La Connected Industry e gli impatti dell'Internet delle Cose" sui sistemi di produzione

L'emergere dell'Internet delle Cose come fatto compiuto crea nuovi scenari operativi in grado di rivoluzionare persino le nostre più inveterate abitudini di vita, aprendo innumerevoli nuove opportunità alle aziende specializzate nella costruzione di componenti elettronci, quali Bosch Rexroth, che si traducono in sensori, trasduttori, rilevatori di dati, trasmettitori di segnali. Componenti che assumono un ruolo determinante e strategico nel consentire ai costruttori di macchine di essere in linea con l’evoluzione in atto.

Condizioni essenziali per il successo nell'IoT (Internet of Things)

Se idealmente lo scenario appare già oggi affascinante, gli ostacoli per rendendo realtà non sono pochi e richiedono grandi competenze e capacità realizzative. Ad esempio, i rilevatori dei segnali ed i controllori devono essere gestibili attraverso linguaggi di alto livello e risultare facilmente connettibili agli elementi posti a monte e a valle della fase produttiva che sovraintendono. Ma questo non basta: per garantirne l'interoperabilità con altri sistemi e un'elevata compatibilità con i possibili sviluppi futuri è anche necessario che siano basati su standard aperti. E, chicca finale, debbono essere in grado di monitorare persino sé stessi, per evitare che qualche malfunzionamento possa compromettere il funzionamento dell'intero sistema.

Per certi versi questa può esser considerata una sorta di rivoluzione industriale incentrata sul rendere i prodotti fisici molto meglio automatizzati e più efficienti nell'arco dell'intero loro ciclo di vita.

Gli obiettivi dell'automazione basati sull'IoT

I punti principali sui quali occorre porre l'attenzione per garantirsi il successo nell'adozione di nuovi processi e nella realizzazione di innovativi sistemi basati sull'Internet delle Cose sono essenzialmente quattro:

1. Le decisioni saranno prese in tempo reale lungo l'intera catena del valore: il mercato si sta spostando in maniera importante verso l’individualizzazione e la personalizzazione dei prodotti. (mass customization). Ciò implica un cambio di paradigma nella pianificazione della produzione in termini di flessibilità, gestione della linea, indicatori di produttività ed la conseguente integrazione, a monte e a valle, della singola macchina. Non ci si potrà più limitare a capire a fine turno o a fine settimana come e dove migliorare il processo. Per consentire tale cambiamento è fondamentale mantenere un costante allineamento, in tempo reale, su tutta la catena: tra fornitori, funzioni logistiche e, in generale, rispetto a tutti gli stakeholder, in maniera che i livelli performance siano assicurati. Le singole macchine dovranno essere in grado attraverso le loro architetture elettroniche di poter abilitare questo scenario.
2. Le industrie saranno connesse e la sicurezza reinventata: La gestione dei processi in tempo reale non potrà prescindere da una livello di integrazione sempre crescente dove il ruolo dell’IT assumerà una criticità sempre maggiore, soprattutto in ambito gestione dei volume dei dati (Big Data Approach) e della loro sicurezza. Si possono sostanzialmente identificare 4 livelli di integrazione: 

• Integrazione di impianto (Connected Plant): il focus qui è sull’ottimizzazione della produzione stessa attraverso la raccolta e l’analisi dei dati di produzione.

• Integrazione delle operazioni (Connected Operation): l’obiettivo è scambiare le informazioni generate dalla produzione con quelle che i fornitori possono fornire per poter ottimizzare i processi tra le parti (es. logistica, gestione scorte)

• Integrazione di prodotto (Connected Product): la sfida è la connettività del prodotto, dalla linea di produzione al suo utilizzatore. E’ il comportamento dell’utilizzatore e come viene utilizzato il prodotto che fornisce l’input a tutta la catena produttiva: vendite, pianificazione della produzione, acquisti, distribuzione, aftermarket.

• Ecosistema Conesso (Connected Ecosystem): rappresenta il livello massimo di connettività con lo scopo di ottimizzare l’intera supply chain per tutti gli stakeholders. L’intera produzione è integrata orizzontalmente sulla linea e verticalmente rispetto ai diversi livelli decisionali.

Arrivare a questo livello di connettività tra macchine, prodotti e persone ha  impatti estremamente positivi. Si pensi, ad esempio, al processo di manutenzione. Analizzando i dati generati dalla qualità prodotto a fine linea e  dalle macchine in campo, possiamo prevenire una rottura e il fermo macchina. Ma questo è solo il primo passo: si potrà infatti ordinare in tempo il ricambio corretto e assegnare automaticamente la riparazione al tecnico di manutenzione che ha già gestito un caso simile in passato per la massima efficienza. E’ evidente come uno scenario del genere porti a reinventare la sicurezza di fabbrica.

L’impianto non potrà essere sicuro solo dal punto di vista fisico. Si dovranno integrare architetture mobili e cloud-based con in mente i controlli e l’automazione di macchina in generale, assicurando la gestione del dato. La sfida sarà l’integrazione delle competenze di produzione e controllo di processo con quelle IT e unificare il loro approccio alla sicurezza. Anche in questo caso le macchine stesse e i loro controllori dovranno consentire la massima flessibilità di accesso e programmazione.

