Tecnologia e innovazione verso la produzione flessibile

Dai tradizionali sistemi manifatturieri alla Smart Factory, l’automatizzazione dei processi produttivi ha apportato significativi miglioramenti all’offerta industriale. Con sprechi e malfunzionamenti ridotti, ci si concentra sull’efficienza della produzione, utilizzando le risorse disponibili e promuovono la flessibilità, puntando a qualità, personalizzazione del prodotto, rapidità nelle consegne.

L’incremento della redditività attraverso la riduzione dei costi e degli investimenti in scorte, la prevenzione dei difetti del prodotto, restano obiettivi primari delle imprese attraverso il tempo. In un mercato sempre più esigente, il prodotto deve sicuro, affidabile e realizzato in impianti poco inquinanti e in cui siano tutelate sicurezza e la salute. All’impresa inoltre, per essere competitiva, si richiede di evadere tempestivamente gli ordini, garantire al cliente l’assistenza post-vendita e interventi di manutenzione.

Se si guarda all’evoluzione dai tradizionali sistemi manifatturieri all’attuale Smart factory, emerge chiaramente come l’automatizzazione dei processi produttivi abbia apportato significativi miglioramenti all’offerta industriale. Con sprechi e malfunzionamenti ridotti, ci si concentra sull’efficienza della produzione, con processi che utilizzano le risorse disponibili e promuovono la diversificazione, la flessibilità, puntando a qualità, personalizzazione del prodotto, rapidità nelle consegne.

Negli anni, tecnologia e innovazione hanno reso le imprese sempre più elastiche e flessibili. Esemplare in questo senso l’automazione nei processi produttivi, passata da un ruolo piuttosto marginale, circoscritto a operazioni ripetitive per arrivare, in ambito Industria 4.0, ad essere protagonista di lavorazioni più complesse che ponevano nuova enfasi sulla specializzazione, qualificazione e flessibilità dei lavoratori.

In principio erano gli FMS (Flexible Manufactoring Systems)

I sistemi di automazione flessibili, fin dagli anni Settanta in grado di compiere lavorazioni diverse su uno stesso tipo di prodotti, consentono di ampliare la gamma di prodotti realizzabili, variare rapidamente ed economicamente la quantità di produzione, ottenere prodotti qualitativamente più alti e adattare il prodotto a particolari esigenze del cliente.

Soprattutto al variare delle condizioni competitive, le aziende devono potenziare struttura e strategie, ma il ruolo della tecnologia è sempre più rilevante: e si parla degli impianti automatizzati come di sistemi manifatturieri flessibili (FMS). Qui robot, macchine utensili a controllo numerico, software per la progettazione del prodotto, per l’analisi dell’ingegneria e il controllo remoto dei macchinari sono ormai di casa.

Che si parli di fabbrica intelligente, di tecnologia manifatturiera avanzata, o di fabbrica del futuro, la produzione flessibile si fonda sulla messa in campo delle tecnologie e mette in rete componenti della produzione manifatturiera che operavano precedentemente in maniera isolata. Un sistema di produzione flessibile (FMS) è caratterizzato da certa dose di flessibilità che consente non solo di realizzare per via automatica prodotti differenti, ma anche di reagire in caso di modifiche, previste o impreviste.

Qual è il vantaggio più evidente? Nei sistemi di produzione tradizionali, le scelte erano limitate dai processi di massa. Ora, un produttore può realizzare una varietà infinita di prodotti in lotti di dimensione illimitata. Ma non dispiace neppure, a livello gestionale, riscontrare il risparmio di tempo ed energia pure nello sforzo di mettere a punto e sul mercato un prodotto nuovo.

I sistemi manifatturieri flessibili, ormai molto sofisticati, permettono agli stabilimenti di rompere lo schema continuo e di incrementare sia la flessibilità di prodotto sia le dimensioni del lotto. Portata ai livelli estremi, la produzione flessibile garantisce la personalizzazione (customizzazione) di massa, con l’adattamento di ogni singolo prodotto alle specifiche del cliente, sistema indicato come produzione artigianale supportata da computer.

Ma il futuro dell’industria offre ancora potenziale ulteriore: sono le indicazioni contenute nel Piano Industria 4.0 tecnologie all’avanguardia creeranno nuove opportunità, sia per le industrie discrete che di processo, per soddisfare le specifiche esigenze dei loro clienti. A prescindere dalle loro dimensioni, tutte le imprese sono sollecitate a implementare tecnologie attuali e future per l’automazione e la digitalizzazione.

Produrre “lean”, produrre “just in time”: come?

