IoT e Industria 4.0, i ruoli nella trasformazione digitale

L'Industria 4.0 e l'Internet of Things giocano un ruolo di primo piano nella trasformazione digitale di industrie e imprese, vediamo come.
L'Industria 4.0 e l'Internet of Things giocano un ruolo di primo piano nella trasformazione digitale di industrie e imprese, vediamo come.

Quale futuro si prospetta per il comparto industriale italiano e internazionale? Parlarne oggi, in piena pandemia e con prospettive di crisi prolungata, sembrerebbe un azzardo. Ma poiché il futuro non aspetta, e la crisi va combattuta anche e soprattutto con l’innovazione, discutere di IoT (Internet of Things) e Industria 4.0 (e del rapporto tra i due) è quantomai opportuno, anche perché non parliamo di scenari futuristici, ma di una realtà concreta che sta entrando nei processi produttivi dell’industria mondiale e conta di cambiarli per sempre.

Internet of Things e Industria 4.0

Prima di avventurarci negli scenari dell’Industry 4.0, cerchiamo di dare una definizione di IoT e di scoprirne il legame con la produzione industriale.
Con Internet of Things, traducibile sia con Internet delle Cose o Internet degli Oggetti, intendiamo la connessione di oggetti, dispositivi, apparecchi, strumenti e infrastrutture a Internet e tra di loro. L’obiettivo dell’IoT è migliorare la qualità della vita, ridurre gli sprechi, rendere più efficienti pubbliche amministrazioni e imprese e ridurre l’impatto ambientale.

Interagendo tra loro, con la Rete e con l’ambiente circostante attraverso specifiche tecnologie (tag RFID, M2M, Wi-Fi, NTC) gli oggetti “smart”, dotati di un’identità digitale oltre un’identità reale, sono in grado di acquisire dati utili a modificare il proprio funzionamento. Smart cities, smart building, smart home e smart factory sono le locuzioni che identificano le varie applicazioni dell’IoT.

Con Industria 4.0 indichiamo, in sostanza, la quarta rivoluzione industriale. Dopo il vapore, l’elettricità e l’informatica, l’Industria 4.0 prevede l’applicazione dell’Internet of Things e altre tecnologie abilitanti a tutte le fasi di produzione industriale e ai processi ed essi collegati (logistica, manutenzione delle macchine, sicurezza sul lavoro, qualità del prodotto finale, etc). L’analisi dei Big Data prodotti dall’interazione tra macchine, e tra le macchine e Internet, permette di ottimizzare la produzione, ridurre gli sprechi, i rischi connessi al lavoro e prevenire malfunzionamenti e guasti.

IIoT e Industria 4.0, un’intesa prevedibile

L’Industrial IoT, cioè l’applicazione del concetto di IoT ai processi industriali, è una delle tecnologie abilitanti dell’Industria 4.0, ma non l’unica. Come già evidenziava il Boston Consulting Group nel 2015, all’Internet of Things si accompagnano infatti cybersecurity, Realta Aumentata, Intelligenza Artificiale, Cloud, Stampa 3D.

Tuttavia, l’Industrial IoT più di tutte caratterizza la nuova fase della produzione industriale: senza IIoT, cade il concetto stesso di Industria 4.0. Il matrimonio tra IIoT e Industria 4.0 è ciò che permetterà al settore industriale di compiere un balzo in avanti in termini di efficienza, sicurezza e impatto ambientale.

Che cos’è l’Industria 4.0

Il termine Industria 4.0 è stato utilizzato per la prima volta alla Fiera di Hannover del 2011. In quell’occasione nacque un gruppo di lavoro dell’Accademia tedesca di Scienze e Ingegneria, guidato da Sigfried Dias. Due anni dopo, durante la fiera del 2013, il gruppo di lavoro presentò un report in cui era indicato l’obiettivo dello studio: agevolare l’evoluzione dell’industria tedesca, portandola a essere leader del mercato attraverso l’integrazione dei componenti fisici con le nuove componenti dell’ICT (Information and Communication Technology) e dell’economia digitale.

