Industria 4.0: la “quarta rivoluzione industriale”

Il termine Industria 4.0 può essere tradotto nel concetto di “industria intelligente”: l’attuale automazione industriale si impegna ad integrare tecnologie all’avanguardia all’interno dei processi produttivi. Il fine è di migliorare le condizioni di lavoro, creare nuovi modelli di business e aumentare la produttività e la qualità degli impianti.

La chiave di volta dell’ industria 4.0 sono i sistemi cyber-fisici, cioè sistemi fisici che sono strettamente connessi ai sistemi informatici. Lo scopo di questi sistemi è quello di connettere persone, processi e prodotti per integrare il mondo fisico con quello virtuale.

Breve cenno alla Storia della Produzione: dall’Industria1.0 all’Industria 4.0

Evoluzione dell’industria fino all’attuale “Quarta rivoluzione industriale” (fonte: www.digital-leaders.it)
  1. Industria 1.0 (1784) : l’invenzione della macchina a vapore consente alle fabbriche di sfruttare la potenza dell’acqua attraverso la sua vaporizzazione. Si abbandonano i mulini e si introducono sistemi meccanici capaci di ottenere una maggiore velocità produttiva.
  2. Industria 2.0 (1870) : la seconda generazione industriale è legata all’utilizzo dell’elettricità e del petrolio. Queste nuove fonti energetiche permettono di incrementare ulteriormente i livelli di meccanizzazione e produttività. Progressivamente, si innesta quella catena di montaggio che inaugura l’era della produzione di massa.
  3. Industria 3.0 (1970) : viene introdotta in fabbrica la prima generazione di Tecnologie dell’informazione e della Comunicazione (ICT): informatica ed elettronica incrementano ulteriormente i livelli di automazione. Non solo nell’ambito produttivo ma anche (e soprattutto) organizzativo. Si avviano nuovi processi che agevolano il lavoro delle persone: migliora la qualità della produzione, all’insegna della progressiva digitalizzazione.
  4. Industria 4.0 (2011) : il passaggio alla quarta rivoluzione industriale consiste in nuova dimensione del settore imprenditoriale, detta bimodale. Le aziende si orientano verso un approccio all’industria che che deve sfruttare sia risorse fisiche che virtuali. Queste due dimensioni, apparentemente separate, devono interagire il più possibile tra loro. E’ l’azione da intraprendere se si vuole raggiungere un nuovo livello di velocità ed efficienza produttiva. Il raggiungimento di questo obiettivo è inevitabile affinchè un’impresa rimanga competitiva nel mercato moderno.

Perchè i Sistemi Cyber-fisici sono la chiave di volta dell’Industria 4.0:

Il sistema cyber-fisico è un sistema in cui la parte “cyber” (cioè relativa al mondo virtuale) e quella fisica (cioè reale, tangibile) sono strettamente integrate. Le due componenti si possono comprendere soltanto se interpretate nella loro interazione. Il concetto può sembrare complicato perché la terminologia utilizzata per descrivere i processi dell’industria 4.0 non è di uso comune. Per chiarire di cosa stiamo parlando, ecco degli esempi d’applicazione di sistemi cyber-fisici in ambienti e settori industriali ben noti:

Esempi di applicazione: Sistemi Cyber-Fisici

  • pensiamo ad un ambiente fisico, come un’abitazione: i dispositivi di uso quotidiano (tv, forno, condizionatore, ecc.) sono tutti collegati tramite una rete virtuale in grado di renderli controllabili da remoto, per esempio tramite smartphone. Oltre ad aumentare il comfort in generale, quest’applicazione permette di semplificare la vita ad anziani o disabili, rendendoli più autonomi nelle loro case.
  • infrastrutture civili (edifici, dighe, ponti…) : per gli ingegneri, il monitoraggio delle condizioni delle infrastrutture nel tempo è fondamentale. Sensori a fibre ottiche, MEMS e tecnologie di comunicazione wireless consentono di gestire tutti gli aspetti costruttivi delle opere civili (e quindi fisiche). Ciò ne garantisce la durabilità, il funzionamento corretto e la manutenzione continua.
  • l’ospedale 4.0 : è un nuovo modo di concepire il sistema ospedaliero. Il processo di consegna delle cure sanitarie, l’assistenza sanitaria, il monitoraggio medico, le sale di attesa e gli orari devono agevolare maggiormente pazienti e medici. Esempi:
    • i pazienti possono scaricare i propri dati sanitari dai vari dispositivi mobili
    • le loro cartelle cliniche vengono digitalizzate e tutte le informazioni sono salvate nel cloud in maniera sicura ed efficiente.
    • il supporto informatico virtuale, si traduce in un servizio di controllo da remoto dei pazienti più fragili: quelli che soffrono di patologie croniche o che sono in fase post-operatoria.
    • i sensori biomedici, oggetto di studio dell’ingegneria clinica e biomedica, sono di grande aiuto nella prevenzione e monitoraggio di determinate patologie, perchè riducono i tempi di diagnosi ed intervento da parte del medico.

sono numerosi gli esempi di integrazione tra cibernetica e mondo fisico (si pensi anche al settore dei trasporti, delle telecomunicazioni o della robotica…): questo è dovuto al fatto che stiamo già vivendo in questo mondo bidimensionale. Infatti, utilizziamo quotidianamente i prodotti dell’industria 4.0, sebbene molti di noi non ne comprendano i princìpi di funzionamento nè i termini tecnici.

