Smart factory, industria del futuro: esempi di best practice

Il futuro ha bisogno di ricerca!
Smart factory, industria del futuro:
esempi di best practice
Prof. Dr.-Ing. Dominik Matt
Fonte: Fh IWU, European Comission – Advanced Manufacturing, 2013
1
Agenda
Smart factory, industria del futuro: esempi di best practice
 Industria 4.0: motivi e opportunità
 Elementi fondamentali ed esempi best practice
 Sintesi e prospettive
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Sfida: aumento della volatilità e dell’incertezza lungo
l'intera catena del valore
crescente complessità
dei prodotti
crescente numero di varianti e
prodotti personalizzati
considerevole riduzione del
ciclo di vita dei prodotti
FORNITORI
possibile fallimento
dei fornitori
ordini tardivi
PRODUTTORI
CLIENTI
tempi di consegna molto brevi
lotti piccoli
economia: crescita o recessione?
tempi di approvvigionamento incerti
aumento della concorrenza
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Opportunità: L’internet delle cose prevede di integrare
oggetti di qualsiasi tipo in una rete digitale universale.
Nell’internet delle cose, gli oggetti hanno una propria identità (smart objects) e si trovano o
si muovono in un ambiente 'intelligente'.
Machine2Machine
(M2M)
Person2Machine
(P2M)
Thing2Machine
(T2M)
Le tecnologie di comunicazione aiutano a semplificare, razionalizzare e migliorare il lavoro
e la vita quotidiana. Fondamentale per il successo sono standard e interfacce comuni.
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Industria 4.0: questo termine generico riassume il concetto
di digitalizzazione del valore aggiunto manifatturiero.
Smart Energy
E-Banking
Industria 4.0 significa il
collegamento in rete in tempo
reale di esseri umani, macchine e
oggetti per la gestione intelligente
di sistemi.
Smart
Life
VoIP
Mobile Devices
Smart
Economy
Social Media
sicurezza informatica
Digital Identity
Open Innovation
Smart
Knowledge
E-Health
Augmented Realty
motore di ricerca
Data Analytics
[basato su »Plattform Industrie 4.0«; DB Research]
E-Commerce
Big Data

sistemi integrati in rete con componenti di hardware e software incorporati (CyberPhysical-Systems) comunicano e operano attivamente nel internet degli oggetti.

i processi auto-organizzativi nel Smart Factory formano la visione e il campo di
applicazione: simili a Smart Mobility, Smart Logistics, Smart Grid, Smart Building, Smart
Health.