In altre parole, parliamo di modelli di produzione automatizzati e interconnessi, di asset intelligenti, di un mix tra robotica, programmazione e sensoristica.

Tra gli studi sul tema, troviamo quelli del già citato Boston Consulting Group, della società di consulenza McKinsey e dell’Osservatorio del Politecnico di Milano.

I piani dei governi e le linee guida

I maggiori paesi industrializzati del mondo da tempo si stanno muovendo in direzione della Quarta Rivoluzione Industriale secondo direttive comuni, pur nelle peculiarità tipiche dei comparti industriali nazionali. Dal 2013 a oggi, l’Industria 4.0 è entrata nelle agende di tutti i principali governi europei e mondiali: Industria 4.0 – poi Impresa 4.0 – in Italia, Industrie du Futur in Francia, High Value Manufacturing nel Regno Unito.

In Germania, da circa due anni è attiva la Piattaforma Industria 4.0, che prevede la collaborazione tra ben 350 soggetti tra imprenditori, associazioni, sindacati e università nell’ambito del piano d’azione Hightech-Strategie 2020. L’obiettivo è la trasformazione digitale dell’industria e dell’economia tedesca, un piano che prevede la presenza di una serie di centri di innovazione su tutto il territorio nazionale.

Gli Stati Uniti hanno avviato un processo di sviluppo dell’Industria 4.0 già dai tempi di Obama, con il programma Advanced Manufacturing Partnership. Tra le aziende coinvolte, la General Electric, Microsoft, Cisco, Intel, Caterpillar, General Motors, Google e IBM. Il programma è stato in qualche modo ripreso da Trump con il Back to Manufaturing. Tra gli obiettivi principali, rafforzare la sicurezza nazionale. Le cinque città considerate “5 leoni dell’innovazione” – San Jose, San Francisco, Seattle, San Diego e Boston – sono tra i capisaldi dell’Innovation Industry, che sta correndo a velocità elevata, se consideriamo che nel 2018, le imprese degli Stati Uniti hanno acquistato ben 28.478 robot industriali per l’automazione dei processi, il 16% in più rispetto al 2017.

E se il Giappone si muove un passo oltre, verso una visione di società 5.0 in cui spazio fisico e cyberspazio collimano tra creatività e innovazione digitale, in Europa le convergenze tra stati si fanno sempre più frequenti. Già nel 2017 Italia, Francia e Germania hanno avviato una collaborazione trilaterale per promuovere l’Industria 4.0 e accelerare la digitalizzazione del settore manifatturiero attraverso una roadmap e standard comuni.

A proposito dell’Italia, il progetto Industria 4.0, presentato per la prima volta nel 2016 da Carlo Calenda, si sta facendo largo anno dopo anno grazie a incentivi e misure ad hoc.

Ma quali sono, in breve, le linee guida dell’Industria 4.0, in Italia e nel mondo?
Riassumendo, possiamo identificarle in alcuni punti chiave:

  • Convergenza tra OT (tecnologie operative) e IT (tecnologie informatiche)
  • Gestione intelligente del ciclo produttivo
  • Analisi dei big data per ottimizzare il ciclo produttivo attraverso correzioni automatiche
  • Interazione tra uomo e macchine
  • Automazione dei processi industriali

Il ruolo di Digital Hub e Competence Center

In Italia, un ruolo di primo piano lo hanno assunto Digital Hub e Competence Center, una rete infrastrutturale, promossa dal Mise, che unisce centri di ricerca, università, start-up e imprese e che ha il suo fulcro nell’innovazione digitale.

I Competence Center, la cui attività è cominciata a fine 2018, hanno il compito di offrire competenze e facilities alle imprese nell’ambito dell’Impresa 4.0. I Digital Hub, insieme ai PID (Punti Impresa Digitale) sono strutture nate per accompagnare le imprese verso l’innovazione digitale.

I Competence Center, di recente candidati alla guida degli European Digital Hubs, si occupano di orientare le imprese nel passaggio verso la rivoluzione 4.0, di formare imprenditori e personale e di avviare progetti innovativi. Attualmente, i Competence Center in Italia sono diversi: CIM 4.0 (Torino), Made (Milano), Smart (Triveneto), Bi-Rex (Bologna), Artes 4.0 (Pisa), Meditech (Napoli), Cyber 4.0 (Roma).

