Ovvero l’integrazione di nuove tecnologie e tecniche per ottimizzare progettazione e processi per la creazione di prodotti altamente differenziati, economici e competitivi

Trasformazione digitale 4.0

La digitalizzazione sta permeando e perfezionando anche i settori più tecnologici e avanzati della manifattura, non solo con lo sviluppo e l’applicazione di nuovi macchinari, ma anche dando vita a processi prima semplicemente inattuabili.

Le tecnologie abilitanti (dette anche KET, Key Enabling Technologies) sono ritenute fondamentali per la crescita dei Paesi impegnati nella trasformazione digitale.

In Italia, il Piano Transizione 4.0 (e, in precedenza, i Piani “Impresa 4.0” e “Industria 4.0”) del Ministero dello Sviluppo Economico individua nove tecnologie abilitanti, che costituiscono il fulcro della Quarta Rivoluzione Industriale, l’integrazione stretta tra dati, processi e tecnologie produttive.

Spesso il dibattito pubblico e i media hanno presentato Impresa 4.0 solo nelle sue componenti più “fantascientifiche”, ma le tecnologie abilitanti possono entrare nella vita quotidiana anche di una piccola o media impresa ed aiutarla a trasformare i suoi processi di gestione e di produzione.

Vediamo quali sono le opportunità concrete, partendo dalla manifattura avanzata o advanced manufacturing, che offre la possibilità di rendere più flessibili ed efficaci sistemi di produzione complessi riorganizzandoli superando la tradizionale divisione tra sistemi automatici e sistemi manuali, e integrando il lavoro umano e quello robotico in un unico sistema.

Manifattura avanzata: cosa significa?

La manifattura avanzata si riferisce a sistemi robotici (robot, cobot, ecc.) che intervengono in sussidio o in sostituzione dell’attività umana, all’interno di processi di produzione o di erogazione di servizi.

Le soluzioni di manifattura avanzata permettono di migliorare le performance dell’impresa supportando l’uomo, ad esempio, nella fabbricazione, costruzione, manipolazione di materiali pesanti, pericolosi, in ambienti proibitivi e non compatibili con la condizione umana, ma anche in attività ripetitive o a bassa utilità, così da poter dedicare più tempo ad attività a maggiore valore aggiunto. Il monitoraggio delle strumentazioni permette la raccolta di dati digitali, mentre varie applicazioni li elaborano in tempo reale così da sincronizzare i processi produttivi e far avanzare la produzione.

I robot collaborativi

I cobot (dall’inglese Collaborative Robot) sono macchine progettate e realizzate per operare a stretto contatto con gli umani negli stessi spazi di lavoro, per realizzare insieme un obiettivo. Questo è reso possibile da dei sensori che consentono alle macchine di riconoscere la presenza umana interrompendo i propri movimenti in caso di collisioni e di riattivarsi non appena vengono ristabilite le condizioni di sicurezza.

Rispetto ai robot tradizionali, già impiegati da anni nel settore dell’industria, i nuovi robot sono leggeri, dotati di interfacce di programmazione semplici e intuitive, collocabili in diverse postazioni, capaci dialogare con altre macchine e collaborare in maniera attiva con le persone.

I cobot sono un valido alleato quando sono previste operazioni ripetitive che richiedono una precisione nei movimenti e nel posizionamento, e possono ben sostituire l’uomo in quelle mansioni “scomode” dal punto di vista ergonomico.

La loro applicazione va oltre il solo settore della produzione, ed interessa anche la metrologia, la logistica, le analisi di laboratorio, l’agricoltura di precisione, le smart city e gli ambiti riguardanti la sicurezza, la ricerca, il monitoraggio e il supporto alla vita per persone diversamente abili o anziane.

Advanced manufacturing per la competitività

In un futuro sempre più vicino, i metodi di produzione attuali potrebbero non essere più sufficienti a sfruttare tutte le opportunità di business, ed impedire quindi di ottenere un vantaggio sulla concorrenza.

Adottando una o più tecnologie di Advanced Manufacturing la capacità di differenziazione competitiva aumenta notevolmente, oltre ad ottimizzare il processo produttivo per i prodotti esistenti e nuovi.

Questi i trend che spingono verso l’adozione dell’Advanced Manufacturing:

• Prodotto su misura: le richieste dei clienti stanno diventando sempre più varie, esigenti e personalizzate
• Dal prodotto al servizio: il mercato non richiede più esclusivamente un prodotto efficiente, ma oltre ad esso una serie di servizi personalizzati e rispondenti alle sue esigenze.
• Connettività: il prodotto deve essere in grado di collegarsi ad altri dispositivi e generare una mole di dati avanzati che poi possono essere analizzati e sfruttati su tutta la catena del valore.
• Sostenibilità: il cliente preferisce processi produttivi sostenibili ed efficienti.

Ma utilizzare la robotica collaborativa nelle PMI è possibile?

Le nuove generazioni di robot industriali non devono essere intese come macchine di produzione per grandi lotti, ma come uno strumento di grande supporto per rispondere alla domanda di alta qualità e variabilità dei prodotti richiesti dal mercato.

I robot collaborativi di nuova generazione sono realizzati appositamente per le aziende che necessitano di automazione flessibile con un recupero rapido dell’investimento: il ribasso del loro prezzo medio (25-30 mila euro) li configura come una soluzione di particolare attrattività per le piccole e medie imprese.

Nel paradigma 4.0, i robot che collaborano con l’uomo per l’esecuzione dei processi produttivi saranno una risorsa fondamentale. Le tecnologie di cooperazione uomo-robot offriranno agli operatori modalità di fruizione naturali (usabilità) e un elevato livello di fiducia nelle funzionalità delle macchine (affidabilità, manutenibilità, disponibilità e sicurezza). La fruizione risulterà semplice e intuitiva, rendendo quindi non necessariamente visibili o percepibili le tecniche e le tecnologie impiegate nella realizzazione delle funzioni dei dispositivi robotici.

Tali tecnologie consentiranno di ottenere agenti robotici non isolati dall’ambiente produttivo occupato da operatori umani, bensì attivamente partecipi di processi cooperativi, in ambienti condivisi. L’agente robotico, spesso indicato come “co-worker”, immerso in un contesto di fabbrica 4.0, ha capacità di interazione quasi-umane: l’esperienza sensoriale e percettiva sarà molto simile a quella naturale, così come i movimenti e i comportamenti dei robot seguiranno schemi “cognitivamente accettabili” (basse velocità, traiettorie morbide, forme non ostili, operazioni prevedibili).

Vediamo qualche esempio applicativo:

• Nella logistica, la robotica collaborativa può tradursi in sistemi di trasporto automatizzati che si muovono in modo intelligente e autonomo all’interno della fabbrica (Self-driving logistics vehicles). Questa tecnologia, già adottata da Amazon, ha rivoluzionato le modalità di gestione degli spazi occupati all’interno dei magazzini, migliorando in modo significativo la produttività.
• Nell’automazione industriale i robot collaborativi possono affiancare l’uomo nelle mansioni più gravose, per esempio passando all’operaio eventuali pezzi da lavorare.
• Nei servizi ci sono numerosi campi di applicazione, così come in quello domestico dove vengono impiegati per la pulizia della casa e il supporto ai disabili.