3. IoT definirà nuovi standard sulle performance di processo: Un certo livello di automazione e controllo in produzione è sempre esistito, ma implementando nuove applicazioni in ambito IoT consentirà di connettere nuovi strumenti alla rete aziendale e derivare indicatori alternativi su come processi stanno performando e chi genera il reale ritorno dell’investimento. L’industria connessa permette ulteriori scenari di ottimizzazione. Ad esempio:

• Organizzazione del lavoro: Assegnare lo staff in maniera dinamica in funzione di particolari attività o situazioni produttive in funzione dei profili di competenza adeguati
• Energia: conoscere il dettaglio del consumo a livello macro (impianto) o micro (singolo componente) ha impatti significativi in termini di costi di produzione
• Supply Chain: l’aumento della trasparenza permette migliore visibilità sulla gestione degli asset e delle scorte
• Qualità: Migliori capacità di monitoraggio dei processi aiutano a comprendere meglio quando un difetto è causato in fase di produzione o di ingegnerizzazione.
• Acquisti: Gestione degli ordini basata sulle informazioni che arrivano dalla produzione e dalle vendite
• Garanzia: Dati di utilizzo forniscono dettagli su come il prodotto è utilizzato rispetto a come dovrebbe, consentendo decisioni migliori relativamente alle garanzie.

4. Manutenzione predittiva come fonte di business per gli OEM: La gestione delle performance degli asset riveste un valore sempre crescente. Si tratta di assicurare la disponibilità di macchina, minimizzare i costi e ridurre i rischi operativi attraverso la raccolta e l’analisi del dato. Molti OEM hanno già iniziato a generare fatturato con strumenti basati su tecnologie IoT attraverso architetture di comunicazione macchina-macchina (M2M) dove da una struttura rigida che connette 1:1 la singola macchina si è passati a connettere reti macchine. In questo caso il valore cresce proporzionalmente al volume e al periodo di analisi dei dati macchina, con l’obiettivo, attraverso la loro correlazione, di predire il malfunzionamento e prendere le necessarie misure correttive prima che il guasto accada. Risulta ovvio come se da un lato per l’End User l’obiettivo è quello della riduzione dei costi e dell’aumento della produttività, dal lato OEM si aprono opportunità di estensione del business attraverso l’offerta di servizi basati sulla garanzia dei tempi di uptime o l’ottimizzazione dei magazzini con ricambi in stock solo quanto serve.

L’evoluzione del M2M in ambito IoT non solo consentirà ottimizzazione di quanto sopra ma offrirà, attraverso l’aumentata connettività di macchina (sensori, attuatori) di offrire servizi innovativi da parte degli OEM. Una leva importante per abilitare questo scenario è la possibilità, da parte degli OEM stessi, di personalizzare ogni singola macchina, agendo direttamente sul firmware dei controllori (open core), con funzionalità esclusive.

La produzione e l’IT assumeranno un ruolo nuovo nella catena del valore: la tendenza al reshoring

I confini tra mondo fisico e digitale diverranno sempre più sfocati. I manager IT e di produzione possono sfruttare le opportunità offerte da IoT, dalla gestione dei Big Data, dalle architetture Cloud per ridefinire il ruolo che la produzione riveste all’interno della catena del valore aziendale. In futuro non potrà essere più confinata a centro di costo fintanto che la linea di produzione sarà fonte di  innovazione.

In questo ambito vanno considerati i primi, significativi, movimenti di reshoring (specie in US) dove le aziende, dopo anni di delocalizzazione della produzioni in nazioni con mano d’opera a basso costo, stanno riconsiderando di riportare la produzione dove il driver principale è quello tecnologico.

Ci sono diverse ragioni dietro al reshoring ma, in generale, la manifattura necessita ora di maggiore enfasi su velocità, produttività e sostenibilità. Per rimanere competitive in questo scenario di cambiamenti sempre più veloci, le imprese devono reagire in maniera più intelligente e in tempo reale alle mutevoli e rapide richieste del mercato. Per questo bisogna sfruttare la leva dei dati generati dalle loro macchine, linee e sistemi di produzione. Diventa quindi fondamentale poter disporre delle infrastrutture tecnologiche abilitanti.

Economica, precisa, sicura e ad alta efficienza energetica

La tecnologia degli azionamenti e dei controlli di Bosch Rexroth, società del Gruppo Bosch, muove macchine e impianti di qualsiasi dimensione. Bosch Rexroth fornisce in tutto il mondo tecnologie integrate per l'azionamento e il controllo di impianti industriali - Industrial Applications - e macchine operatrici mobili - Mobile Applications, nonché tecnologie legate al settore delle energie rinnovabili - Renewable Energies – e servizi.

Bosch Rexroth offre ai propri clienti idraulica, azionamenti e controlli elettrici, tecnica lineare e di montaggio da un unico fornitore. Con sedi in oltre 80 paesi, più di 36.700 addetti ha generato un fatturato di circa 5,7 ​​miliardi di euro nel 2013.

* Marino Crippa è Head of Sales Product Management Factory Automation di Bosch Rexroth