Recentemente, Digital Hub e Competence Center hanno stretto un accordo che prevede la creazione di un network italiano dell’innovazione. Il fine? Accelerare l’adozione di tecnologie digitali nelle imprese italiane.

Legge di Bilancio 2020: incentivi per l’Industria 4.0

La Legge di Bilancio 2020 ha destinato diverse misure a favore dell’Industria 4.0. Le misure sono indirizzate al sostegno delle imprese che si stanno muovendo verso la digitalizzazione e l’automazione del ciclo industriale e a chi sposa visioni come la circular e la green economy.

La prima agevolazione consiste in un credito d’imposta riservato a imprenditori e professionisti che acquistino nuovi beni strumentali, destinati all’attività imprenditoriale, entro il 31 dicembre 2020. L’agevolazione è valida per le aziende di qualsiasi forma giuridica, dimensione e settore economico, ma è legata al rispetto della normativa sulla sicurezza sul lavoro. Sono escluse, inoltre, le imprese in liquidazione, fallimento o concordato preventivo.

I beni acquistabili sono di 3 tipi: beni materiali “funzionali alla trasformazione tecnologica e digital delle imprese”, quindi legati a doppio filo all’Industria 4.0, beni immateriali quali software, sistemi, piattaforme e app e, infine, i beni non esplicitamente esclusi, come mezzi di trasporto, fabbricati ed edifici.

La Legge di Bilancio 2020 ha rifinanziato anche la cosiddetta Nuova Sabatini, finanziamenti agevolati l’acquisto di nuovi macchinari destinati alle micro, piccole e medie imprese.

Inoltre, la manovra ha previsto anche un credito d’imposta per gli investimenti nel settore R&S (Ricerca e Sviluppo), comprese le spese per innovazione tecnologica 4.0, transizione ecologica e altre attività innovative (ricerca fondamentale, ricerca industriale e sviluppo sperimentale in campo scientifico o tecnologico). Sono previsti benefici anche per l’innovazione tecnologica e design e per le spese di formazione nel settore delle tecnologie 4.0.

Impresa 4.0 plus: il piano post lockdown

Il lockdown dovuto all’impatto del Covid-19 ha determinato un crollo del Pil italiano e difficoltà economiche per tutti i settori, compreso il settore industriale.
In questo difficile contesto, il governo ha varato il piano Impresa 4.0 Plus, a completamento del Piano Transizione 4.0.
Il piano, dedicato alla digitalizzazione e l’innovazione di ciclo produttivo, servizi e prodotti, prevede incentivi sotto forma di credito d’imposta, anche per quelle tecnologie considerate di confine: Blockchain, AI, Quantum Computing, Cloud Computing e, ovviamente IoT.
Le imprese che si porranno obiettivi riguardo a Cybersecurity, Green Economy e sicurezza del lavoro potranno godere delle agevolazioni previste dal piano.

 

Elementi Industrial IoT Industry 4.0

Industrial IoT, sinonimo di Internet Industriale

Con Industrial IoT intendiamo l’applicazione dei concetti e delle tecnologie IoT al ciclo di produzione industriale. Si applica a moltissimi settori e consiste, in pratica, dell’uso di apparecchi e dispositivi connessi alla Rete e di piattaforme di analisi dei dati. Sensori, robot, software e app specifiche vengono impiegati per creare modelli di produzione innovativi, volti a rendere più efficiente la produzione, più sicuro il lavoro e più semplice la manutenzione dei macchinari.

Qual è la principale differenza tra IoT e IIoT?

Dunque, l’IoT è una delle tecnologie abilitanti dell’Industria 4.o. Ciò nonostante, Internet of Things non è sinonomo di Industrial IoT. Benché l’Industrial IoT, come detto sopra, sia sostanzialmente l’applicazione dell’IoT al ciclo di produzione industriale, passa una bella differenza tra uno smartwacht o una lampadina intelligente e un macchinario industriale collegato alla Rete. Interconnesso a sua volta agli altri dispositivi industriali, un macchinario smart produce una quantità enorme di dati IT e OT, a loro volta analizzati da una piattaforma in grado di estrapolarne le informazioni utili a migliorare il processo industriale.

