Paradigma e Assessment 4.0: tecnologie e logistica produttiva

Tecnologie fondanti, abilitanti, integrative

Premessa

Macchine azionate da energia meccanica

Produzione di massa e catena di montaggio

Elettronica e ICT per automatizzazione della produzione

Macchine intelligenti interconnesse e collegate ad Internet

Fine 18º Secolo

Fine 19° Secolo

Primi Anni '70

Oggi-futuro prossimo

IV

Industria 4.0 Senza Sloganº Quando si parla di Industria 4.0 ci si riferisce a una modalità organizzativa della produzione di beni e servizi che fa leva sull'integrazione degli impianti con le tecnologie digitali.

Le opportunità derivanti da questo nuovo paradigma sono di tale portata da essere paragonabili a quelle generate dall'adozione di macchine alimentate da fonti energetiche inanimate come il vapore o i combustibili fossili (Prima Rivoluzione Industriale), a quello derivante dall'introduzione della produzione di massa (Seconda Rivoluzione Industriale) e a quello veicolato dall'introduzione di impianti automatizzati basati sulle tecnologie elettroniche e informatiche (Terza Rivoluzione Industriale).

Nel percorso mostrato in figura manca però un evento particolarmente importante: la nascita di internet. Infatti, è stato lo sviluppo di internet ad abilitare il passaggio alla fase successiva nella quale macchine, oggetti, sistemi, processi sono integrati ed interconnessi (Quarta Rivoluzione Industriale).

È noto che la trasformazione digitale ha avuto origine in area B2C1: nella nostra vita quotidiana, infatti, il passaggio da 3.0 a 4.0 è già avvenuto!

L'ingresso di società dotate di tecnologie e modelli innovativi di business ha trasformato la tradizionale struttura delle economie di filiera in economie di piattaforma. Società come Amazon, Uber, Booking hanno sostituito i tradizionali intermediari del mercato fisico e sono diventati i maggiori fornitori di prodotti o servizi che loro non producono, che siano libri, servizi di taxi o alberghieri.

1 Con Business to Consumer, spesso abbreviato in B2C, si indicano le relazioni che un'impresa commerciale detiene con i suoi clienti per le attività di vendita e/o di assistenza.

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Un articolo del 2018 del Sole 24 Ore mostra "i padroni del futuro" (vd. figura successiva). È interessante notare che 7 imprese sulle prime 10 per capitalizzazione mondiale in borsa utilizzano asset digitali per creare valore: Facebook, Amazon, Alibaba, Apple, Microsoft, Tencent, Alphabet.

I dati in figura sono espressi in miliardi di dollari.

AMERICA

Pinterest 13

EUROPA

Yandex Mail.ru Wework Snap 10 5

Lift Booking 15 42

Match 12

Zalando 6

Spotify

Facebook 377

Werecard

SAP 122

19

16

Adyen

ASIA

Pinduoduo Meituan Kuaishou Bytedance 25 25 75

JD.com

Amazon 734

Alphabet 732

35

Tencent 376

Samsung 207

Ant F. 150

Apple 749

Salesforce 40

56

AirBnb 31

Uber 72

Intoit 51

Naspers 77

18

Didi Chuxing

Trip Advisor 7

Netease

Stripe 20

Dropbox Twitter 6 22

AFRICA

Rakuten 10

Naver

Se i veri asset del futuro sono i dati (o meglio le informazioni che da questi è possibile estrarre), è possibile aiutare le imprese più "tradizionali" a trasformare i loro asset in una versione digitale per creare maggiore valore?

Esistono linee guida (vd. in seguito: norma DIN SPEC 91345:2016-04) e alcuni concetti ever green da considerare nella progettazione ed implementazione di Industria 4.0:

• Definire correttamente scope, obiettivi, specifiche di un progetto 4.0.
• Riprogettare i processi. Un processo inefficiente rimarrà inefficiente anche nella sua versione digitale.
• Introdurre una tecnologia 4.0 in azienda non è di per sé un obiettivo. La tecnologia è un mezzo con cui potrebbe essere opportuno perseguire obiettivi di business.
• Gestire il cambiamento in azienda derivante dalla riprogettazione di un processo e/o dall'introduzione di una nuova tecnologia (change management) per garantire il successo del sistema 4.0.
• Acquisire più dati dagli asset non implica necessariamente ottenere migliori informazioni.

B2C vs B2B

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Baidu 55

105

One97 10

Lufax C

Alibaba 355

31

21

Flipkart

Fonte: Holger Schmidt

7

Delivery Hero 7

80

21

Netflix 117

Square 23

Microsoft 785

Ebay 27

31

PayPal 99

4

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Paradigma e Assessment 4.0

Materiale didattico realizzato sulla base delle lezioni di: Gualtiero Fantoni, Paradigma 4.0 Giovanni de Santis, Assessment 4.0

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A cura di: F. Loi, A. NatelliSommario

Sintesi

1

Tecnologie fondanti, abilitanti, integrative 3

Premessa 3

B2C vs B2B 4

Le origini di Industria 4.0 6

Flexible Manufacturing Systems (FMS) 8

Computer Integrated Manufacturing (CIM) Supply Chain Event Management (SCEM) 9

Industria 4.0: Principi Fondanti e Aspetti Logistico-Produttivi

La norma DIN SPEC 91345:2016-04 (RAMI 4.0) 14

Gli asset nell'Industria 4.0: il mondo degli oggetti 14

Caratterizzazione di un asset 16

1. Inserimento nel sistema informativo 17
2. Stato all'interno del ciclo di vita 17
3. Capacità di comunicazione 18

Componenti I4.0 20

RAMI 4.0 28

Assessment 4.0 34

I modelli di assessment 34

I riferimenti teorici per lo sviluppo di un modello assessment La norma DIN SPEC 91345: 2016 36

Lo studio Acatech (Industrie 4.0 Maturity Index) 38

Il modello di assessment per XXX EMEA 42

Competenze dell'auditor 46

Esercitazione 47

Appendice 1: I livelli della piramide dell'automazione 53

Livelli 1 e 2: field (sensori, attuatori) e controllo (PLC) 53

Livello 3: SCADA 53

Livello 4: MES 54

Livello 5: ERP 54

Nota: le definizioni riportate nelle note a piè pagina sono tratte da Wikipedia.

