L’evoluzione dei processi di produzione e le rivoluzioni industriali

1. L’era industriale, che iniziò in Inghil-
terra circa 200 anni fa e poi si estese
rapidamente negli Stati Uniti, in Giap-
pone e nei maggiori Paesi dell’Europa
continentale, si è evoluta attraversan-
do varie fasi di maturazione chiamate,
come sappiamo,‘rivoluzioni industriali’.
La prima rivoluzione industriale, che
iniziò alla fine del ‘700 con le macchi-
ne a energia idraulica e poi a vapore,
durò oltre un secolo.
La seconda rivoluzione industriale, a
cavallo tra ‘800 e ‘900, sfruttò la diffu-
sione dell’energia elettrica,del petrolio
e dei motori a combustione interna
per iniziare la produzione di massa
tramite le catene di montaggio di au-
tomezzi, elettrodomestici e altri pro-
dotti di grande serie.
La terza rivoluzione industriale, nei
primi Anni ’70, fu caratterizzata dall’u-
tilizzo dell’elettronica e dell’informatica
per controllare la produzione, in un
primo tempo a livello di singole mac-
chine a controllo digitale (macchine
utensili a controllo numerico, robot di
produzione), poi collegate nelle pri-
me celle di produzione automatizzate.
La strada verso l’automazione
Già nel 1974 fu concepito il primo
modello concettuale di fabbrica com-
pletamente automatizzata grazie a una
gerarchia di controlli automatici a loop
chiuso (fabbrica a luci spente), che già
delineava le principali caratteristiche
delle odierne smart factory (ovvero
fabbriche intelligenti), e fu coniato per
la prima volta il termine CIM nel libro
Computer Integrated Manufacturing
di Joseph Harrington, ma rimase let-
tera morta fino alla metà degli Anni
’80 poiché le tecnologie non erano
sufficientemente mature ed econo-
miche: gli operai lavoravano in molti
casi ancora meglio delle macchine e
i benefici in termini di riduzione dei
costi non erano sempre apprezzabili
vista proprio la scarsa resa di diversi
processi automatizzati.
Nella prima metà degli Anni ’90,
nell’ambito dei programmi Esprit (Eu-
ropean Strategic Program on Rese-
arch in Information Technology) del-
la Comunità Europea, fu sviluppata
l’architettura di riferimento CIMOSA
(CIM Open System Architecture) che
definiva i primi standard europei per
i sistemi CIM.
A partire dal 2012, quasi vent’anni
dopo, questo modello è stato ripreso
in Germania e denominato“Industrie
4.0”, adeguandolo alle nuove tecno-
logie e ai nuovi modelli di business, e
oggi che si sta estendendo anche ai
maggiori Paesi industrializzati di tutto
il mondo, in Italia dall’anno scorso, si
parla comunemente di ‘Industry 4.0’.
Questo modello descrive una fabbri-
ca intelligente e un modo di produrre
intelligente (smart manufacturing) ba-
sato su una rete integrata di sistemi
di produzione che comprende i se-
guenti elementi.
1. Un’automazione sempre più spinta
in tutti i campi di applicazione gra-
zie a sistemi sempre più intelligenti,
autonomi e in grado di apprendere
(machine learning).
2. L’utilizzo di nuovi sistemi di proto-
tipazione (stampa 3D) e di produ-
zione (AM) integrati con gli impianti
esistenti (CNC, robot) per con-
sentire maggiore agilità e flessibilità
nella produzione e quindi maggio-
re personalizzazione di massa dei
prodotti industriali.
3. Un elevato livello di interconnessio-
ne e comunicazione tra dispositivi e
sensori (RFID, M2M, IoT), tra com-
puter, tablet e smartphone (cloud
computing), tra uomini e macchine
(M2H, HMI), tra uomini e uomini
(H2H),attraverso reti private locali
o geografiche o tramite Internet
(IoE).
4. Sistemi di visione artificiale, realtà
aumentata e virtuale, simulazione
di processi.
5. Reti di sensori distribuiti nell’am-
biente (sensor cloud, smart dust),
nelle macchine e negli indumenti
(wearable computing),per acquisire
enormi quantità di dati (Big Data)
che consentono varie applicazioni
SMART MANUFACTURING, COME
CAMBIA IL MODO DI PRODURRE
L’EVOLUZIONE DEI PROCESSI DI PRODUZIONE E LE RIVOLUZIONI INDUSTRIALI
92 gennaio-febbraio 2017
Giancarlo Magnaghi
Consulente
g.magnaghi@studiomagnaghi.it
INDUSTRIA 4.0

2. come la manutenzione predittiva e
l’ottimizzazione dei processi pro-
duttivi e della qualità dei prodotti.
6. L’integrazione sempre più stretta tra
elettronica e meccanica per creare
macchine sempre più autonome
(veicoli a guida automatica, robot,
stampanti 3D) e complessi sistemi
cyberfisici (CPS).
7. L’integrazione tra sistemi gestiona-
li (ERP), sistemi di progettazione
(CAD,CAE,PLM,calcolo strutturale
e simulazione), sistemi di produzio-
ne (LMS, SFC, MES, MOM), sistemi
logistici (RFID),controlli di processo
(SCADA),sistemi di sicurezza logica
e fisica,sistemi di controllo ambien-
tale ed energetico (ESM, BMS), ov-
vero l’integrazione tra information
technology (IT), operation techno-
logy (OT) e automation technology
(AT). Questo comporta anche la
necessità di cambiamenti organiz-
zativi e di maggiore coordinamen-
to tra i responsabili delle diverse
funzioni aziendali (CIO,CTO,COO,
altri).
