         Tematiche identificate e Key Technologies                                                 85                ...
1 EXECUTIVE SUMMARYNell’ambito delle attività della Rete Alta Tecnologia della Regione Emilia-Romagna è statarealizzata l’...
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In questo documento ogni tecnologia è descritta in sé e per il contributo che offre all’azione infavore dei pillar individ...
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5. Mappatura delle relazioni tra i pillars e i megatrend rilevanti. Questa fase ha consentito di   analizzare i contenuti ...
L’articolazione di questo documento utilizza la stessa sequenza operativa. Nel capitolo 3 sonodescritti sinteticamente i m...
componente importante nella definizione delle strategie future e nelle politiche di innovazione, edhanno ricadute importan...
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DESCRIZIONE SINTETICA7. WIRELESS             SVILUPPO DELLE        Nel futuro la connettività sarà principalmenteINTELLING...
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3.2 IMPATTO DELLE AREE STRATEGICHE SUI MEGATRENDCome anticipato in introduzione, il primo passo nell’interpretazione dei M...
MEGATREND rilevanti per INNOVAZIONE NEL MANUFACTURING                                                        Pag. 18/109
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3.3 I MEGATREND PIU’ RILEVANTI PER L’AREA “INNOVAZIONE NEL              MANUFACTURING”Le seguenti nove tendenze sono state...
2. NUOVA COMPOSIZIONE GENERAZIONALE DELLA POPOLAZIONE                    In futuro si assisterà a modifiche importanti nel...
6. NUOVI MODELLI DI BUSINESSUna nuova generazione di modelli di business influenzerà il mercato e lo sviluppo tecnologico ...
8. INNOVATING TO ZERO                      L’innovazione di prodotti e processi sarà orientata alla riduzione (in prospett...
Con particolare riferimento alla competitività delle imprese europee, la Commissione Europea harecentemente (giugno 2011) ...
13. GLOBAL POWER GENERATION                 Nel 2020 metà dell’energia elettrica prodotta nel mondo proverrà dai paesi    ...
SFIDE                       TENDENZE              DOMINI                           IMPLICAZIONI PER LA PRODUZIONE E IL MAN...
4 ARTICOLAZIONE DELL’AREA STRATEGICA           4.1 PILLARS E TECNOLOGIEIl tema dell’innovazione dei sistemi produttivi e d...
Manufacturing sostenibile: tratta il tema dell’uso efficiente delle risorse (acqua, energia,       …) negli ambienti produ...
4.2     NUOVI MODELLI DI BUSINESS 6I nuovi modelli di business (o new business models) sonoindividuati tra i principali Me...
Sono diversi i soggetti interessati e coinvolti nel funzionamento dei nuovi modelli di business: leaziende costruttrici, g...
CHARACTERISTIC FEATURES               OPTIONS                                                                           Op...
Machine consiste nella comunicazione tra macchine, mezzi mobili ed esseri umani per lo scambiodi informazioni e dati al fi...
lungo per i costruttori, sul bisogno di individuare una “massa minima di utilizzatori”, esull’importanza del coordinamento...
Azienda                          Fonte                                  Business concept                                 “...
5 PILLARS DI INTERVENTO                          Pag. 35/109
5.1 MANUFACTURING AD ALTE PRESTAZIONILa realizzazione di sistemi di produzione ad alte prestazioni richiede impianti in gr...
(c) sulla gestione informatizzata/automatizzata della manutenzione (maintenance) delle macchinee degli impianti per ridurr...
affiancati da operatori istruiti ed ad alto valore aggiunto, in ambienti estremamente dinamici evariabili.Sistemi di produ...
produzione, dall’altro l’incremento della precisione e qualità del prodotto. Queste esigenzecontrastanti vengono limitate ...
lavorazioni a ridotto consumo energetico/impatto ambientale, produzione in ambienti a ridottolivello di contaminazione etc...
KT1.5 - STRUMENTI KNOWLEDGE-BASED PER L’AUTOAPPRENDIMENTOLe tecniche di rappresentazione della conoscenza, simboliche e ba...
Innovazione nel Manufacturing
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  1. 1. SCENARI TECNOLOGICI PER LEMILIA-ROMAGNA INNOVAZIONE NEL MANUFACTURING DRAFT - Gennaio 2012
  2. 2. Questo lavoro è stato realizzato nell’ambito delle attività di ASTER per il supporto ecoordinamento della Rete Alta Tecnologia della Regione Emilia-Romagna, da personale messo adisposizione dai soci del Consorzio e con la collaborazione di imprese regionali.Un sentito ringraziamento a tutti i membri dei gruppi di lavoro che hanno condiviso le propriecompetenze e si sono prestati alla sperimentazione di un metodo comune, primo passo per unareale integrazione e valorizzazione del contributo di tutti.Un grazie particolare alle imprese che volentieri hanno messo a disposizione gratuitamente ilproprio tempo per aiutarci a comprendere meglio i problemi della competizione e, in ultimaanalisi, per individuare modi migliori per supportarle nelle loro sfide quotidiane.Gruppo di lavoro ASTER:Leda Bologni - Coordinamento generaleTeresa Bagnoli e Daniela Sani - Green economyLeda Bologni - Innovazione nel manufacturingCecilia Maini e Nunzia Ciliberti - Tecnologie per la saluteLucia Mazzoni - La pervasività dell’ICT Pag. 2/109
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  4. 4. Sommario1 Executive summary ............................................................................................................. 62 Introduzione ....................................................................................................................... 83 Megatrend e Driver di Crescita 2010-14 ............................................................................ 12 3.1 Identificazione dei megatrend globali ........................................................................ 12 3.2 Impatto delle aree strategiche sui megatrend ........................................................... 17 3.3 I megatrend piu’ rilevanti per l’area “Innovazione nel manufacturing” .................... 204 Articolazione dell’area strategica ....................................................................................... 27 4.1 Pillars e Tecnologie ..................................................................................................... 27 4.2 Nuovi modelli di business ........................................................................................... 295 Pillars di intervento ........................................................................................................... 35 5.1 Manufacturing ad alte prestazioni ............................................................................. 36 5.1.1 Tematiche identificate e Key Technologies 37 5.1.2 Trend delle Key Technologies 42 5.1.3 Benchmarking con i pivot regionali 47 5.1.4 Bibliografia, sitografia e links a documenti 49 5.1.5 Gruppo di lavoro 49 5.1.6 Pivot Regionali 50 5.2 Manufacturing intelligente......................................................................................... 51 5.2.1 Tematiche identificate e Key Technologies 52 5.2.2 Trend delle Key Technologies 56 5.2.3 Benchmarking con i pivot regionali 63 5.2.4 Bibliografia, sitografia e link a documenti 65 5.2.5 Gruppo di lavoro 66 5.2.6 Pivot regionali 66 5.3 Manufacturing sostenibile ......................................................................................... 67 5.3.1 Tematiche identificate e Key Technologies 71 5.3.2 Trend delle Key Technologies 74 5.3.3 Benchmarking con i pivot regionali 80 5.3.4 Bibliografia, sitografia e links a documenti 81 5.3.5 Gruppo di lavoro 82 5.3.6 Pivot regionali 82 5.4 La progettazione del futuro ........................................................................................ 83 Pag. 4/109
  5. 5. 5.4.1 Tematiche identificate e Key Technologies 85 5.4.2 Trend delle Key Technologies 89 5.4.3 Benchmarking con i pivot regionali 90 5.4.4 Bibliografia, sitografia e links a documenti 92 5.4.5 Gruppo di lavoro 93 5.4.6 Pivot regionali 93 5.5 Materiali a funzionalità incrementata........................................................................ 94 5.5.1 Tematiche identificate e Key Technologies 94 5.5.2 Trend delle Key Technologies 99 5.5.3 Benchmarking con i pivot regionali 102 5.5.4 Bibliografia, sitografia e links a documenti 104 5.5.5 Gruppo di lavoro 105 5.5.6 Pivot regionali 1056 Conclusioni e raccomandazioni ........................................................................................ 106 Pag. 5/109
  6. 6. 1 EXECUTIVE SUMMARYNell’ambito delle attività della Rete Alta Tecnologia della Regione Emilia-Romagna è statarealizzata l’analisi degli scenari tecnologici relativi all’INNOVAZIONE NEL MANUFACTURING, unaarea di intervento particolarmente significativa per l’economia regionale, anche in una prospettivadi medio-lungo termine.In conformità con le tendenze emerse in ambito nazionale ed internazionale, sono stateindividuate cinque linee di intervento (o pillar) che caratterizzeranno il manufacturing delprossimo futuro: 1. Manufacturing ad alte prestazioni 2. Manufacturing intelligente 3. Manufacturing sostenibile 4. Progettazione del futuro 5. Materiali a funzionalità incrementataAd esse è stata associata una linea di azione trasversale che influenzerà la produzione nel suoinsieme: 0. Nuovi modelli di businessOgni pillar è stato esaminato per la sua capacità di risposta alle tendenze globali (Megatrend) delmercato che caratterizzeranno i prossimi anni.In particolare sono stati esaminati i seguenti 9 megatrend considerati particolarmente rilevanti perl’area di interesse:  Città e infrastrutture intelligenti  Nuova composizione generazionale della popolazione  Mondo virtuale  Nuovi modelli di business  Wireless intelligence and advancement in networks  Innovating to zero  Tecnologie innovative del futuro  Impresa del futuro, intelligente e verde  Global power generationPer ogni pillar considerato, tenendo presente i megatrend , sono state individuate le tecnologie (oi metodi) che possono supportare le imprese della regione nell’affrontare tali tendenze del Pag. 6/109