Internet of Things e Internet of Everything

Non è semplice descrivere nel dettaglio tutti i 9 pilastri che sostengono il sistema dell’Industria 4.0. Oltre al Sistema Cyber-Fisico, questo articolo illustra almeno un altro argomento fondamentale per la comprensione della quarta generazione industriale: l’Internet delle Cose (IoT) .

I 9 pilastri dell’Industria 4.0: le Tecnologie Abilitanti (fonte: www.focusindustria40.com)

Internet of Things è un neologismo nato dall’esigenza di dare un nome all’insieme di oggetti reali connessi ad internet. Con Internet delle cose si indica un insieme di tecnologie che permettono di collegare a Internet qualunque tipo di dispositivo. E’ un percorso ormai obbligato nello sviluppo tecnologico: attraverso la rete Internet, ogni oggetto dell’esperienza quotidiana acquista una sua identità nel mondo digitale. Lo scopo è quello di trasferire, elaborare e formulare informazioni provenienti dall’ambiente reale attraverso quello virtuale.

La privacy e l’IoT:

Quello della privacy e della tutela dei dati personali e sensibili è uno dei punti più importanti dell’ambito IoT. Infatti, se da un lato quest’ultimo è fonte di guida e conoscenza per ridurre l’esposizione dell’utente ai rischi, è anche vero che aumentano i dispositivi connessi. E quindi i dati disponibili sulla rete di comunicazione. Questo problema, per quanto risulti ancora non del tutto risolto, non ha ostacolato l’adozione della nuova tecnologia: nell’attuale clima di fermento tecnologico, i dispositivi IoT si stanno insinuando con forza anche nel mondo del lavoro. Rappresentano, cioè, una nuova chance per consentire alle aziende di stare al passo con i tempi. E’ chiaro che la connessione della tecnologia con la rete internet comporta un aumento dell’efficienza e della produttività dei processi aziendali.

Ad esempio, si pensi al settore automobilistico: le auto, inizialmente rese connesse “solo” tramite box GPS-GPRS con finalità assicurative, oggi devono uscire dalle fabbriche già dotate di connettività a bordo per soddisfare il cliente (e quindi portarlo all’acquisto).

Internet of Everything: la prossima evoluzione dell’ IoT

l’IoT starebbe per subire un’ulteriore sviluppo, passando dalla connessione tra dispositivi ad un tentativo di connessione di tutto ciò che esiste. Per questo si inizia a parlare di Internet of Everything (l’Internet del tutto). L’IoE andrebbe a connettere non solo i dispositivi ma anche le persone, i dati e i vari processi. Questo dev’essere supportato da una rete intelligente in grado di ascoltare, apprendere e dare nuove informazioni, con attenzione ad una maggiore sicurezza rispetto a quella attuale.

Le 4 categorie connesse dall’Internet del Tutto(IoE) [fonte: emerline.com]

In sintesi: l’ Internet of Things connette solo oggetti fisici. L’Internet of Everything contiene l’IoT (connette cose) e comprende anche persone, dati e processi. Ha quindi un carattere quadrimensionale.

Esempi pratici per comprendere l’ IoE:

  1. Sta piovendo: mentre guidate, la vostra auto si collega alla strada e analizza le sostanze sull’asfalto. In relazione allo stato degli pneumatici, assicura il giusto grip in modo automatico.
    • Collegandosi alla situazione del traffico, il sistema di bordo consiglia il percorso più rapido o meno pericoloso: incrocia simultaneamente i dati in arrivo dai segnali di stop e precedenza, con gli attraversamenti pedonali e con i semafori.
    • In base al tempo di arrivo a casa, vengono stimati tempi per l’accensione automatica della caffettiera e del sistema di riscaldamento: quando arrivate a casa trovate il caffè pronto e ancora caldo, magari con i termosifoni accesi. Una “casa intelligente”, insomma.
  2. Vediamo l’evoluzione dell’ospedale 4.0 prima introdotto: consideriamo una persona malata di una malattia cronica e potenzialmente letale. L’infrastruttura ospedaliera è collegata allo stato di salute attuale di questa persona e ne analizza di continuo le azioni (il cibo ingerito, attività fisica svolta, ecc.). In caso di segnale di pericolo inviato dal dispositivo connesso al paziente, un’ambulanza è pronta ad arrivare nel lasso di tempo utile al salvataggio. Durante il trasporto in ospedale, la vettura modifica le tempistiche dei semafori, in modo da creare un’onda verde. Il paziente arriva rapidamente al Pronto Soccorso, con un aumento esponenziale di probabilità di sopravvivenza rispetto a quella offerta dal contesto attuale.

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