L’Industrial IoT è costituito da macchinari e dispositivi estremamente resistenti e durevoli, con alti livelli di sicurezza e consumo di banda decisamente superiore a un oggetto “smart”. Lo stesso vale per i livelli di capacità di calcolo e di archiviazione. Insomma, se il focus dell’IoT può essere il singolo prodotto, l’Industrial IoT  riguarda l’intero ecosistema della produzione industriale.

Perché utilizzare l’IoT Industriale

Scopriamo ora quali sono benefici e vantaggi legati all’uso dell’Industrial IoT.

Produzione intelligente

Come detto, l’Internet of Things Industriale produce una quantità di dati pantagruelica. I dati grezzi vengono poi analizzati da piattaforme e software appositi (spesso cloud-based) che ne estrapolano le informazioni necessarie a ottimizzare la produzione, che diventa così “intelligente”. In altre parole, l’IIoT aiuta ad avere un quadro aggiornato costantemente sul workflow produttivo. Monitoraggio delle prestazioni di persone e macchinari, predizione di possibili guasti, individuazioni delle anomalie, risparmio energetico sono alcuni dei vantaggi legati all’uso dell’IoT industriale.

Gestione energetica

Si calcola che il settore industriale consumi oltre il 50% dell’energia distribuita in tutto il mondo. I dati estrapolati dai device industriali intelligenti, una volta analizzati, permettono di generare risparmi energetici riducendo gli sprechi e ottimizzando il ciclo produttivo. Monitorare in tempo reale i processi industriali consente di modulare i consumi a seconda dell’effettiva necessità e uso. Inoltre, la gestione energetica è legata anche a una maggiore durata dei macchinari: un utilizzo anomalo di energia potrebbe essere infatti dovuto a un malfunzionamento, che così puà essere rapidamente individuato.

Manutenzione predittiva

L’Industrial IoT permette, attraverso l’uso di sensori, software e tool di condition monitoring, di monitorare l’analisi del funzionamento dei macchinari in real-time e di confrontarli con i dati storici, in modo da predire guasti e malfunzionamenti e tracciare le prestazioni dell’attrezzatura durante il normale funzionamento. Prevenire le anomalie consente notevoli risparmi ed evitare di bloccare il ciclo di produzione.

Quali sono i vantaggi dell’IoT e dell’IIot?

IoT e IIot condividono alcuni indubbi vantaggi. Scopriamo in breve quali sono.

Efficienza migliorata

I big data prodotti da macchinari industriali interconnessi, che dialogano tra loro e con un software di controllo, permettono di verificare l’efficienza del ciclo di produzione. Più dati, in sostanza, significa più controllo, in tempo reale e attraverso l’analisi dello storico. Il controllo, a sua volta, permette di agire su tutte le fasi di produzione, aumentando così l’efficienza di ogni singolo macchinario e dell’intero ecosistema industriale. Da catena di montaggio si passa così al concetto di catena di valore.

Tempi di fermo ridotti

La cosiddetta manutenzione predittiva è uno dei benefici più importanti legati all’uso dell’IoT industriale (e delle altre tecnologie dell’Industria 4.0): secondo uno studio dello studio McKinsey, la manutenzione predittiva riduce i tempi di fermo dal 30 al 50% e la durata degli impianti aumenta del 20%.

Programmare i fermi macchina consente di pianificare gli interventi di riparazione e sostituzione dei pezzi di ricambio, estendere il ciclo di vita degli asset e diminuire il costo delle riparazioni.

Controllo remoto

Le tecnologie abilitanti dell’Industria 4.0, tra cui soprattutto l’Industrial IoT, consentono di controllare e supervisionare il funzionamento del ciclo di produzione da remoto. Risparmio di tempo, riduzione dell’errore umano e maggior qualità del prodotto finale sono i principali vantaggi legati al controllo remoto.