  7. 7. mercato. Ne sono risultate 44 tecnologie che possono ben rappresentare l’evoluzionedell’innovazione applicata alla produzione regionale. AD ALTE PRESTAZIONI MACCHINE E ROBOT AD ALTE PRESTAZIONI 1. MANUFACTURING SISTEMI DI PRODUZIONE RICONFIGURABILI NUOVE TECNOLOGIE DI MANIFATTURA CONTROLLO DELLA PRODUZIONE SISTEMI KNOWLEDGE BASED PER LAUTOAPPRENDIMENTO SISTEMI KNOWLEDGE-BASED PER LA PIANIFICAZIONE DI PROCESSO E-MAINTENANCE PROGNOSTICA SCHEDULAZIONE OTTIMALE DELLE RISORSE BUSINESS INTELLIGENCE E PROCESS MINING 2. MANUFACTURING TECNICHE DI SIMULAZIONE STRATEGICA INTELLIGENTE PIANIFICAZIONE E SUPERVISIONE DELLA PRODUZIONE DISTRIBUITA REATTIVITÀ E ADATTAMENTO AGLI EVENTI GESTIONE INTEGRATA DELLA LOGISTICA INTEROPERABILITÀ DEI SISTEMI INFORMATIVI STANDARD PER LA PROGRAMMAZIONE DEL CONTROLLO INNOVAZIONE NEL MANUFACTURING PIENA INTEGRAZIONE ICT DI FABBRICA IDENTIFICAZIONE E TRACCIAMENTO EFFICIENZA ENERGETICA MEDIANTE INCREMENTO DELLA STABILITÀ DEI PROCESSI. MANUFACTURING EFFICIENZA ENERGETICA NEI PROCESSI DI PRODUZIONE DI TIPO MECCANICO, TERMICO E CHIMICO SOSTENIBILE RISORSE IN CICLO CHIUSO – INTEGRAZIONE DELLE RISORSE NEL PROCESSO 3. GESTIONE LOSS-FREE DELLE INFRASTRUTTURE DEGLI IMPIANTI PRODUTTIVI METODI PER LA GESTIONE SOSTENIBILE DELL’ENERGIA E DEI MATERIALI RECUPERO E RICICLO DI ACQUA DI QUALITÀ ALIMENTARE NELLE INDUSTRIE CHE OPERANO LAVAGGI, COTTURE E RAFFREDDAMENTI 4. PROGETTAZIONE PROGETTAZIONE INTEGRATA DI CAMME ELETTRONICHE ALLEGGERIMENTO DI CINEMATISMI AD ELEVATA DINAMICA DEL FUTURO PROGETTAZIONE INTEGRATA DI CELLE FLESSIBILI DI LAVORAZIONE SIMULAZIONE REALISTICA DI LINEE DI PRODUZIONE E ASSEMBLAGGIO PROTOTIPAZIONE VIRTUALE CON APPROCCIO HARDWARE IN THE LOOP MESSA A PUNTO E COLLAUDO VIRTUALE IN AMBIENTE VIRTUALE 3D INTERATTIVO ADDESTRAMENTO TRAMITE SIMULAZIONE POLIMERI E RELATIVI COMPOSITI 5. MATERIALI A FUNZIONALITA CERAMICI SMART MATERIALS MATERIALI PER IL PACKAGING INCREMENTATA MEMBRANE PROCESSI FUSORI TRATTAMENTI TERMICI TRATTAMENTI DI MODIFICAZIONE SUPERFICIALE PROCESSI DI GIUNZIONE PROCESSI DI DEFORMAZIONE PLASTICA PROCESSI PRODUTTIVI DI POLIMERI/COMPOSITI/COMPONENTI SELEZIONE DEI MATERIALI, PREVISIONE E OTTIMIZZAZIONE DEL COMPORTAMENTO MECCANICO TECNICHE DI SIMULAZIONE DI PROCESSO Pag. 7/109
  8. 8. In questo documento ogni tecnologia è descritta in sé e per il contributo che offre all’azione infavore dei pillar individuati.Per ogni pillar è inoltre discusso il modo in cui tali tecnologie sono percepite da alcune impreseregionali particolarmente rappresentative della realtà economica locale, ed è mostrato l’impattodei Megatrend sul loro mercato di riferimento. SMART CITIES AND INFRASTRUCTURES GLOBAL POWER NEW GENERATIONS GENERATION FACTORY OF THE FUTURE: SMART E VIRTUAL WORLD GREEN INNOVATIVE TECHNOLOGIES OF THE NEW BUSINESS MODEL FUTURE WIRELESS INTELLIGENCE AND INNOVATING TO ZERO ADVANCEMENT IN NETWORKSSi rileva che nel valutare l’importanza dei Megatrend, le imprese pivot assegnano maggioreimportanza alle tendenze più strettamente legate alle tecnologie di produzione, piuttosto che allespecifiche di prodotto. E’ questa una conseguenza diretta dell’attuale sistema economicoregionale, costituito in larga parte da nodi della rete di creazione del valore, con la dominanza deirapporti cliente-fornitore sul controllo diretto delle specifiche di prodotto.Dal punto di vista dell’evoluzione del mercato è opportuno sottolineare che una maggiorefocalizzazione sul prodotto, per quanto intermedio, potrebbe supportare efficacementeriposizionamenti a seguito di situazioni di crisi nei rapporti di subfornitura.Pertanto, l’analisi attenta dei Megatrend, sviluppati nella prospettiva dell’utente finale (oconsumatore) sono di crescente importanza nell’individuazione di prodotti innovativi, nella cuicatena di produzione l’innovazione del manufacturing offrirà certamente suggerimenti edopportunità per una crescita verso settori/mercati in espansione.La corretta interpretazione dei Megatrend è certamente una misura efficace per evitare situazionicritiche nel medio lungo periodo. Pag. 8/109
  9. 9. 2 INTRODUZIONEA quasi dieci anni dal lancio della politica regionale per la ricerca e innovazione e dall’avvio dellaRete Alta Tecnologia, la Regione Emilia-Romagna e l’intera comunità regionale dell’innovazioneavvertono l’urgenza di delinearne lo sviluppo in un orizzonte di medio termine e di consolidarnel’azione in favore delle imprese, con lo scopo ultimo di rafforzarne la presenza sul mercato efacilitarne la sostenibilità.Con questo obiettivo, e secondo le direttive Regionali del 2010, è stata avviata un’attività didefinizione degli scenari tecnologici rilevanti per l’economia regionale, i cui esiti sono riportati inquesto documento. L’attività è stata coordinata da ASTER ed ha coinvolto l’intera comunitàdell’innovazione del territorio, i ricercatori e le imprese, applicando una metodologia di lavorostudiata appositamente per identificare da una parte le tendenze generali dei mercati per iprossimi 5-10 anni, e dall’altra lo stato dell’arte tecnico-scientifico in alcune aree di interesse,confrontandole con la situazione regionale per giungere a suggerimenti di traiettorie tecnologicheche potrebbero offrire interessanti possibilità di allargamento di mercati o di consolidamento diquelli esistenti.Le aree sulle quali si è concentrato l’interesse, anche su richiesta specifica dell’Amministrazioneregionale, sono state le seguenti:  Green economy  Innovazione nel manufacturing  Tecnologie per la salute  Pervasività dell’ICTEsse rivestono, per motivazioni diverse, una grande importanza per la Regione Emilia-Romagna eper esse è particolarmente utile identificare le tendenze tecnologiche che caratterizzeranno iprossimi anni. Tali tendenze possono contribuire alla costruzione di programmi di sviluppo dellesingole imprese e al consolidamento di conoscenze dei ricercatori che potranno essere in grado dioffrire nuove opportunità di sviluppo ai soggetti economici non solo regionali. Inoltre, essepotranno costituire ambiti di possibile intervento della politica regionale a sostegnodell’innovazione.E’ utile ricordare che l’intero impianto dell’attività è basato sull’assunto che la ricerca applicatapossa costituire la base della crescita competitiva di un territorio, e che essa debba essere favoritae sostenuta tenendo conto delle eccellenze e delle vocazioni territoriali ed utilizzando in modoefficace le tecniche del trasferimento di tecnologia valorizzando economicamente e socialmente irisultati della ricerca scientifica, in una ottica fortemente orientata all’open innovation. Pag. 9/109
  10. 10. Uno studio di prospettiva sulle tendenze tecnologiche considera dunque centrale il ruolo dellaricerca scientifica cogliendone spunti e traiettorie filtrate attraverso la sua “usabilità” a mediotermine, per fini economici e di mercato o sociali, e cogliendone vincoli ed opportunità.L’ambito di intervento di questo lavoro è quindi relativo all’identificazione delle tecnologie, delletecniche e dei metodi che potranno utilmente essere utilizzati a medio lungo termine dal sistemaeconomico e sociale della Regione Emilia-Romagna per incrementare la sua competitività, perrafforzare la sua posizione sui mercati con prodotti e processi più sostenibili, e per renderemigliore la vita dei suoi cittadini.I punti di snodo del metodo utilizzato sono la reale applicabilità nel contesto regionale delletecnologie proposte, confermata dalla presenza di imprese con ruolo-guida per posizione dimercato, autorevolezza e influenza sulla catena della subfornitura territoriale, e la loroadeguatezza rispetto alle grandi tendenze globali sociali e di mercato, con le quali tutti dovrannonei prossimi anni confrontarsi.Nella realizzazione del lavoro è stata utilizzata una metodologia concordata tra ASTER e daimembri della Rete Alta Tecnologia (imprese, università ed enti di ricerca) basata sulle seguentifasi: 1. Creazione di team di scenario 2. Acquisizione dei Megatrend globali sociali e di mercato 3. Mappatura delle relazioni tra i megatrend e le 4 aree strategiche. Questa fase ha permesso di operare una selezione dei megatrend di maggiore impatto per ogni area strategica 4. Identificazione di un numero limitato di linee di intervento specifiche per ogni area strategica, i PILLAR Pag. 10/109
  11. 11. 5. Mappatura delle relazioni tra i pillars e i megatrend rilevanti. Questa fase ha consentito di analizzare i contenuti dei pillars tenendo conto delle tendenze sulle quali essi possono avere influenza e dunque, in un certo senso, di ottenere i problemi generali ai quali essi possono offrire una valida soluzione.6. Identificazione delle tecnologie-chiave (o dei metodi-chiave) che potranno essere considerati per affrontare le tendenze rilevanti. Le tecnologie o i metodi potranno essere utilizzati per la realizzazione di nuovi prodotti, o per l’identificazione di nuovi processi che terranno conto dei trend generali e quindi potranno presentare maggiore attrattività per il mercato.7. Identificazione di imprese o, in generale, di soggetti che possono incrementare le performance della loro attività mediante l’utilizzo dei risultati della ricerca, con un ruolo di guida per il territorio, sia per la loro leadership di mercato che per la loro posizione sulla catena del valore, da considerare come pivot regionali.8. Analisi del grado di consapevolezza dei pivot regionali sulle tecnologie identificate e sul loro ruolo nell’evoluzione futura di medio periodo.9. Attivazione di un processo ricorsivo per aggiornare in permanenza gli scenari in base ai feedback o alle linee guida regionali. Pag. 11/109