I sistemi manifatturieri flessibili raggiungono il loro massimo potenziale di miglioramento della qualità, soddisfazione dei clienti e riduzione dei costi, quando tutte le parti vengono utilizzate in maniera interdipendente e associate a processi decisionali flessibili in un sistema, chiamato “produzione snella”.

Nata negli anni Ottanta in Giappone, dove ancor oggi è applicata con grande successo, la Lean Production (più propriamente Lean Manufacturing) deve il proprio nome a un gruppo di ricercatori del MIT. Studiando il Toyota Production System, si accorsero che raggiungere la qualità non significava per forza dipendere dalla produzione di massa, ma che l’effort va speso nel dare al cliente ciò che vuole, tenendo sotto stretto controllo:

gli sforzi umani;
gli sprechi;
gli eccessi o gli anticipi di produzione (connessi ad una inadeguata pianificazione della produzione);
la mancanza di standardizzazione;
le perdite di tempo e i ritardi (causati da un layout mal organizzato, da un lead time troppo lungo o da attrezzature e manutenzioni inadeguate);
la movimentazione e il trasporto;
le scorte;
le scarse performance di processo (tipiche dei processi obsoleti; dell’assenza di formazione; della poca chiarezza delle procedure o di un inefficace monitoring);
la produzione di prodotti difettosi;
i costi;

e arrivando “just in time”, con risparmio di:

spazio per la produzione;
investimenti.

Una metodologia tanto semplice quanto geniale, che considera uno spreco la spesa per le risorse utilizzate per ogni obiettivo diverso dalla creazione di valore per il cliente ed è riassumibile in uno slogan: “usare di meno per produrre di più”, ovvero fare solo ciò che serve, creando valore per i clienti e combattendo ogni forma di spreco.

Il miglioramento della qualità dei prodotti offerti passa attraverso tutta la catena, a partire dai fornitori che devono pensare “snello”, fornire le cose giuste nel posto giusto al momento giusto, migliorare continuamente, essere molto flessibili, essere in grado di cambiare rapidamente, implementare i processi di automazione e i controlli visivi necessari e livellare il flusso produttivo.

Dalla Lean Production alla produzione flessibile

In tutti i segmenti industriali, le aziende capaci di associare la tecnologia a un modello organizzativo flessibile, che coinvolge ogni area dell’impresa, occupano nei loro settori posizioni di leadership perché la vera flessibilità consente ai produttori di essere costantemente in sintonia con il proprio mercato attraverso l’introduzione di livelli di controllo e di reattività che vanno a prendere il posto di modelli operativi rigidi e statici.

Di fronte a nuovi scenari e condizioni di mercato, la flessibilità ha sempre la meglio sulla rigidità – basta pensare a come le aziende produttrici di automobili si stiano adeguando alle normative per la riduzione delle emissioni di carbonio Flessibilità è rapidità di adattamento, flusso ininterrotto dal bisogno alla consegna, dalla decisione all’implementazione e dalla sfida alla soluzione.

Avviare una completa valutazione di ogni area che possa contribuire a soddisfare le esigenze del mercato porta a individuare le aree idonee ad operare in modo flessibile all’interno della propria organizzazione, realizzando un effetto di “supervisione”, utile a risolvere eventuali attriti, e a ottimizzare l’utilizzo delle risorse nei diversi aspetti organizzativi.

Tecnologia

Nell’era della digitalizzazione, i sistemi OT convergono con quelli IT, aprendo nuove opportunità di raccolta e analisi dei dati, con livelli di dettaglio sempre più minuti.

Competenze

Operatori qualificati, tecnici specializzati e analisti sono necessari nella produzione flessibile. La specializzazione e l’impegno nell’aggiornare le competenze supportano l’approccio flessibile, e fanno sì che il cambiamento tecnologico vada di pari passo con le capacità delle risorse.

Supporto esecutivo

Avere dalla propria parte una vasta rappresentanza delle business unit e sponsor a livello executive può incrementare le probabilità di successo di un progetto di innovazione.

Modelli di consumo

Un approccio Machine-as-a-Service può contribuire ad aumentare l’efficienza degli OpEx, incrementando la flessibilità, offrendo una maggiore capacità di aggiornamento o di cambiamento.

Comprensione del mercato

Se le vendite e il marketing si connettono direttamente alla produzione, la sintonia con il cliente e le sue esigenze spingerà la produzione ad essere performante, sia per quanto concerne caratteristiche e qualità del prodotto, sia per quanto attiene alle pratiche etiche e sostenibili.