8. La connessione con il resto dell’a-
zienda, la supply chain e il mondo
esterno tramite cloud computing
e applicazioni Internet.
L’utilizzo coordinato di queste e altre
tecnologie abilitanti consente di rivolu-
zionare il funzionamento dell’industria
manifatturiera, ottimizzare i processi
e produrre in tempo reale e senza
sprechi (lean manufacturing).
La società di consulenza Roland Berger
prevede che lo smart manufacturing
genererà in Europa un fatturato di 500
miliardi di euro e 6 milioni di posti di
lavoro entro il 2030.
Industry 4.0 nell’information society
Industry 4.0 non è un fenomeno li-
mitato all’ambiente di produzione,
ma si colloca in uno scenario sociale,
economico e tecnologico molto più
complesso. Infatti, da alcuni anni, è in
atto a livello mondiale un processo di
modifica ed evoluzione dello stile di
vita delle persone (digital life style) e
del mondo economico/professionale
(digital business style) che ha trasfor-
mato il mondo nell’odierna ‘informa-
tion society’.
Una trasformazione guidata essenzial-
mente dalle componenti più innovative
dell’ICT – da internet ai social, dall’e-
commerce al digital marketing, dalla
mobility alla geolocalizzazione e poi
business intelligence, big data e intelli-
genza artificiale – che stanno portando
allo sviluppo di un ecosistema digitale
globale e che impone alle imprese la
tanto invocata ‘digital transformation’
indispensabile per mantenere la pro-
pria competitività sul mercato.
La Commissione Europea ha recen-
temente pubblicato i risultati 2016
dell’Indice di Digitalizzazione dell’E-
conomia e della Società (Desi) che
aggrega i risultati della ricerca nelle cin-
que macro-aree principali del mondo
digitale: connettività, capitale umano
e competenze digitali, uso di Internet,
integrazione delle tecnologie digitali
nei processi aziendali, servizi pubblici
digitali (e-government). L’Italia si po-
siziona solamente al 25° posto nella
classifica dei 28 Stati membri dell’UE,
e quelle che sono messe peggio sono
le PMI.Infatti,mentre le grandi aziende
hanno iniziato già da tempo il processo
di digitalizzazione, molte PMI non si
sono ancora mosse con sufficiente de-
terminazione, soprattutto per quanto
riguarda l’adozione di moderni sistemi
software. Questo gap costituisce un
elemento frenante per la realizzazio-
ne di fabbriche intelligenti in Italia nel
breve termine.
Il piano italiano Industria 4.0
Il piano del Governo italiano per l’In-
dustria 4.0 prevede 13 miliardi di euro
di incentivi fra il 2017 ed il 2020 per
sostenere le aziende italiane nel pro-
cesso di digitalizzazione e robotizza-
zione dei sistemi produttivi e stanzia
una consistente quantità di risorse
pubbliche allo scopo di “attivare in-
vestimenti innovativi con incentivi fi-
scali” (super-ammortamento e iper-
ammortamento) per l’acquisizione di
macchinari, sistemi e software basati
su ben determinate tecnologie abili-
tanti. L’obiettivo è quello di ridurre il
nostro gap tecnologico nei confronti
degli altri Paesi industrializzati.
93gennaio-febbraio 2017
INDUSTRIA 4.0
I NUOVI ACRONIMI DA CONOSCERE
Il tema Industria 4.0 che da quest’anno verrà trattato con questa nuova rubrica, arricchisce il linguaggio dell’ICT di molti
nuovi acronimi, che probabilmente non tutti conoscono. Ecco dunque una lista di quelli utilizzati in questo articolo.
AGV Automated Guided Vehicle
AM Additive Manufacturing
AR Augmented Reality
BMS Building Management System
CAD Computer Aiaded Design
CAE Computer Aided Engineering
CAM Computer Aided Manufacturing
CIM Computer Integrated Manufacturing
CIMOSA CIM Open System Architecture
CIO Chief Information Officer
CNC Computer Numerical Control
COO Chief Operation Officer
CPS Cyber Physical System
CSO Chief Security Officer
CTO Chief Technology Officer
DMCS Distributed Manufacturing
Control System
ESM Enterprise System Management
ERP Enterprise Resource Planning
FEM Finite Elements Analysis
FMS Flexible Manufacturing System
H2H Human-to-Human
HMI Human Machine Interface
IMS Infrastructure Management System
IoE Internet of Everything
IoT Internet of Things
IT Information Technology
LMS Line Management System
M2H Machine-to-Human
M2M Machine-to-Machine
MES Manufacturing Execution System
MOM Manufacturing Operation Management
MRP Material Requirements Planning
MRP2 Manufacturing Resource Planning
OT Operational Technology
PLC Programmable Logic Controller
PLM Product LifeCycle Management
PM Predictive Maintenance
RFID Radio Frequency Identification
SCADA Supervisory Control
and Data Acquisition
SCM Supply Chain Management
SFC Shop Floor Control
VR Virtual Reality