  12. 12. L’articolazione di questo documento utilizza la stessa sequenza operativa. Nel capitolo 3 sonodescritti sinteticamente i megatrend generali utilizzati, viene analizzata la loro relazione con lequattro aree strategiche e, per quelli maggiormente rilevanti per l’area INNOVAZIONE NELMANUFACTURING viene proposta una descrizione più analitica, in cui vengono valorizzati gliaspetti di specifico interesse.Nel capitolo 4 viene presentata e discussa l’organizzazione per linee di tendenza specifiche opillars, e viene mostrata la connessione tra ciascuna di esse e i megatrend per l’identificazionedelle tecnologie e delle eventuali metodologie-chiave.Nel capitolo 5 ogni pillar viene esaminato in dettaglio attraverso l’analisi delle tecnologie-chiave,che considerano anche le opinioni dei pivot regionali.L’attività qui descritta è stata svolta nell’anno 2011 come parte del piano di attività integratoASTER-Rete Alta Tecnologia ed ha coinvolto gruppi di lavoro identificati in sede di Comitati diCoordinamento delle Piattaforme Tecnologiche Regionali per le aree strategiche sopra descritte. Aregime essa costituirà un’attività permanente del piano di attività annuale, e potrà prendere inconsiderazione sia linee di intervento aggiuntive sulle stesse aree strategiche che aree strategicheaggiuntive, adeguandosi così alle evoluzioni tecnologiche e di mercato, ed agli interessi specificidel territorio.3 MEGATREND E DRIVER DI CRESCITA 2010-14 3.1 IDENTIFICAZIONE DEI MEGATREND GLOBALII megatrend utilizzati nella realizzazione dell’attività sono quelli più recenti sviluppati sulla base diuna originale metodologia dalla società di consulenza FROST&SULLIVAN1, personalizzati edulteriormente definiti su commessa specifica per le esigenze e le aree di intervento di questolavoro2.I megatrend sono tendenze di sviluppo macroeconomico globale che hanno impatto sugli affari,sull’economia, sulla società, sulla cultura e in generale sulla vita delle persone e contribuiscono adcostruire una plausibile visione del mondo del futuro e la sua evoluzione.I megatrend hanno significati e importanza diversa a seconda delle diverse imprese, dei diversisettori e delle diverse culture. La loro analisi e le loro implicazioni nei casi specifici formano una1 www.frost.com2 Si noti che, in generale, ogni considerazione riguardante scenari evolutivi futuri deve essere trattata da esperti nelsettore con le debite cautele. Pag. 12/109
  13. 13. componente importante nella definizione delle strategie future e nelle politiche di innovazione, edhanno ricadute importanti sui nuovi prodotti e sui nuovi processi.I megatrend possono essere usati come base per l’assunzione di decisioni strategicheidentificandone gli influssi sulle varie funzioni aziendali, dal marketing, alla pianificazione R&S, allagestione delle risorse umane, ecc.L’identificazione dei megatrend avviene con il coinvolgimento di un gran numero di tecnici analistiesperti nei vari settori che operano in tutto il mondo con un metodo comune, basato su quattrostep:  Selezione di megatrend attraverso analisi macroeconomiche, interviste e attività di brainstorming  Generazione di uno scenario di fattori ed implicazioni per la società, per il mercato e per altri fattori chiave  Analisi dell’impatto di questo scenario su mercati specifici  Analisi di opportunità/vincoli per segmenti di mercato definiti, con suggerimenti per definizione/sviluppo di pianificazioni tecnologiche.Sulla base di questa metodologia sono stati identificati i seguenti 13 megatrend rilevanti per lanostra situazione territoriale: Pag. 13/109
  14. 14. DESCRIZIONE SINTETICA1. SMART CITIES AND CITTA’ E In futuro aumenteranno le concentrazioni abitativeINFRASTRUCTURES INFRASTRUTTURE e per esse sarà importante una gestione più INTELLIGENTI intelligente e sostenibile, in relazione alle reti energetiche, alla mobilità, agli edifici. L’efficienza energetica e le emissioni zero costituiranno la base per questa tendenza.2. NEW GENERATION NUOVA La maggioranza della popolazione giovane sarà COMPOSIZIONE concentrata in India e in Cina, l’Europa avrà il 20% GENERAZIONALE del totale mondiale di popolazione ultraottantenne DELLA e le donne aumenteranno la presenza nella finanza POPOLAZIONE e nel business.3. GEO-SOCIALIZATION GEO- Le interazioni fra individui e fra organizzazioni e le SOCIALIZZAZIONE possibilità di accesso a servizi saranno ripensate a partire dalle informazioni di localizzazione associate a dispositivi personali e pubblici4. SMART CLOUD CLOUD Nel futuro sarà possibile integrare cloud pubblici e INTELLIGENTE privati e allocare cloud “ad-hoc” secondo le esigenze delle imprese.5. VIRTUAL WORLD MONDO VIRTUALE Gli ambienti di simulazione saranno utilizzati in molti ambiti , ed in particolare nella difesa, nella medicina, nell’educazione, nella mobilità e nel business6. NEW BUSINESS MODEL NUOVI MODELLI DI I modelli di business evolveranno verso BUSINESS condivisione di risorse (infrastrutture, macchinari) e pagamenti orari per servizi e per uso. Pag. 14/109
  15. 15. DESCRIZIONE SINTETICA7. WIRELESS SVILUPPO DELLE Nel futuro la connettività sarà principalmenteINTELLINGENCE AND RETI E INTELLIGENZA wireless, aumenteranno i dispositivi disponibili, laADVANCEMENT IN WIRELESS loro interconnessione e la capacità di elaborazione.NETWORKS L’ulteriore sviluppo della banda in termini di ampiezza e disponibilità influenzerà nuove generazioni di applicazioni e servizi e l’intelligenza artificiale.8. INNOVATING TO ZERO INNOVATING TO L’innovazione di prodotti e processi sarà guidata ZERO dagli obiettivi resi radicali dalle esigenze sociali di ridurre a zero i difetti, le falle di sicurezza, gli errori, gli incidenti e le emissioni pericolose per l’ambiente e la salute dei cittadini.9. INNOVATIVE TECNOLOGIE Crescerà l’utilizzo di tecnologie oggi emergentiTECHNOLOGIES OF THE ABILITANTI DEL legate ai nanomateriali, all’elettronica flessibile, aiFUTURE FUTURO laser, ai materiali “intelligenti” e così via.10. E-MOBILITY MOBILITA’ L’uso di veicoli elettrici a 2 e 4 ruote aumenterà ELETTRICA irreversibilmente erodendo la quota della mobilità tradizionale e saranno necessarie la realizzazione di nuove infrastrutture e l’identificazione di nuove soluzioni tecnologiche.11. CURE & PREVENT IN CURA E Accanto allo sviluppo delle nuove terapie, il valoreHEALTHCARE PREVENZIONE sociale della salute ed del benessere delle persone NELLA SANITA’ aumenterà. I metodi di prevenzione e di cura dovranno considerarlo nell’ipotizzare le proprie traiettorie di sviluppo. Pag. 15/109
  16. 16. DESCRIZIONE SINTETICA12. FACTORY OF THE IMPRESA DEL Aumenterà l’utilizzo dell’automazione industriale, ilFUTURE: SMART AND FUTURO: ricorso a tecniche di intelligenza artificiale e robotGREEN INTELLIGENTE E intelligenti. La produzione sarà sempre più rapida, VERDE efficiente e sostenibile.13. GLOBAL POWER RETi Dİ Aumenterà la quota di produzione di energiaGENERATION GENERAZİONE Dİ elettrica da parte dei paesi emergenti, e la quota POTENZA ELETTRİCA proveniente da fonti rinnovabili. In particolare DİSTRİBUİTE nella gestone delle reti che oggi vedono luoghi di produzione concentrati e con alta potenza, si dovranno considerare immissioni puntiformi dalla periferia verso il centro, con un diagramma di produzione stocastico derivanti da condizioni meteorologiche e alternanza giorno-notte Pag. 16/109
  17. 17. 3.2 IMPATTO DELLE AREE STRATEGICHE SUI MEGATRENDCome anticipato in introduzione, il primo passo nell’interpretazione dei Megatrend generali conriferimento alle quattro aree strategiche ed alla situazione specifica della regione Emilia-Romagna,ha richiesto una analisi delle relazioni tra ogni area strategica e i 13 Megatrend, operando unaselezione di tipo qualitativo per identificare le più rilevanti e le maggiormente significative per ilterritorio regionale. Ne è risultata, per ogni area strategica, una selezione di tendenze che sonoparticolarmente di interesse, con influenze importanti sui mercati e sui prodotti del futuro. Su talitendenze si è concentrata l’attenzione del gruppo di lavoro in quanto importanti drivers dimercato a cui rispondere con opportune tecnologie/tecniche che sono quelle discusse neldocumento, e proposte come possibili soluzioni per affrontare le conseguenti sfide. Sulle tendenzeselezionate si sono anche intervistati i pivot regionali, allo scopo di comprenderne il grado diconsapevolezza e di importanza per il mercato di riferimento.Ne sono risultate quattro situazioni rappresentate qui di seguito, che mostrano, per ogni areastrategica analizzata, le tendenze maggiormente significative. MEGATREND rilevanti per GREEN ECONOMY Pag. 17/109
  18. 18. MEGATREND rilevanti per INNOVAZIONE NEL MANUFACTURING Pag. 18/109
  19. 19. MEGATREND rilevanti per TECNOLOGIE PER LA SALUTE MEGATREND rilevanti per PERVASIVITA’ DELL’ICT Pag. 19/109