La flessibilità, come appena visto, va ben oltre la tecnologia, che pur essendo il cuore della trasformazione non basta da sola a innescare un vero cambiamento di velocità e deve essere associata a un quadro organizzativo che garantisca all’azienda di restare competitiva nel mondo dell’Industry 4.0, in cui nulla è come prima: grazie alla rete e a un sistema interconnesso la produzione deve essere governata in tempo reale lungo tutta la supply chain.

La digital transformation e la Smart Factory

Il Piano nazionale dell’industria 4.0 ha accolto le direttive comunitarie in materia, adeguandosi al percorso di digital trasformation intrapreso a livello globale, indirizzando le realtà industriali verso la digitalizzazione degli impianti, dei processi e delle attività tipiche d’impresa, ottenibile grazie a significative agevolazioni.

Nella “fabbrica intelligente”, figlia della quarta rivoluzione industriale, l’innovativa organizzazione dei processi permette di soddisfare più in profondità le esigenze e le richieste individuali dei clienti, così da garantire gli alti livelli di flessibilità, in un approccio del tutto inedito per il comparto manufatturiero.

Nello scenario della 4a rivoluzione industriale, le aziende familiarizzano con tecnologie come il Cloud che consente nuovi livelli di scalabilità, flessibilità e reattività; Analytics e Big Data che permettono di ottenere informazioni predittive e trend ricavati in tempo reale da enormi volumi di dati. Dalla condizione di “Tutto connesso” ricadono nuove modalità di interazione automatizzata, che vede tutti i singoli passaggi del processo di produzione completamente connessi e integrati.

Sono coinvolti la pianificazione della produzione, lo sviluppo della logistica del prodotto, la pianificazione delle risorse aziendali e il controllo della produttività dell’azienda. A partire dala raccolta dati e attraverso l’auto-ottimizzazione e l’autonomia decisionale, macchinari e attrezzature permettono il miglioramento del processo produttivo con immediati benefici come:

aumento dell’agilità: grazie alla tecnologia dei sensori di ultima generazione, la Smart Factory riconosce automaticamente la fluttuazione della richiesta del manifatturato;
miglioramento della flessibilità: la Smart Factory è costruita per adattarsi a diversi ambienti manifatturieri e setup di produzione;
produttività orientata al risultato: basandosi sulla metodologia Value Stream Mapping, la Smart Factory fornisce competenza per un miglioramento della produttività continuo e sostenibile;
aumento della predittività e dell’efficienza: Data Analytics è lo strumento chiave per scoprire pattern significanti, i quali aumentano la predittività e l’efficienza della catena di fornitura.

Aziende che crescono e innovano: il presente e il futuro

Per mettere le aziende italiane nelle condizioni di cogliere le chance dell’innovazione e del digitale, il Piano Piano nazionale Industria 4.0 prevede il potenziamento delle misure che si sono dimostrate efficaci e l’inserimento di nuove misure specifiche, che tengono conto della neutralità tecnologica, oltre alla messa in campo di azioni orizzontali e fattori abilitanti.

In particolare si assicura supporto a programmi di Ricerca, Sviluppo e Innovazione orientati alla sperimentazione, prototipazione e adozione di soluzioni tecnologiche e organizzative basate sulle tecnologie abilitanti di Industria 4.0, mediante l’utilizzo dei Big Data, con particolare riferimento a:

sistemi avanzati per la gestione dei processi di produzione;
security e blockchain;
robotica collaborativa warehousing e automated guided vehicle (AGV);
sostenibilità e responsabilità sociale;

Piano nazionale Industria

“Industria 4.0 investe tutti gli aspetti del ciclo di vita delle imprese che vogliono acquisire competitività, offrendo un supporto negli investimenti, nella digitalizzazione dei processi produttivi, nella valorizzazione della produttività dei lavoratori, nella formazione di competenze adeguate e nello sviluppo di nuovi prodotti e processi” scrive il ministro dello Sviluppo Economico, Carlo Calenda, precisando anche che “il successo del Piano Industria 4.0 dipenderà dall’ampiezza con cui ogni singolo imprenditore utilizzerà le misure messe a disposizione”.

Per il “Piano nazionale Industria 4.0 2017-2020”, si individuano quattro direttrici strategiche:

investimenti innovativi: stimolare l’investimento privato nell’adozione delle tecnologie abilitanti dell’Industria 4.0 e aumentare la spese in ricerca, sviluppo e innovazione;
infrastrutture abilitanti: assicurare adeguate infrastrutture di rete, garantire la sicurezza e la protezione dei dati, collaborare alla definizione di standard di interoperabilità internazionali;
competenze e ricerca: da stimolare mediante percorsi formativi ad hoc;
awareness e governance: diffondere la conoscenza, il potenziale e le applicazioni delle tecnologie Industria 4.0 e garantire una governance pubblico-privata per il raggiungimento degli obiettivi prefissati.

e sono previste misure concrete in base a tre principali linee guida:

operare in una logica di neutralità tecnologica;
intervenire con azioni orizzontali e non verticali o settoriali;
agire su fattori abilitanti.