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DESIGN logies 36 8 121

Sintesi delle origini di Industria 4.0

• Le origini di Industria 4.0. v Industria 4.0 non è un concetto nuovo. L'idea di base si è generata ed evoluta tempo fa:
  • anni 70 - Flexible Manufacturing Systems (FMS). Parola chiave 4.0: flessibilità.
  • anni 80 - Computer Integrated Manufacturing (CIM). Parola chiave 4.0: dinamicità.
  • anni 2000 - Supply Chain Event Management (SCEM). Parola chiave 4.0: proattività.
• Definizione data da Acatech (accademia tedesca delle scienze e dell'ingegneria): "Industria 4.0 significa essenzialmente l'integrazione tecnica del CPS (Cyber-Physical System) nella produzione e nella logistica [ ... ]".
  • Il CPS è un sistema informatico in grado di interagire in modo continuo con il sistema fisico in cui opera. La gestione di un evento avviene in maniera flessibile, rapida/dinamica e proattiva.
• La norma DIN SPEC 91345:2016 (RAMI 4.0): delinea le linee guida dell'impianto concettuale di industria 4.0. In altre parole, la norma descrive come deve funzionare il CPS!
  • La norma non parla di robotica, di simulazione o di stampa 3D. La norma parla di Integrazione. Nel testo compaiono anche altri concetti, quali sicurezza informatica, capacità di comunicazione (almeno di tipo passivo) e gestione degli eventi, che ben si collegano alla Cybersecurity e all'IoT. Quindi, non tutte le tecnologie del paradigma 4.0 sono ugualmente importanti ed abilitanti!
    • NB: la RAMI è un parto dell'ente normazione tedesco DIN. Nonostante ciò, per definire l'architettura informativa 4.0 si adegua a standard internazionali preesistenti:
      • IEC 62264-1: Enterprise control system integration - Part 1: Models and terminology.
      • IEC 61512-1: Batch control - Part 1: Models and terminology.
      • IEC 62890: Life-cycle management for systems and products used in industrial-process measurement, control and automation.
  • Entrando più nel dettaglio, la norma spiega come rappresentare nel mondo dell'informazione un asset del mondo fisico.
    • Es. come rappresentereste un'auto nel mondo dell'informazione?
    • Tramite attributi/caratteristiche (peso, velocità max, potenza max, ... ) e metodi/funzionalità (frenare, accelerare, cambiare direzione ... ). L'insieme degli attributi e dei metodi descrivono lo stato e il comportamento di un oggetto (classe o tipo). La Fiat 500 (peso = 800 Kg; velocità max = 130 Km/h, potenza max = 118 CV ... ) è un'istanza della classe auto.

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• Per interagire con l'oggetto e modificarne il suo comportamento è necessario utilizzare delle interfacce (pedale del freno, pedale dell'acceleratore, volante, ... ). Le interfacce richiamano i metodi originariamente definiti per la classe (frenare, accelerare, cambiare direzione, ... ).
• Classi, oggetti, attributi, metodi, ecc. sono tipiche parole del linguaggio informatico. La norma contiene in tutto il testo diversi riferimenti alla programmazione orientata agli oggetti ed utilizza questi concetti per descrivere come debba avvenire la digitalizzazione degli asset del mondo fisico.
• Ma tutti gli asset devono essere rappresentati ed amministrati nel mondo dell'informazione? No. Dobbiamo distinguere tra vari tipi di asset: asset non noti nel sistema informativo, asset anonimi (identificati indirettamente), asset noti individualmente (identificati ma non gestiti) ed entità (identificate e gestite). Le entità sono gli oggetti di reale interesse per i vari stakeholder dell'impresa, che se dotate di opportune interfacce (administration shell) divengono componenti 4.0. La norma descrive nel dettaglio anche la struttura dell'administration shell.

• Per restare aggiornati: Piattaforma Industrie4.0.de - sezione download.

Assessment 4.0: Strumenti e Modelli

• Assessment 4.0 v Una volta capito che cos'è "Industria 4.0", ci domandiamo: esistono strumenti operativi per capire se l'azienda nel suo insieme è conforme al paradigma? Negli ultimi anni sono nati diversi questionari con la finalità di:
  • mappare lo stato di maturità digitale iniziale dell'impresa (vari livelli: macchine, stabilimento, azienda).
    • È particolarmente utile effettuare le rilevazioni tenendo presente due aspetti: "Capacità" ed "Effettivo utilizzo". Non è raro riscontrare che "Capacità" > "Effettivo utilizzo". Spesso le imprese non sono consapevoli di poter sfruttare meglio le risorse che già hanno a disposizione (un assessment mette in luce anche questo aspetto).
  • definire lo stato futuro e la roadmap con le azioni necessarie per raggiungere nuovi livelli di digitalizzazione.

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