  20. 20. 3.3 I MEGATREND PIU’ RILEVANTI PER L’AREA “INNOVAZIONE NEL MANUFACTURING”Le seguenti nove tendenze sono state considerate di particolare importanza per lo scenario“INNOVAZIONE NEL MANUFACTURING”.1. CITTA’ E INFRASTRUTTURE INTELLIGENTI2. NUOVA COMPOSIZIONE GENERAZIONALE DELLA POPOLAZIONE5. MONDO VIRTUALE6. NUOVI MODELLI DI BUSINESS7. WIRELESS INTELLIGENCE AND ADVANCEMENT IN NETWORKS8. INNOVATING TO ZERO9. TECNOLOGIE INNOVATIVE DEL FUTURO12. IMPRESA DEL FUTURO, INTELLIGENTE E VERDE13. GLOBAL POWER GENERATIONNel seguito esse vengono descritte con maggior dettaglio, dandone una visione non generale maspecificamente orientata ai temi della produzione.1. CITTA’ E INFRASTRUTTURE INTELLIGENTI Attualmente metà della ricchezza mondiale è concentrata in 25 città. Nel 2020 il 60% della popolazione vivrà in città, e aumenterà la concentrazione di popolazione attorno a pochi nuclei urbani, con la creazione di grandi agglomerati con molti milioni di abitanti (megacities). Questa è una tendenza generale, ma avrà un impatto maggiore nei paesi dell’area BRIC (Brasile, Russia,India e Cina). Attorno alle megacities si amplieranno aree geografiche suburbane molto ampie cheingloberanno altre città di medie dimensioni localizzate nelle vicinanze. Il concetto di città evolveràverso quello di network di città, con molti centri, in cui saranno localizzati servizi ad alto valoreaggiunto (finanza, negozi di lusso, unità abitative di soggetti con grande capacità di spesa). Nellecittà satellite dovranno essere localizzate infrastrutture di elevato livello. La presenza di imprese disubfornitura potrà aumentare il numero delle città satellite. L’efficienza del sistema di trasporti,soprattutto quelli pubblici che aumenteranno la loro importanza, diventerà centrale per ilbenessere degli abitanti, la logistica dei beni e dei servizi associati aumenterà la sua importanza, el’uso di reti energetiche intelligenti diventerà necessario per evitare un impatto troppo pesantesull’ambiente naturale. Pag. 20/109
  21. 21. 2. NUOVA COMPOSIZIONE GENERAZIONALE DELLA POPOLAZIONE In futuro si assisterà a modifiche importanti nella composizione generazionale della popolazione. Nel 2020 la quota di popolazione tra i 15 e i 34 anni, la cosiddetta generazione Y, sarà quasi il 35 % della popolazione e oltre il 60% di essi vivrà in India e Cina. Questa generazione avrà un impatto importante sui mercati e sulla tipologia di prodotti che avranno maggiormente successo. Essainfatti sarà nativamente digitale e sarà orientata verso prodotti fortemente personalizzati(individualizzati), con elevato contenuto tecnologico, permanentemente connessi, attentiall’impatto ambientale, con tempi di risposta rapidi. Allo stesso tempo, oltre il 15% dellapopolazione mondiale sarà composta da ultraottantenni (tale valore è in crescita esponenziale eraggiungerà il 20% nel 2050), ma questa percentuale salirà al 26% in Europa, dove quindiaumenterà l’importanza dei servizi alla persona, degli aspetti legati al benessere, del comfort, dellasemplicità di uso. Il marketing strategico dovrà considerare questa tendenza nel progettare nuoviprodotti per il mercato europeo. Inoltre, aumenterà il numero delle donne lavoratrici, anche inposizioni gerarchiche elevate. Esse dunque aumenteranno il loro potere sui mercati e ci sarannointere linee di prodotti dedicate in modo particolare a tali fasce di mercato. La composizione dellefamiglie si modificherà con pochi figli nati da genitori in età adulta e aumenteranno le famigliemono-parentali.5. MONDO VIRTUALE In futuro gli ambienti di simulazione avranno sempre maggiore rilevanza nei campi della difesa, della medicina, dell’educazione, nella mobilità e nel business. La simulazione 3D sarà molto utilizzata per interagire tra persone e per sperimentare situazioni. Il commercio elettronico evolverà verso i negozi virtuali in cui provare prodotti senza uscire da casa. La chirurgia virtuale consentiràl’esecuzione di operazioni da remoto e il training di personale senza richiederne la mobilità.Saranno incrementate le conferenze virtuali, così come i corsi di formazione. Ambienti virtualipotranno essere utilizzati per l’organizzazione di training su dispositivi e impianti di produzione.Mediante simulazioni sarà possibile effettuare da remoto assistenza per la manutenzioneprogrammata o straordinaria di impianti situati in zone remote, che è difficile e costosoraggiungere. L’utilizzo intensivo di interfacce touch consentirà di utilizzare agevolmente interazionigestuali ed intuitive per dispositivi di uso comune, oltre che per giochi e intrattenimento. Pag. 21/109
  22. 22. 6. NUOVI MODELLI DI BUSINESSUna nuova generazione di modelli di business influenzerà il mercato e lo sviluppo tecnologico con l’evoluzione verso modelli come personalizzazione, condivisione di risorse (infrastrutture, macchinari) e pagamenti orari per servizi e per uso, introducendo modalità di marketing completamente nuove. Il concetto di acquisto e proprietà si sposterà drasticamente verso il noleggio e l’utilizzo anche in campi quali i mezzi e gli impianti di produzione, che così potranno essere più facilmente saturati. Il pagamento per unità di utilizzo (ad esempio per Kmpercorsi, ore volate, telefonate effettuate, …) o la condivisione di utilizzo (il car sharing) potrannoessere applicati in campi sempre più ampi e diversificati, ad esempio nei mezzi di produzione,inserendo nuove dinamiche di relazione tra concorrenti e tra clienti e fornitori. Nuovi prodottipotranno essere appositamente studiati per nuovi segmenti di mercato, quali ad esempio iprodotti a basso costo e requisiti essenziali, o l’insieme prodotto+servizio (ad esempio impianti diproduzione, materiali di consumo e personale con adeguate competenze).7. WIRELESS INTELLIGENCE AND ADVANCEMENT IN NETWORKS Nel prossimo futuro le trasmissioni di segnali saranno sempre più decisamente realizzate attraverso tecniche wireless. Si stima che nel 2020 l’80% delle trasmissioni sarà di questo tipo ed integrata in una unica piattaforma IT. Questa situazione avrà implicazioni molto importanti per i cittadini. La tecnologia mobile 4G permetterà l’integrazione completa dei segnali in una unicapiattaforma, le tecnologie satellitari saranno disponibili per servizi a trasporto aereo, marittimo eterrestre, saranno disponibili reti cittadine, con hotspot localizzati in luoghi pubblici ed altri luoghidi interesse. La maggioranza delle autovetture sarà dotata di dispositivi per la guida satellitare, ingrado di affrontare in modo intelligente il traffico, mentre gli edifici integreranno sistemi dibuilding automation e le abitazioni e gli uffici potranno essere controllati e governati in modointelligente ed adattativo da dispositivi vari come laptop e Iphone. Sistemi di sorveglianza wirelesspermetteranno la gestione di eventi da parte di servizi di emergenza. La comunicazione Macchina-Macchina sarà sempre più di questo tipo, attraverso sensori wireless che permetteranno lamisurazione, il controllo e il comando di dispositivi e macchine, anche a livello di sistemi diproduzione, garantendo maggiore affidabilità e flessibilità. Questa tecnologia consentirà anche unpiù agevole monitoraggio nell’uso dell’energia e dunque anche considerevoli risparmi. Pag. 22/109
  23. 23. 8. INNOVATING TO ZERO L’innovazione di prodotti e processi sarà orientata alla riduzione (in prospettiva a zero) dei difetti, delle falle di sicurezza, degli errori, degli incidenti e delle emissioni pericolose per l’ambiente e la salute dei cittadini. Le tecniche di prevenzione e di gestione degli errori e dei difetti in produzione saranno migliorate, con lo scopo di ridurre le perdite di efficienza. Dovranno essere incrementate le performance degli impianti in termini di produttività riducendo ifermi per malfunzionamento attraverso l’utilizzo intensivo di tecniche di diagnostica, prognostica emanutenzione programmata. Sarà incrementato l’utilizzo di tecniche legate alla gestionedell’intero ciclo di vita dei prodotti, dall’utilizzo consapevole di materie prime a tecniche perfacilitare il riuso, la second-life, e lo smaltimento, correlate con la minimizzazione del loro totalcost. I consumi energetici dei sistemi di produzione dovranno essere ridotti, mediante l’utilizzo dimateriali innovativi più leggeri e resistenti, la riduzione delle perdite e il controllo intelligente delloro funzionamento. Dovranno essere ridotti gli sprechi di risorse, anche attraverso il riutilizzodegli scarti ed il recupero dei componenti economicamente interessanti. L’efficienza dei sistemi ditrasformazione dell’energia (motori, turbine, pompe, …) dovrà essere migliorata anche mediantel’uso di tecniche di simulazione con obiettivi di ottimizzazione. Dovranno essere utilizzati modellidi business che consentano una riduzione della logistica collegata alle merci (mercati km-zero).9. TECNOLOGIE INNOVATIVE DEL FUTURO Le tecnologie che modificheranno maggiormente i prodotti del futuro saranno:  Batterie e sistemi di accumulo di energia, più capienti, efficaci e leggere  Materiali intelligenti, sensibili all’ambiente circostante in grado di subire modifiche prevedibili  Tecnologie dell’Informazione “verdi”  Laser con migliori performance in termini di potenza e precisione  Biotecnologie bianche, basate su micro-organismi e catalizzatori biologici, per produzione di nuovi materiali e combustibili alternativi  Sistemi a guida autonoma equipaggiati con sensoristica sofisticata per usi civili e di primo soccorso oltre che militari  Integrazione 3D  Solar PV  Nanomateriali  Elettronica flessibile Pag. 23/109