Il pacchetto di incentivi è stato varato con il Piano nazionale 2017-2020 e nel corso degli anni ha subito numerosi ritocchi per mano dei governi che si sono avvicendati. Le ultime modifiche sono arrivate con il piano triennale 2020-2022 che l’ha ribattezzata “Transizione 4.0”. Apprezzatissime la semplificazione amministrativa e all’estensione del credito di imposta ai beni immateriali (software) e alla rimozione di alcune condizioni di accesso al credito su formazione.

L’indagine dell’Osservatorio Industria 4.0 della School of Management del Politecnico di Milano

Presentata al convegno “Industria 4.0: la rivoluzione si fa con le persone!”, ritrae il comparto industriale Il momento in cui il rilancio degli incentivi è un’azione centrale del governo per fronteggiare i danni residuati dal lockdown connesso a Covid-19. Risulta che su 192 imprese (153 grandi aziende e 39 PMI), l’80% ritiene che Industria 4.0 sia una rivoluzione destinata a portare cambiamenti radicali. Ma solo un’azienda su tre ha variato la propria preparazione digitale, il 54% intende provvedere in futuro, il 14% non ha interesse nella cosa.

Per circa metà delle imprese con progetti attivi da più di un anno (il 47%, per l’esattezza), il maggiore vantaggio del piano Industria 4.0 nel nostro Paese è proprio la flessibilità della produzione. Un’azienda su tre ha portato oltre la fase di avviamento ed è ora dedita allo sviluppo di prodotto innovativi; per altre (il 38% delle realtà prese in esame) flessibilità produttiva ha voluto dire incremento della produttività e per altre ancora (per il 34%) riduzione dei tempi di progettazione. Seguono (28%) l’abbattimento delle spese di manutenzione, una maggior visibilità sulla catena di fornitura (25%) o la riduzione dello stock (20%).

Si sono anche evidenziati i casi dei comparti di successo (complessivamente il 54% del totale), tra cui primeggia l’automotive: il 22% delle applicazioni “premiate” dai finanziamenti provengono dal comparto e dall’indotto dell’auto. Poi ci sono i macchinari per la produzione di macchine utensili, le macchine per la lavorazione di legno, carta, plastica o metallo (15%), il comparto metalmeccanico (10%) e il settore elettronico ed elettrico con il 7%. Tra 26 settori va spartito il 46%: dalla chimica farmaceutica all’alimentare, passando per l’edilizia, l’abbigliamento e l’arredo.

Nonostante le incertezze normative nel 2018, il mercato di progetti di Industria 4.0 ha visto un incremento del 35% sul 2017, per un valore di 3,2 miliardi di euro. Le tecnologie più diffuse sono l’industrial IoT che rappresenta il 60% del mercato con un valore di 1,9 miliardi di euro e registra la crescita più marcata (+40%). A 530 milioni di euro (17% del mercato e una crescita del 30%) si attestano l’industrial analytics e il cloud manufacturing (con 270 milioni, 8% del mercato e un’accelerazione del 35%).

Fra le OT (Operational Technologies), l’Advanced Automation conquista la maggiore quota di mercato con 160 milioni e una crescita del 10%, seguito dall’Additive Manufacturing con 70 milioni di euro, mentre l’Advanced Human Machine Interface segna la crescita più robusta (+50%, 45 milioni di euro). Per concludere, le attività di consulenza e formazione legate a progetti Industria 4.0: 220 milioni di euro (+10%).

Per il 2019, in base ai risultati del primo trimestre, si stima un rallentamento della crescita, che si dovrebbe attestare attorno al +20-25%, ma sullo scenario italiano, dinamico e ricco di iniziative, , soprattutto la flessibilità e la maggiore capacità di controllo appaiono un significativo valore aggiunto degli investimenti Industria 4.0. Le aziende dovranno diventare molto più agili nella gestione del lavoro e della forza lavoro, tanto più in fase di riapertura, conciliando salute ed economia, protezione sociale e ansia di ripresa. Le parti dovranno poter concludere in sufficiente autonomia accordi collettivi sulla flessibilità, mentre ai governi nazionali saranno riconosciute le sole possibilità di intervento riferite alla definizione di un quadro di regole.