Smart factory, industria del futuro: esempi di best practice Prof. Dr.-Ing. Dominik Matt Il futuro ha bisogno di ricerca! 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 2
Sfida: aumento della volatilità e dell incertezza lungo l'intera catena del valore considerevole riduzione del ciclo di vita dei prodotti crescente complessità dei prodotti crescente numero di varianti e prodotti personalizzati ordini tardivi FORNITORI PRODUTTORI CLIENTI possibile fallimento dei fornitori lotti piccoli tempi di consegna molto brevi tempi di approvvigionamento incerti economia: crescita o recessione? aumento della concorrenza 3
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) Thing2Machine (T2M) Person2Machine (P2M) 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. 4
Industria 4.0: questo termine generico riassume il concetto di digitalizzazione del valore aggiunto manifatturiero. E-Banking Smart Energy Industria 4.0 significa il collegamento in rete in tempo reale di esseri umani, macchine e oggetti per la gestione intelligente di sistemi. [basato su»plattform Industrie 4.0«; DB Research] VoIP Mobile Devices Social Media sicurezza informatica Digital Identity Data Analytics Smart Life Smart Knowledge Big Data E-Health E-Commerce Smart Economy Open Innovation Augmented Realty motore di ricerca sistemi integrati in rete con componenti di hardware e software incorporati (Cyber- Physical-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. 5
Trend: Industria 4.0 è già iniziata... Nel 2020, 50 miliardi di oggetti intelligenti comunicheranno tramite internet Dispositivi mobili per la produzione Strumenti di misura intelligenti 6,58 Prodotti intelligenti Interazione uomo-robot senza barriere Popolazione mondiale (miliardi) Dispositivi in rete (miliardi) Dispositivi in rete per persona 6,3 0,08 0,5 in rete più dispositivi che persone 1,84 Fonti: SIEMENS 2012, Cisco ISBG, 04/2011 12,5 3,47 25 6,8 7,2 7,6 2003 2005 2010 2015 2020 50 Contenitori intelligenti.. 6
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 RFID Embedded wireless sensors facilità di acquisizione dati mondo fisico Fonte: W. Wahlster, DFKI Picture: http://pixabay.com/de/barcode-flugzeug-lkw-fracht-zug-616035/ (Public Domain) 7
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 8
La fabbrica intelligente: una rete di oggetti intelligenti Sistemi produttivi e logistici Principi di base Identificazione automatica chi sono? Esplorazione servizi che cosa so fare? Networking autonomo dove sono i miei partner? Macchine Rete di oggetti intelligenti Utensili e componenti Prodotti 9
Foto: pixabay (public domain) Foto: Merlin Mobility Incorporated Foto: Wittenstein AG Foto: Fraunhofer IPA Industria 4.0 Alcuni esempi di applicazione nel contesto produttivo industriale Intra-Logistics livello del sistema logistico/aziendale livello dei processi produttivi Manufacturing livello di macchina livello di controllo In-Process Monitoring Maintenance 10
Esempio: Digitalizzazione dei processi logistici per massimizzare l'efficienza e l'utilizzo delle risorse. Machine A supermarket order milkrun Machine B Assembly Line 2 Assembly Line 1 Machine C 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. 11
Foto: AUDI AG, 2015 Esempio: Una nuova generazione di robot leggeri lavorano mano in mano con le persone, senza barriere. passato Foto: Fraunhofer IFF futuro >>>>> 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. 12
Esempio: Sistemi di assistenza per la manutenzione industriale, con tecnologie di realtà aumentata* Macchina da mantenere Worker con Google-Glasses Utensili 1. Chiudere valvola 2. Rimuovere il tubo con due flange 3. Rimuovere valvola Fonte: DFKI 2012 *Augmented Reality 13
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 sensore laser per posizionamento BioChipFeeding misurazione umidità 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 14
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 15
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 fabbricazione Miglioramento del Overall Equipment Effectivness Processo di circuito Miglioramento della flessibilità di personale verticale e orizzontale logistica Processi più automatizzati (milk run, picking, ) complessità Estensione del span of control Riduzione del trouble shooting qualità Circuiti di controllo della qualità in tempo reale manutenzione Ottimizzazione delle scorte dei ricambi Manutenzione condition based (dati di Fonte: Fraunhofer IPA, 2013 processo, dati di misura) -30% bis -40% -10% bis -20% -10% bis -20% -60% bis -70% -10% bis -20% -20% bis -30% potenziali di creazione di valore economico Industrie chimiche +30% Fabbr. di autoveicoli +20% Macchinari e Apparecchiature +30% Apparecchiature elettriche +30% Agricultura +30% TIC +15% Fonte: Fraunhofer IAO u. Bitkom, 2014 16
Le fasi di realizzazione: «Non c'è ascensore per il successo, è necessario prendere le scale» 3 INTELLIGENZA Processi di fabbricazione organizzati autonomamente. Automazione avanzata e intelligenza artificiale come visione 1 INFORMAZIONE Informazioni attuali e precisi sullo stato operativo e sulla posizione in tempo reale 2 INTERAZIONE Connessione e interazione tra uomini, macchine, mezzi di produzione e prodotti 17
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! 18
Fraunhofer Italia Research s.c.a.r.l. Innovation Engineering Center IEC Prof. Dr.-Ing. Dominik Matt Head of Institute Tel. +39 0471 1966900 dominik.matt@fraunhofer.it Dr.-Ing. Michael Riedl Head of Automation and Mechatronics Engineering Tel. +39 0471 1966921 michael.riedl@fraunhofer.it Via Macello 57 I-39100 Bolzano www.fraunhofer.it 19