  24. 24. Con particolare riferimento alla competitività delle imprese europee, la Commissione Europea harecentemente (giugno 2011) identificato le seguenti sei tecnologie abilitanti per nuovi prodotti delfuturo  Nanotecnologie  Micro e nano-elettronica  Biotecnologie industriali  Fotonica  Materiali avanzati  Sistemi avanzati di produzione12. IMPRESA DEL FUTURO, INTELLIGENTE E VERDE La fabbrica del futuro dovrà essere intelligente e verde, flessibile pur mantenendo elevata capacità produttiva, ad automazione incrementata e basata su sistemi di intelligenza artificiale. Dovranno essere utilizzati mezzi di produzione altamente riconfigurabili, con alta efficienza energetica e consumi bassi di potenza, per i quali la formazione potrà essere organizzata da remotocon strumento immersivi e con realtà aumentata. La logistica di fabbrica sarà basata su sistemi dimovimentazione autonoma controllati da sistemi di intelligenza artificiale in grado di ottimizzareconsumi e prestazioni. La manutenzione dei sistemi produttivi sarà basata su sistemi predittivi epotrà essere realizzata da remoto. I consumi energetici potranno essere ridotti anche grazie allosfruttamento dell’energia ottenuta da scarti e residui, e grazie all’uso di reti intelligenti didistribuzione in grado di minimizzare le emissioni nell’ambiente. La fabbrica del futuro saràampiamente sensorizzata al fine di controllarne in modo efficace situazioni ambientali, condizionioperative e livelli di produzione. I sensori utilizzati faranno sempre più ricorso a tecnologiewireless, che utilizzeranno reti locali ad alte prestazioni e semplificheranno i sistemi fisici. Lepotenze installate dovranno essere ridotte, e verrà incrementato l’utilizzo di motori a basso emedio voltaggio. In generale i tempi e i costi di produzione dovranno essere ridotti e si farà unutilizzo massiccio di tecniche di simulazione che potranno ridurre drasticamente i tempi disviluppo. Il consumo di acqua dovrà essere ridotto e i processi che ne fanno un uso significativo(ad esempio quelli alimentari) dovranno trovare tecnologie alternative e sistemi per il riciclo ed ilriuso. Grande attenzione sarà riservata alla sicurezza ed alla prevenzione di incidenti, in modoparticolare quelli che possono avere un negativo impatto sull’ambiente. Pag. 24/109
  25. 25. 13. GLOBAL POWER GENERATION Nel 2020 metà dell’energia elettrica prodotta nel mondo proverrà dai paesi emergenti. La quota proveniente dalle rinnovabili crescerà significativamente. Occorrerà dunque migliorare le tecnologie relative alla gestione di reti in generale ed elettriche in particolare alimentate dalle grandi centrali (come avviene attualmente), ma anche da centrali distribuite nella periferia e operantidirettamente in bassa tensione. Rilevante sarà la necessità di basarsi sui modelli stocastici diproduzione legati alla modulazione della produzione elettrica effettuata dagli agenti astronomici eatmosferici.Nel completare l’esame dei megatrend con impatto specifico sul manufacturing e sullaproduzione, può essere utile esaminare sinteticamente alcune considerazioni che derivano da unaprevisione proposta da F&S3.Secondo tale prospettiva, lo sviluppo del Manufacturing evolverà sulla base del modello 3C:Competizione, Collaborazione e Conformità come rappresentato nello schema che segue.3 Vision of the Future of Manufacturing and Production (Visi-MAP) Module-1, N7B5-10, dicembre 2010 Pag. 25/109
  26. 26. SFIDE TENDENZE DOMINI IMPLICAZIONI PER LA PRODUZIONE E IL MANUFACTURING Gestione della distribuzione e del trattamento dellacqua/dei Acqua rifiuti Efficienza nelluso Energia Mix di esplorazione, produzione e distribuzione di energia delle risorse Persone Gestione del capitale umanoCOMPETIZIONE Ambiente Pratiche per la produzione sostenibile e i cambiamenti climatici Eccellenza Eccellenza degli asset Efficienza real-time degli asset operativa Eccellenza del processo Innovazione di processo e differenziazione tecnologica Integrazione di fabbrica Produttività, qualità pianificata, time to market Integrazione Integrazione di eco-sistema Efficienza della subfornitura e costo del prodottoCOLLABORAZIONE Digital manufacturing, simulazione virtuale, virtual Visualizzazione del prodotto Visualizzazione commissioning Visualizzazione del processo Visibilità real-time del processo, gestione del ciclo di vita Rischi per le persone Riduzione dei Sistemi di sicurezza, cyber security, validazione e gestione dellaCONFORMITA’ Rischi per il processo rischi qualità Rischi tecnologiciConsiderando le implicazioni mostrate, ne derivano cinque tendenze aggregate per ogni sfida,specifiche per il tema manufacturing e produzione, mostrate sinteticamente negli schemi cheseguono. COMPETIZIONE COLLABORAZIONE CONFORMITA •Produzione sostenibile: adottare pratiche •Partnership per la mitigazione del rischio: •Gestione del rischio: considerare i rischi a innovative ed economiche che collaborare nellambito della catena di livello dellimpresa ed avviare strategie di permettano lutilizzo ottimale delle risorse subfornitura per condividere e mitigare i mitigazione e controllo dei rischi con continua riduzione dellimpronta di rischi •Sicurezza e controllo: unificare in un carbonio •Ottimizzazione e visibilità della supply- ambito unico la sicurezza e il controllo •Efficienza energetica ed operativa: chain: visibilità real-time sulle attività di •Continuità del business: focalizzare monitorare il consumoed il costo subfornitura per favorire i miglioramenti lattenzione sulla gestione delle situazioni energetico per aumentare la redditività e di processo di dissesto e con forte criticità lefficacia degli asset •Produzione digitale: avviare la •Sicurezza cibernetica: ridurre la •Produzione adattativa: rispondere convergenza delle fasi di progettazione, vulnerabilità dei sistemi informatizzati e velocemente ai cambiamenti del mercato ingegnerizzazione e produzione per la connessi •Ingegnerizzazione frugale: adottare riduzione dei costi •Strategia di migrazione: Focalizzare progettazione e pratiche di produzione •Simulazione e virtualizzazione: usare le lattenzione sulle tecnologie che frugali e nuovi prodotti innovativi, per tecniche della simulazione per il controllo massimizzano il ROI ridurre i rifiuti e produrre a costi minori del workflow pur rispettando le funzionalità desiderate •Gestione delle relazioni con i partners: dal mercato includere i partners nelle attività innvative •Innovazione verde dei processi: Usare e considerarli come clienti interni principi centrati sul processo con lobiettivo di ridurre limpronta di carbonio usando processi e materiali ambientalmente friendly. Pag. 26/109
  27. 27. 4 ARTICOLAZIONE DELL’AREA STRATEGICA 4.1 PILLARS E TECNOLOGIEIl tema dell’innovazione dei sistemi produttivi e del manufacturing è da tempo al centrodell’attenzione delle istituzioni coinvolte nella gestione delle opportunità scientifiche edeconomiche per un recupero di competitività del sistema economico sia nazionale che europeo. Ilmanufacturing, infatti, rappresenta il 21% del PIL europeo e il 20% dell’occupazione, con oltre 30milioni di posti di lavoro in 230.000 imprese, per la maggior parte Piccole e Medie. Inconsiderazione della grande importanza di questo ambito per l’Europa, la Commissione Europeaha avviato, come parte del Recovery Plan, una azione specifica sotto la forma di PPP (Public PrivatePartnership) dal titolo Fabbrica del Futuro (FoF, Factory of the Future)4. La CE ha inoltrecommissionato ad un High Level Expert Group formato da rappresentanti delle imprese europeeun’analisi per identificare le linee di azione più importanti nell’ambito dell’azione FoF 5. Ildocumento prodotto offre una visione molto interessante delle direzioni di intervento chepossono essere percorse per affrontare il tema della produzione del futuro, orientataessenzialmente ai seguenti temi:  Definizione di un nuovo modello europeo di sistemi di produzione basato su alte prestazioni, personalizzazione, attenzione all’ambiente, efficienza energetica, potenziale umano e creazione di conoscenza  Utilizzo di produzione ICT-based e di tecnologie innovative  Applicazione di metodi e processi per la produzione sostenibile.I suggerimenti contenuti nella road-map di FoF sono stati largamente utilizzati nella definizione deipillars attorno ai quali analizzare il tema dell’innovazione nella produzione. In particolare, il gruppodi lavoro ha selezionato le seguenti 5 aree (vedi figura sotto): Manufacturing ad alte prestazioni: è l’area che affronta il problema dell’ottimizzazione delle performance operative delle componenti e dei sistemi di produzione; Manufacturing intelligente: si affrontano i temi dell’utilizzo delle tecniche e degli strumenti ICT per una corretta interazione tra componenti sia interne che esterne all’impresa, inclusa l’automazione di fabbrica;4 http://ec.europa.eu/research/industrial_technologies/factories-of-the-future_en.html5 http://ec.europa.eu/research/industrial_technologies/pdf/ppp-factories-of-the-future-strategic-multiannual-roadmap-info-day_en.pdf Pag. 27/109
  28. 28. Manufacturing sostenibile: tratta il tema dell’uso efficiente delle risorse (acqua, energia, …) negli ambienti produttivi Progettazione del futuro: attenzione particolare viene dedicata alla fase di definizione di nuovi prodotti e nuove modalità di utilizzo corretto dei sistemi di produzione basate su sistemi di realtà aumentata Materiali a funzionalità incrementata: è l’area che affronta le opportunità offerte da nuovi materiali per aumentare le funzionalità dei prodotti e dei processi produttivi.A queste aree, si è aggiunta una sesta direzione di intervento che tratta i nuovi modelli di businessapplicati in modo particolare ai mezzi di produzione. Si tratta di un tema di interesse trasversalerispetto a tutti i contenuti qui proposti, e per tale motivo è stato trattato in modo differente daglialtri. Si veda il capitolo successivo per una descrizione dettagliata di questo argomento.Per ognuno dei cinque pillar identificati è stata effettuata una analisi specifica relativa alletecnologie ed ai metodi più promettenti per il nostro sistema regionale. Nella sezione 5 ogni pillarè descritto insieme alle relative tecnologie. Pag. 28/109