all’integrazione in rete si attribuisce la potenzialità di una quarta rivoluzione industriale.
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Trend: Industria 4.0 è già iniziata... Nel 2020, 50 miliardi
di oggetti intelligenti comunicheranno tramite internet
Strumenti di
misura
intelligenti
Dispositivi
mobili per la
produzione
Prodotti
intelligenti
6,58
50
Popolazione mondiale (miliardi)
Dispositivi in rete (miliardi)
Dispositivi in rete per persona
Interazione
uomo-robot
senza
barriere
Contenitori
intelligenti
3,47
25
in rete più
dispositivi
che
persone
6,3
0,08
1,84
12,5
6,8
7,2
7,6
…..
0,5
2003
2005
2010
Fonti: SIEMENS 2012, Cisco ISBG, 04/2011
6
2015
2020
Realizzazione: Molte aziende hanno già creato le
premesse per fare il prossimo passo verso Industria 4.0
mondo virtuale
Manual
data input
Smart cards Barcode
mondo fisico
RFID
Embedded
wireless
sensors
facilità di
acquisizione dati
Fonte: W. Wahlster, DFKI
Picture: http://pixabay.com/de/barcode-flugzeug-lkw-fracht-zug-616035/ (Public Domain)
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Agenda
Smart factory, industria del futuro: esempi di best practice
 Industria 4.0: motivi e opportunità
 Elementi fondamentali ed esempi best practice
 Sintesi e prospettive
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La fabbrica intelligente: una rete di oggetti intelligenti
Principi di base
Sistemi produttivi
e logistici
•
•
•
Identificazione automatica
 chi sono?
Esplorazione servizi
 che cosa so fare?
Networking autonomo
 dove sono i miei partner?
Macchine
Rete di
oggetti
intelligenti
Prodotti
Utensili e
componenti
9
livello del sistema
logistico/aziendale
Intra-Logistics
livello dei processi
produttivi
Manufacturing
Foto: Fraunhofer IPA
Foto: Wittenstein AG
Industria 4.0 – Alcuni esempi di applicazione nel
contesto produttivo industriale
Foto: pixabay (public domain)
livello di
controllo
Maintenance
In-Process Monitoring
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Foto: Merlin Mobility Incorporated
livello di
macchina
Esempio: Digitalizzazione dei processi logistici per
massimizzare l'efficienza e l'utilizzo delle risorse.
Machine A
supermarket
Machine B
order
milkrun
Machine C
Assembly
Line 2
Assembly
Line 1
Fonte: http://www.wittenstein.de/production-of-the-future/#industrie40-1-einstieg, WITTENSTEIN AG
Ritiro e consegna di materiali e componenti vengono gestiti «just-in-time» a
secondo del fabbisogno effettivo.
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Esempio: Una nuova generazione di robot leggeri
lavorano mano in mano con le persone, senza barriere.
passato
Foto: Fraunhofer IFF
futuro
>>>>>
Foto: AUDI AG, 2015
Foto: ABB Jokab Safety 2015
>>>>>
Foto: Nymann Teknik, Universal Robots, 2013
Concetti di sicurezza intelligenti permettono una cooperazione diretta senza
separazione spaziale tra collaboratore e robot.
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Esempio: Sistemi di assistenza per la manutenzione
industriale, con tecnologie di realtà aumentata*
Macchina da mantenere
1. Chiudere valvola
Worker con Google-Glasses
2. Rimuovere il tubo con due flange
Fonte: DFKI 2012
Utensili
3. Rimuovere valvola
*Augmented Reality
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Esempio: Perfezione attraverso strumenti intelligenti.
Smart Gru per impianti
di riscaldamento a
cippato
- modo autonomo
- monitoraggio della
qualità del cippato
- riempimento intelligente
Videocamera stereo per misurare
la dimensione della granulometria e
contenuto di cenere
BioChipFeeding
misurazione umidità
sensore laser per
posizionamento
Sensore ad ultrasuoni
per misurare la
topologia della
superficie in magazzino
sensore peso, accelerazione e inclinazione
Benna intelligente: Uso di sensori e algoritmi di controllo intelligenti per
ottimizzare gli emissioni degli impianti di combustione a cippato
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Agenda
Smart factory, industria del futuro: esempi di best practice
 Industria 4.0: motivi e opportunità
 Elementi fondamentali ed esempi best practice
 Sintesi e prospettive
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Potenziale: l‘impatto economico di „Industria 4.0“ - un
trend che le aziende dovranno saper cogliere!
potenziali effetti benefici
costi
effetti
potenziale

giacenza


Riduzione delle riserve di sicurezza
Evitamento dei effetti bullwhip e burbidge
-30% bis -40%

fabbricazione

Miglioramento del Overall Equipment
Effectivness
Processo di circuito
Miglioramento della flessibilità di personale
verticale e orizzontale
-10% bis -20%



logistica

Processi più automatizzati (milk run,
picking, …)
-10% bis -20%

complessità


Estensione del span of control
Riduzione del trouble shooting
-60% bis -70%

qualità

Circuiti di controllo della qualità in tempo
reale
-10% bis -20%

manutenzione


Ottimizzazione delle scorte dei ricambi
Manutenzione condition based (dati di
processo, dati di misura)
-20% bis -30%
Fonte: Fraunhofer IPA, 2013
potenziali di creazione di valore economico
Industrie
chimiche
+30%
Fabbr. di
autoveicoli
+20%
Macchinari e
Apparecchiature
+30%
Fonte: Fraunhofer IAO u. Bitkom, 2014
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Apparecchiature
elettriche
+30%
Agricultura
+30%
TIC
+15%
Le fasi di realizzazione: «Non c'è ascensore per il successo,
è necessario prendere le scale»
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INTELLIGENZA
Processi di fabbricazione organizzati
autonomamente. Automazione avanzata
e intelligenza artificiale come visione
2
1
INFORMAZIONE
Informazioni attuali e precisi
sullo stato operativo e sulla
posizione in tempo reale
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INTERAZIONE
Connessione e interazione
tra uomini, macchine, mezzi
di produzione e prodotti
Industria 4.0: Rivoluzione o semplicemente evoluzione?
 La visione dell’Industria 4.0 è un passo logico e tecnologico
verso il futuro.
 L’esperienza insegna che la realizzazione avverrà a piccoli
passi e per questo sembrerà più un’evoluzione, ma con il
potenziale rivoluzionario di un game changer.
Vi ringrazio per l’attenzione!
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Fraunhofer Italia Research s.c.a.r.l.
Innovation Engineering Center IEC
Prof. Dr.-Ing. Dominik Matt
Head of Institute
Tel. +39 0471 1966900
[email protected]
Dr.-Ing. Michael Riedl
Head of Automation and Mechatronics Engineering
Tel. +39 0471 1966921
[email protected]
Via Macello 57
I-39100 Bolzano
www.fraunhofer.it
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