Maggior sicurezza

Prevenire i guasti attraverso la manutenzione predittiva e automatizzare alcune delle fasi del ciclo produttivo significa garantire maggior sicurezza ai lavoratori, che potranno evitare interventi rischiosi o dover subire le possibili conseguenze di un incidente.

Inoltre, i più moderni software di cybersecurity allontanano i rischi di data breach e furto dei dati. Per esempio, l’uso dell’Intelligent Edge permette l’analisi e l’interpretazione dei dati in loco, vicino al luogo dove vengono generate, riducendo la possibilità di violazione dei dati.

Decisioni intelligenti

L’IIoT, integrata con le altre tecnologie abilitanti l’Industria 4.0, permette di avere il quadro del processo produttivo in tempo reale e di intervenire quando serve. Una smart factory è in grado di offrire prodotti migliori basandosi sullo storico dei dati, compresi i feedback ricevuti dal cliente finale. Ecco perché si parla di catena di valore: il prodotto finale sarà frutto dell’analisi dei big data e di decisioni smart, in grado di offrire un prodotto di qualità basato sulle effettive richieste del mercato di riferimento.

ROI migliorati

L’applicazione dell’IoT a tutto l’ecosistema industriale permette di risparmiare tempo, ridurre gli sprechi, automatizzare il lavoro, offrire servizi nuovi e prodotti migliori. Massimizzare l’intero processo produttivo e i servizi aumenterà il ROI (Return on Investment) aziendale.

 

Internet of Things Industriale

IoT Industriale nei principali settori

Vediamo infine quali sono i settori che possono beneficiare maggiormente dell’IoT industriale.

Produzione: il più grande mercato dell’Internet delle Cose industriale

Il settore in cui l’IoT viene applicato maggiormente è il settore della produzione. Il monitoraggio in real time delle fasi di produzione, l’utilizzo di macchinari intelligenti, piattaforme e software di analisi e l’automazione dei processi sono già entrate nelle industrie di tutto il mondo.

Il tasso di crescita dell’IIoT in Italia e nel mondo è elevato: nel nostro paese, ad esempio, ha toccato i 6,2 miliardi di euro nel 2019, con una crescita del 24%, in linea con il resto del mondo occidentale, che si aggira tra il 20 e il 25%. 

IoT nella logistica e nei trasporti connessi

L’IoT può apportare notevoli vantaggi anche al settore logistico. La Smart Logistics, infatti, può contribuire a ottimizzare il lavoro nei magazzini, organizzando al meglio il trasporto di merci e spedizioni. Per esempio, grazie a sensori e software appositi, è possibile rifornire i magazzini in modo automatizzato prima della fine delle scorte.

L’IIoT, in combinazione con altre tecnologie come Machine Learning, Edge Computing e AI, avrà un impatto sempre maggiore sulla supply chain.

IoT nell’energia e nei servizi

Anche i settori dell’energia e dei servizi possono beneficiare dell’implementazione dell’IIoT. Il settore delle telecomunicazioni, con l’introduzione del 5G, potrà garantire a privati e imprese più velocità, efficienza, affidabilità e sicurezza, connettendo un numero elevato di dispositivi con un ritardo ridotto. Settori come cybersecurity e mobility potranno offrire servizi sempre più sofisticati, mentre ben presto Smart Home e Smart Building saranno comuni in tutto il paese.
Anche il settore della ricerca scientifica e della medicina conosceranno presto la potenza della digitalizzazione: per esempio, tra dieci anni i reparti di patologia saranno completamente digitalizzati.

Le imprese che operano nel settore energetico, grazie all’Internet delle Cose industriale, potranno gestire la produzione e controllarla in tutti i suoi parametri. Per esempio, le imprese di petrolio e gas potranno controllare la quantità di combustibile prelevato, così da evitare di incorrere in sanzioni. Le imprese di fornitura di energia, invece, potranno offrire servizi sempre più intelligenti grazie allo Smart Metering (gestione e controllo dei consumi energetici) e Smart Grid (ottimizzazione della distribuzione energetica).

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28 10 2020
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