  29. 29. 4.2 NUOVI MODELLI DI BUSINESS 6I nuovi modelli di business (o new business models) sonoindividuati tra i principali Megatrend di sviluppo cheinfluenzeranno nei prossimi decenni l’intero scenario The Next Generation Businessmacro e micro economico e le stesse dinamiche sociali7. Models will redefine future business propositions andGianluca Marchi e Marina Vignola (2011) delineano il influence future technology andconcetto di Modello di Business come segue: “una storia product development. Theseche spiega come un’impresa funziona con business models will not onlyun’impostazione customer-based all’incrocio tra reshape the landscape of business environment and but alsocompetenze di imprese e bisogni dei clienti”, influence industry dynamics. Some“l’architettura finanziaria ed organizzativa di un business, of these evolving models are“un device che media tra sviluppo della tecnologia e Personalization, Car Sharing,“Paycreazione del valore economico”, “una rappresentazione by the Hour”7della logica di azione strategica di un’impresa nel crearee catturare valore e nelle interazioni con un ampio valuenetwork”. L’importante contributo di Shaefer et al.(2005) permette di individuare gli ingredienti essenziali per un new business model: le sceltestrategiche, le modalità di creazione del valore, le modalità di cattura del valore e le modalità direlazione con il value network (customers and co-creators).Nell’industria manifatturiera in generale e, più specificamente, nel settore dei beni strumentali, inuovi modelli di business servono per adattarsi all’ambiente competitivo attraverso: serviziaggiuntivi (ad alto valore aggiunto), integrazione/razionalizzazione della produzione, fornitura ditecnologie esclusive e/o complesse, alternative alla vendita tradizionale del bene, fornitura diservizi finanziari (es. leasing). I nuovi modelli di business spingono gli imprenditori, i partners e glistakeholders a competere in un’ottica di sistema. In generale un nuovo modello di businessconsiste nell’utilizzo di un bene strumentale sulla base di contratti alternativi alla vendita (es.noleggio con servizi, pay per use, pay per unit, pay per availability, wet leasing, vertical/P2Prenting, BOT – Build Operate Transfer, buyback …) a loro volta integrati da eventuali servizi ad altocontenuto di conoscenza e/o ad alto valore aggiunto per gli utilizzatori.6 Questa parte è la sintesi dei contributi di Gianluca Marchi e Marina Vignola dell’Università di Modena, di FrancescoTimpano dell’Università Cattolica di Piacenza e di Serena Costa, del Laboratorio MUSP di Piacenza.7 “Mega Trends: Pre-empt the future! Exploring new frontiers to grasp upcoming opportunities” – Frost & Sullivan -2010 Pag. 29/109
  30. 30. Sono diversi i soggetti interessati e coinvolti nel funzionamento dei nuovi modelli di business: leaziende costruttrici, gli utilizzatori finali, gli intermediari bancari e finanziari – specializzati nel riskmanagement e nella relativa contrattualistica, il personale di operation e di manutenzione, ilmanagement team ed eventuali società che si occupano di noleggio e/o leasing. Le soluzionitecnologiche che le imprese produttrici manifatturiere (Piccole, Medie o Grandi Imprese) potrannoadottare per operare efficacemente sul mercato competitivo globale attraverso modelli dibusiness alternativi fanno diretto riferimento alle tecniche di monitoraggio remoto(e-maintenance) e della riconfigurabilità e flessibilità del prodotto o della componente (modellimulticlient).Dunque i nuovi modelli di business, basati sull’efficace integrazione tra gli sviluppi della tecnologiaal servizio delle esigenze dei players del comparto (costruttori e utilizzatori) da un lato e glielementi contrattuali-organizzativi dall’altro, aumentano la dimensione del mercato (costruttori –noleggiatori - finanziatori - utilizzatori) e consentono di condividere e ripartire il rischioimprenditoriale tra gli attori in gioco. Il buon coordinamento e la corretta redistribuzione delpotere di mercato tra i diversi attori coinvolti offre loro un valore aggiunto aumentando così lacompetitività complessiva degli stessi. La business model innovation permette di:  diminuire il rischio d’impresa sfruttando strumenti contrattuali (leasing, affitto, servizio …) ed accordi organizzativi;  sfruttare l’esperienza e la capacità operativa di attori normalmente non coinvolti (o coinvolti marginalmente) nel settore manifatturiero;  garantire al costruttore un contatto con l’utilizzatore obiettivo;  fornire un valore aggiunto ad ogni stakeholder (es. conoscenza di nuovi mercati di sbocco, definizione e sperimentazione di nuove offerte commerciali ed operative).Si riporta uno strumento utile allo studio dei business concepts nel comparto manifatturiero dellemacchine utensili: la matrice è definita Morphological Box on product-service systems for themachine tools industry 8 e consente di definire una tassonomia relativa ai new business models.8 G. Lay et al. Service-based business concepts: A typology for business-to-business markets European ManagementJournal 27 (2009) Pag. 30/109
  31. 31. CHARACTERISTIC FEATURES OPTIONS Operating Third Party During phase of use Manufacturer Joint Customer (Leasing/Renting) VentureOwnership Operating Third Party After phase of use Manufacturer Joint Customer (Leasing/Renting) Venture Manufacturing Manufacturer Operating Joint Venture CustomerPersonnel Maintenance Manufacturer Operating Joint Venture Customer Manufacturer’s Establishment fence-to-fence to Customer’sLocation of operation establishment the customer establishment In parallel operation for multiple Operation for a singleSingle/multiple customer operation customers customer Pay for Pay forPayment model Pay per unit Fixed rate availability equipmentLa valutazione strategica che precede la sperimentazione e la divulgazione di modelli innovativi dibusiness si articola in ambito di scelte organizzative e di filiera e di scelte finanziarie – gestionali.Le scelte organizzative e di filiera hanno ad oggetto la declinazione del rapporto tra costruttore edutilizzatore del prodotto finale e le tecnologie di monitoraggio, manutenzione e riconfigurabilità.L’insieme delle relazioni che si sviluppano tra l’azienda costruttrice e l’organizzazione utilizzatricedel prodotto finale richiede che gli attori in gioco contemplino tre fondamentali componenti: lascelta relativa alla localizzazione dell’impianto (es. costruttore/fence-to-fence/utilizzatore), ilproduct-service system (PSS) che include gli aspetti sia di operation sia di management ed, infine,le modalità di utilizzo dell’impianto sotto il profilo organizzativo. Con riferimento alle componentianalizzate, a titolo di esempio si annoverano la tendenza allo svilupparsi di nuovi indicatori dicustomer satisfaction, al diffondersi del cosiddetto arbitrage seeker (le imprese usano a costidecrescenti gli asset non saturati di altre imprese) e all’accesso a tecnologie sviluppateesternamente (open innovation networks) tramite scouting interno o sistemi di brokeraggio.L’ambito tecnologico relativo alla gestione fisica del prodotto finale e alla sua manutenzioneinclude le seguenti componenti innovative: nuove modalità di controllo della produzioneattraverso tecniche di Monitoraggio Remoto (altresì detto Machine to Machine-M2M), tecniche dimanutenzione condition-based e manutenzione predittiva e, in ultima analisi, caratteristiche delprodotto capaci di stimolare le forme innovative di business (riconfigurabilità). Il Machine-to- Pag. 31/109
  32. 32. Machine consiste nella comunicazione tra macchine, mezzi mobili ed esseri umani per lo scambiodi informazioni e dati al fine di svolgere operazioni complesse senza lintervento umano. Si trattadell’insieme dei servizi, dei sistemi, delle tecnologie, del software e dellhardware che abilitanoquesta rete di comunicazioni. Le tecniche di manutenzione condition-based e di manutenzionepredittiva implicano che la pianificazione degli interventi sia basata sulla conoscenza reale eattuale dello stato di salute del sistema (grazie a monitoraggio della macchina) e a previsione deltempo di vita residuo effettivo (nel rispetto delle esigenze operative). I vantaggi del monitoraggioremoto e della manutenzione predittiva possono essere così riassunti: il controllo continuo sulfunzionamento della macchina o dell’impianto, la traccia dell’evoluzione storica delle prestazioni edella produzione, supervisione centralizzata, l’aumento dell’operatività dell’impianto grazie allariduzione dei fermo macchina indesiderati, la miglior gestione dei fermi pianificati, la riduzione deicosti di manutenzione e riparazione, il mantenimento delle prestazioni al di sopra delle sogliedesiderate e la possibile prevenzione di anomalie e guasti incipienti.Le scelte finanziarie e gestionali hanno a che vedere con la definizione delle opportune formecontrattuali e finanziarie. Dal punto di vista contrattuale, le parti in gioco devono saper individuareil contratto ideale alternativo alla compravendita tradizionale e che offra a ciascuno un valoreaggiunto aumentando la competitività complessiva degli stessi. Ecco alcuni esempi tra leinnumerevoli tipologie contrattuali legate ai modelli di business innovativi: pay per use, pay peravailability, pay per unit, prodotto in mano, wet leasing, noleggio con servizi. In particolare, treforme innovative contrattuali per lacquisizione della capacità produttiva sono state megliodefinite da Copani G. et al (2011)9 rispetto allo stato attuale dellarte:  Pay Per Part - PPP (gli utenti finali acquisiscono capacità produttiva come un servizio, pagando il proprietario delle macchine, cioè il costruttore di macchine o l’agente finanziario, sulla base del numero di pezzi prodotti);  Pay Per Use - PPU (il pagamento è basato sul tempo in cui l’utilizzatore utilizza le macchine, compresi i fermi per la manutenzione, riparazioni, ecc);  Pay for Availability - PFA (il pagamento è basato sul tempo effettivo di funzionamento delle macchine, senza considerare il tempo speso per la manutenzione o guasto).In generale, le dimensioni che stanno alla base della scelta della formacontrattuale si riferiscono a:valutazione del contratto di noleggio vs. new company; definizione dell’architettura contrattuale(leasing comprensivo di servizi e manutenzione), individuazione del modello di pagamento (adesempio basato sul coefficiente di utilizzo del bene). Dal punto di vista strettamente finanziario, èrichiesta un’opportuna gestione finanziaria basata sul ritorno degli investimenti relativamente più9 “New Financial Approaches for the Economic Sustainability in Manufacturing Industry” - Giacomo Copani, LorenzoMolinari Tosatti, Silvia Marvulli, René Groothedde, Derek Palethorpe Pag. 32/109
  33. 33. lungo per i costruttori, sul bisogno di individuare una “massa minima di utilizzatori”, esull’importanza del coordinamento tra domanda, offerta e disponibilità dellemacchine/componenti. La tecnologia finanziaria è costruita su alcuni pilastri: la riduzione delleasimmetrie informative tra il produttore, l’utilizzatore e il soggetto finanziatore attraverso lacorretta valutazione del rischio e della qualità della controparte, il ruolo degli intermediarifinanziari, e infine, gli strumenti di tecnica finanziaria. È evidente come le dimensioni inerenti lagestione finanziaria dei new business models siano connesse con gli aspetti legati alla naturacontrattuale. La riduzione delle asimmetrie informative può essere risolta mediante la stipulazionedi un opportuno contratto tra le parti o, alternativamente, per mezzo della costituzione di una newcompany, ossia di una nuova realtà imprenditoriale (società di scopo). Gli intermediari finanziarihanno il ruolo di farsi carico esclusivamente della parte finanziaria del rischio di mercato legatoalla business operation; il rischio di carattere operativo deve continuare a far capo agli altri attoriattivi nel settore manifatturiero. Tra gli strumenti di tecnica finanziaria rientra in modo prevalenteil leasing: dry lease, wet lease, leasing finanziario ed il leasing operativo. Il Catalogo di strumentifinanziari applicabili nel settore manifatturiero10, è una lista di possibilità di finanziamento che leaziende manifatturiere e i costruttori di macchine hanno a disposizione per acquisire capacitàproduttiva. Di seguito si propongono due tabelle riepilogative per due analisi di casi. Nella prima(Tabella A) si riportano i risultati di un lavoro di Lay G., Schroeter M., Biege S. che hanno analizzato17 casi europei di new business models, mentre nella seconda (Tabella B) si riportanosinteticamente le caratteristiche di alcuni casi specifici.Settore di prevalente Settori di sbocco PMI vs grandi imprese Assetto proprietarioapplicazione In 10 casi su 17 laMeccanica (6) proprietà della macchina Automotive, aerospace,Macchine utensili (4) rimane della società food, health, packaging, PMI 6 su 17Chimica, servizi industriali, costruttrice process industrystampi 3 casi con leasing bank 2 casi di joint venture Modelli di pagamentoUtilizzatori Personale Localizzazione impianto prevalenti Per l’operatività è misto Azienda costruttrice 3 (azienda costruttrice- casiTipicamente gli utilizzatori Rata fissa e pay per part azienda utilizzatrice), per la Azienda utilizzatrice 13sono singoli o pay per availability manutenzione è casi dell’azienda costruttrice Fence-to-fence 1 caso Tabella A1110 “New Financial Approaches for the Economic Sustainability in Manufacturing Industry” - Giacomo Copani, LorenzoMolinari Tosatti, Silvia Marvulli, René Groothedde, Derek Palethorpe11 “Service-based business concepts: A typology for business-to-business markets” Lay G. et al. European ManagementJournal 27 (2009) Pag. 33/109
  34. 34. Azienda Fonte Business concept “Organizing for solutions: Systems seller vs. systems integrator” – Industrial Marketing Management 36 (2007) 183-193. L’indagineAlstom Transport empirica è tratta dai risultati Systems seller e systems integrator ottenuti da un progetto di ricerca durante il periodo 2000-2003 e disponibile in Davies et al., 2001, 2003. Methodology for Product ServiceEDF Systems’, project European Product service systems Commission Controllo remoto: monitoraggio in real “New Business Models nel settore time, riconfigurazione dei parametri diCarpigiani – ALI Group delle macchine utensili”, MUSP, funzionamento, diagnostica, marzo 2011 aggiornamento del firmware “Giornata di studio sull’utilizzo di Sensoristica avanzata per il controllo sensori per il monitoraggio di remoto: Spindle Grow Sensor, PowerMARPOSS spa mandrini per fresatura e rettifica”, Monitoring Sensor, Acceleration Sensor, MUSP, giugno 2011 Temperature Monitoring Sensor Tabella B1212 Elaborazione degli autori Pag. 34/109
  35. 35. 5 PILLARS DI INTERVENTO Pag. 35/109
  36. 36. 5.1 MANUFACTURING AD ALTE PRESTAZIONILa realizzazione di sistemi di produzione ad alte prestazioni richiede impianti in grado di cambiareconfigurazione (riconfigurarsi) velocemente per essere competitivi, in termini di costi diproduzione, in un ampio intervallo di volumi di produzione, idealmente dal piccolo lotto aquantità realizzate, fino ad ora, con macchine dedicate (produzione in serie). Questo obiettivostrategico può essere realizzato utilizzando tecnologie flessibili e unità produttive modularifortemente integrate con tecnologie ICT. Inoltre, la gestione di questi impianti deve tendere allosviluppo di sistemi che riducano i tempi di lavorazione e di attesa delle macchine e migliorino lecapacità di esecuzione delle operazioni anche avvalendosi di dispositivi accessori che consentanouna rapida riconfigurazione del processo produttivo. Infine, l’aumento dell’efficienza e dellaqualità dei processi di produzione deve tener conto dei vantaggi che possono derivare dall’impiegodi materiali high-tech.In questo contesto, l’incremento delle prestazioni può essere ottenuto intervenendo(a) sulle componenti fisiche del sistema produttivo per renderlo nel suo complesso più facilmenteadattabile e riconfigurabile (sistemi di produzione adattativi e riconfigurabili),(b) sul sistema ICT che controlla il sistema produttivo con lo scopo di raggiungere una produzionedi alta qualità in percentuali elevate (produzione zero-difetti), Pag. 36/109
  37. 37. (c) sulla gestione informatizzata/automatizzata della manutenzione (maintenance) delle macchinee degli impianti per ridurre i tempi di fermo-macchina e/o la ridondanza degli impianti e sullacapacità di previsione di guasti.5.1.1 TEMATICHE IDENTIFICATE E KEY TECHNOLOGIESLe tematiche e le Key Technologies da implementare nei sistemi e modelli di produzione del futurosono state ricavate analizzando i trend del mercato, i nuovi modelli di business e le evoluzioni deiprodotti.Il manufacturing ad elevate prestazioni del futuro dovrà realizzare una notevole flessibilitàoperativa, gestendo lotti di dimensioni sempre minori sino al “one piece flow” ed effettuando fortipersonalizzazioni, ma anche garantire contemporaneamente la massima precisione e qualità(intesa anche come conformità a normative e legislazioni sempre più severe e complesse), di fattoottenibile solamente attraverso procedure e metodi di verifica metrologica con successiva autoottimizzazione adattativa dei cicli di lavoro.Pertanto, i processi produttivi tenderanno ad essere sempre più complessi e articolati. Da un lato iprocessi su grandi quantità (in cui, comunque, le dimensioni di lotto diminuiranno rispetto aglianni precedenti; si citano, come filiere regionali di riferimento, ceramico/piastrelle, alimentare,farmaceutico..) diverranno più complessi in termini di numero di operazioni/lavorazioni e,soprattutto, controllo ed ottimizzazione dinamica della qualità. Dall’altro (specialità puramenteemiliana romagnola) processi di alta qualità a personalizzazione totale in cui sarà richiesta estremaflessibilità su lotti ridottissimi con cicli produttivi articolati e riconfigurazione continua dilavorazioni e attrezzature. Le vere prestazioni di produttività saranno determinate dalle fasi diriattrezzaggio, riconfigurazione, ottimizzazione dinamica (online) dei parametri di lavoro sino allagenerazione automatica di cicli di lavoro personalizzati ed auto ottimizzati (e sempre diversi traloro).Tali trend evolutivi impongono di ripensare non solo le macchine, ma anche i processi completi(che includono in particolare operatori, training etc) e i modelli di business (BtO, AtO, CtO, masscustomization, mass personalization, catena collaborativa prodotto-processi di fornituranell’azienda olonico-virtuale). Nelle nuove macchine ed automazioni industriali si assisterà ad unincremento di funzionalità da implementare, nonché alla necessità di coordinare e pianificareazioni sinergiche e sequenze di operazioni / lavorazioni da sincronizzare per garantire la massimaproduttività. Estendendo il discorso all’intero sistema di produzione e modello di businessbisognerà inoltre valutare anche il contributo, determinante, dell’operatore, non solo in termini dimera produttività ma anche nel suo contributo abilitante di flessibilità e messa a punto estrema,attuato cooperando attivamente con macchine e robot. I sistemi di produzione del futurovedranno infatti, incrementare non solo la loro autonomia operativa ed intelligenza (anche grazieai temi “ICT enabled”), ma paradossalmente anche la necessità di cooperare, interagire e/o essere Pag. 37/109
  38. 38. affiancati da operatori istruiti ed ad alto valore aggiunto, in ambienti estremamente dinamici evariabili.Sistemi di produzione adattativi e riconfigurabiliKT1.1 - MACCHINE E ROBOT AD ALTE PRESTAZIONILa possibilità di utilizzare tecnologie ICT nel processo produttivo passa attraverso l’impiego dimacchine che possano essere messe in rete sia per trasmettere informazioni sul loro stato che perricevere le istruzioni operative da eseguire.In sintesi, la macchina nella fabbrica del “futuro”, scambiando informazioni in rete, deve essere ingrado di:  produrre famiglie di componenti diversi all’interno di uno stesso ciclo produttivo;  cambiare il proprio modus operandi (essere riconfigurata) per produrre differenti famiglie di componenti quando il ciclo produttivo cambia (e.g., nuovi prodotti richiesti dal mercato);  essere economicamente conveniente in un range di volumi di produzione molto variabile.Una macchina di questo tipo è per sua natura “general purpose” e con elevate caratteristichedinamiche, e può genericamente essere classificata come “robot industriale ad alte prestazioni”.La movimentazione di oggetti (utensili o semilavorati) può essere individuata come operazionebase che il robot industriale deve implementare. Pertanto, il raggiungimento di alte prestazioni èessenzialmente misurabile tramite i tempi/ciclo che la macchina è in grado di realizzarenell’esecuzione di queste movimentazioni.La riduzione significativa dei tempi/ciclo è l’obiettivo da raggiungere nella progettazione di un“robot industriale ad alte prestazioni”.La riduzione spinta dei tempi/ciclo richiede di combinare due filosofie progettuali: (i) semplificazione dell’architettura della macchina, (ii) alleggerimento spinto degli elementi della macchina e conseguente presa in considerazione della flessibilità degli stessi.Queste due filosofie convergono verso il concetto di “manipolatore sotto-attuato e/o a mobilitàridotta riconfigurabile”. Pertanto, l’individuazione sia di architetture idonee (sintesi funzionale)che di metodologie di progettazione (flexible multibody modelling) e controllo di questimanipolatori sta viepiù attraendo l’interesse di molti ricercatori ed è da ritenersi una tematica diinteresse strategico.Più in generale, le specifiche progettuali di macchine utensili e sistemi di produzione ad alteprestazioni comportano, da un lato, l’incremento delle velocità di lavorazione e dei volumi di Pag. 38/109
  39. 39. produzione, dall’altro l’incremento della precisione e qualità del prodotto. Queste esigenzecontrastanti vengono limitate da effetti dinamici e vibratori che, oltre ad impedire ilraggiungimento di elevate specifiche funzionali, possono provocare livelli eccessivi di rumorosità oessere causa di guasti e malfunzionamenti. Tali problematiche vanno affrontate tenendo contodelle influenze reciproche tra le eccitazioni presenti e le caratteristiche vibro-acustiche del sistemastesso, che nelle applicazioni industriali è di norma un sistema complesso ed altamente nonlineare. Risulta pertanto importante sviluppare ed introdurre in ambito industriale criteri emetodologie di progettazione per il contenimento delle vibrazioni, da impiegarsi lungo tuttal’attività di progettazione e che comportano opportune scelte progettuali sulla struttura dellamacchina, i materiali, gli azionamenti e le leggi di moto. Lo sviluppo di soluzioni progettualiinnovative in questo ambito comporta una metodologia basata su una stretta interazione trasimulazioni numeriche ed analisi sperimentali; in particolare l’impiego di modelli previsionaliopportunamente validati permette di ridurre tempi e costi di sviluppo del progetto.KT1.2 - SISTEMI DI PRODUZIONE RICONFIGURABILILa necessità di pervenire a modelli di produzione estremamente snelli e dinamici, in cui i prodottihanno elevati livelli di personalizzazione e qualità, ridotti tempi di consegna e cicli di vita incostante diminuzione (comunque molto minori di quello dei loro rispettivi sistemi di produzione),impone di rivalutare le prestazioni di macchine e linee di produzione esaltando soprattutto lacapacità di riconfigurarsi e di adattarsi a mutate condizioni operative.Pertanto, i sistemi di produzione riconfigurabili dovranno presentare evidenti e superioricaratteristiche di:  riattrezzaggio e riconfigurazione in tempi ridotti per garantire produzioni sempre più flessibili e snelle  ottimizzazione dinamica (online) dei parametri di lavoro sino alla generazione automatica di cicli di lavoro personalizzati ed auto ottimizzati (e sempre diversi tra loro) per garantire la massima personalizzazione di prodotto  qualità finale di realizzazione basata su controlli metrologici integrati (adaptive manufacturing) con annullamento adattivo degli errori.KT1.3 - NUOVE TECNOLOGIE DI MANIFATTURACi si rivolge alle tecniche di progettazione di processi di produzione innovativi e non convenzionali,sensibilmente diversi dallo stato dell’arte. Specifici metodi progettuali possono permettere diideare, validare ed ottimizzare nuove tipologie di lavorazione attualmente precluse, quali adesempio lavorazioni pesanti effettuate da robot attualmente non in grado di garantire adeguatarigidezza e precisione, lavorazioni con utensili non convenzionali e comunque alternativi allo statodell’arte, realizzazione di decori estetici o finiture di superiore qualità, sistemi di produzione e/o Pag. 39/109
  40. 40. lavorazioni a ridotto consumo energetico/impatto ambientale, produzione in ambienti a ridottolivello di contaminazione etc..Produzione zero difettiKT1.4 - CONTROLLO DI PRODUZIONEIl controllo di produzione è una funzione da applicare al processo produttivo nella sua completezzasia esso di tipo tradizionale che di tipo distribuito (più unità produttive che concorrono allarealizzazione di un unico prodotto). La realizzazione di questa funzione richiede che il sistemaproduttivo sia dotato di un monitoraggio esteso dell’avanzamento della produzione, della capacitàdi identificare e tracciare i prodotti, della funzione di misura e prevenzione dei rischi. Ciò è tantopiù difficile da realizzare quanto più i cicli produttivi sono brevi, i prodotti fortementepersonalizzati ed i lotti piccoli.Per il raggiungimento dell’obiettivo della ‘produzione zero-difetti’, è necessario  dotare i sistemi di controllo della produzione di dispositivi in grado di controllare la qualità del prodotto (sia sul prodotto finito sia eventualmente in fasi intermedie della lavorazione);  introdurre sistemi per il monitoraggio dei malfunzionamenti dei sistemi di produzione, responsabili dello scadimento della qualità del prodotto.Tali dispositivi permettono l’adozione di strategie di manutenzione predittiva (o su condizione)atte ad ottimizzare gli interventi di manutenzione, riducendone i costi, ad evitare l’immissione sulmercato di prodotti difettosi e a raccogliere informazioni per intervenire in tempo reale sullecause di scarsa qualità. Tutte queste azioni concorrono a ridurre il numero di pezzi non conformiidealmente a “zero”.I dispositivi per il controllo qualità e il monitoraggio dei malfunzionamenti sono costituiti daopportuni sensori non intrusivi, sistemi di acquisizione ed elaborazione dei dati secondo opportunialgoritmi in tempo reale, algoritmi decisionali buono/scarto o sano/guasto ed algoritmi didiagnostica per l’individuazione e la localizzazione dei difetti.Spesso le aziende manifatturiere evidenziano la problematica del riconoscimento automatico dipezzi difettosi in catene di produzione industriali. In questo ambito, il riconoscimento automatico,a partire da immagini, e la classificazione automatica sono due tecnologie rilevanti per tutte leaziende che si trovano ad affrontare problematiche legate alla visione artificiale e identificazioneautomatica, anche mediante tecniche di classificazione, di pezzi difettosi. Le tecnologie sono poiparticolarmente rilevanti per garantire la competitività delle aziende metalmeccaniche cheproducono macchinari per fabbricazione industriale. Pag. 40/109
  41. 41. KT1.5 - STRUMENTI KNOWLEDGE-BASED PER L’AUTOAPPRENDIMENTOLe tecniche di rappresentazione della conoscenza, simboliche e basate su regole, possono esseredi ausilio alla formalizzazione di conoscenza, sia a fini di addestramento e formazione di personaleche per la manutenzione delle macchine. In questo ambito, i settori applicativi sono diversi. Le regole simboliche possono, ad esempio,essere apprese a partire da basi di dati disponibili con tecniche di apprendimento automaticotipiche dell’Intelligenza Artificiale.Dotare i sistemi di produzione di capacità di autoapprendimento li rende capaci di classificare tuttigli eventi “anomali” che si verificano durante la vita dell’impianto e di riconoscere situazionicritiche, identificate in base ai dati storici raccolti. La disponibilità di queste informazioni su di unsupporto fisico (memoria del sistema di elaborazione dati) rende il know-how aziendaleindipendente dal turn-over del personale con ovvi benefici sulla qualità dei prodotti.Esemplificando, il sapere aziendale si separa sempre più dal sapere dei singoli che operanoall’interno dell’azienda.KT1.6 - STRUMENTI KNOWLEDGE-BASED PER LA PIANIFICAZIONE DI PROCESSOLa disponibilità del modello dei processi secondo cui opera l’azienda diventa sempre piùstrategico per le aziende e le organizzazioni regionali. Tale modello può essere utilizzato comebase per un sistema “regolatorio” dell’operatività aziendale.In questo contesto, trovano impiego tecniche formali di rappresentazione del modello e tecnichedi ragionamento automatico per la sua attuazione. Utilizzando queste tecniche,il modello puòanche essere appreso automaticamente a partire da databases che riportano le attività svolte inazienda, con le tecnologie tipiche della Business Intelligence e del Process Mining. La rappresentazione formale del modello può poi essere utilizzata per ottimizzare luso dellerisorse o i tempi di produzione, mediante tecnologie di constraint processing.MaintenanceKT1.7 - E-MAINTENANCENegli ultimi anni, le tecnologie ICT sono state pesantemente applicate nell’automazione deiprocessi industriali, portando a significativi miglioramenti di ogni fase del processo produttivo(Chryssolouris et al., 2009). In questo contesto, una delle applicazioni più importanti dell’ICT èsicuramente quella rappresentata dall’e-maintenance.Si tratta di un concetto recentemente emerso nel processo di “digitalizzazione” degli impiantimanifatturieri che fa riferimento all’integrazione dell’ICT nel processo di manutenzione, al fine di Pag. 41/109

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