Dai sensori intelligenti ai dispositivi edge intelligenti e all'infrastruttura cloud, l'impatto dell'Internet delle cose industriale (IIoT) sul settore manifatturiero non può essere sottovalutato. L'IIoT, noto anche come Industria 4.0, consente processi più intelligenti, predittivi e proattivi che portano a una maggiore efficienza complessiva.
Di seguito, presentiamo un esame più dettagliato delle tecnologie di produzione intelligenti che stanno rivoluzionando in meglio il futuro delle fabbriche.
Cobot
A questo punto, come società, abbiamo meno timore che i robot o l'automazione "eliminino" i posti di lavoro umani, perché abbiamo compreso gli immensi vantaggi che se ne possono trarre. È opinione diffusa che i robot che lavorano a fianco degli esseri umani – i robot collaborativi (cobot) – abbiano un grande potenziale per garantire la sicurezza e la soddisfazione dei lavoratori.
Riassegnare ai robot compiti noiosi o ripetitivi può trasformare la posizione lavorativa media nel settore manifatturiero in una più orientata al processo decisionale che all'esecuzione di compiti, come avveniva in passato. Gli esseri umani potranno quindi dedicarsi a progetti che richiedono capacità di giudizio o creatività, lasciando ai robot i lavori più pesanti o meno gratificanti, migliorando così la sicurezza e riducendo gli infortuni.
Inoltre, sebbene questi robot siano macchine estremamente complesse, spesso non è necessario possedere una laurea in informatica per imparare a riprogrammarli e fargli svolgere più di un compito. È ormai comune vedere robot "multiuso" dotati di visione artificiale, in grado di adattarsi a diversi ambienti e di essere rapidamente riprogrammati per eseguire molteplici funzioni.
Attualmente, molte aziende leader stanno automatizzando i processi e prevediamo che questa tendenza si diffonderà a molte altre nel prossimo futuro. Tesla è un esempio di stabilimento che sta abbracciando appieno l'automazione e ottimizzando i propri processi. Apple ha stipulato un contratto con uno stabilimento per il riciclo dei suoi iPhone, dove i robot si occupano dello smontaggio dei telefoni dismessi. In questo modo è possibile riciclare alcune parti e recuperare alcuni dei metalli preziosi contenuti al loro interno, grazie ai robot che eseguono il riassemblaggio inverso, proteggendo al contempo i lavoratori da metalli pesanti e lavori ripetitivi.
Nel complesso, ciò migliora il morale, riduce lo stress e aumenta la soddisfazione lavorativa dei dipendenti, un aspetto cruciale in un momento in cui la manodopera è estremamente scarsa: secondo il Dipartimento del Lavoro degli Stati Uniti. I lavoratori umani assistiti dai robot sono quindi più sicuri, con un minor numero di infortuni, incidenti e lesioni da sforzo ripetitivo.
Robotica come servizio
L'automazione è un fattore di livellamento e la tendenza in rapida crescita che sta guidando l'utilizzo dei robot nelle fabbriche di piccole dimensioni è la Robotics as a Service (RaaS). Infatti, secondo un recente rapporto pubblicato da Coherent Market Insights, il mercato globale del RaaS valeva 12,6 miliardi di dollari nel 2020 e si prevede che supererà i 41,3 miliardi di dollari entro il 2028
Analogamente al Software as a Service (SaaS), i produttori che utilizzano RaaS beneficiano dell'automazione robotica dei processi noleggiando dispositivi robotici e accedendo a un servizio in abbonamento basato sul cloud, anziché acquistare le apparecchiature. Con RaaS, i produttori possono evitare di sostenere costi elevati per le apparecchiature, di gestire la manutenzione e di affrontare altri problemi associati alla proprietà diretta. È sufficiente contattare un fornitore di RaaS e richiedere l'installazione dell'intero sistema di automazione a una frazione del costo di acquisto e gestione dei propri dispositivi robotici.
Al momento sono pochissime le attività che non possono essere automatizzate, e la questione principale è se il costo dell'automazione sarà proibitivo (nella maggior parte dei casi non lo è). Con la continua diminuzione di questi costi, assisteremo a una ripresa della produzione manifatturiera in Europa occidentale e Nord America; prevediamo quindi un aumento significativo della produzione regionale nei prossimi cinque-dieci anni. L'automazione è un vero e proprio fattore di livellamento: la macchina robotica ha costi di gestione ovunque si trovi, ma non deve sostenere i costi della manodopera umana per quei processi ripetitivi.
Un'altra tendenza attuale del RaaS è il "gemello digitale", in cui una fabbrica o un impianto di produzione viene ricreato in un ambiente virtuale utilizzando specifiche di prodotto precise o, in alcuni casi, il sistema stesso determina quali prodotti devono essere utilizzati. Gli utenti possono simulare la produzione di un articolo in un ambiente digitale e apprendere metodi per ottimizzare il posizionamento delle macchine e migliorare il flusso dei materiali.
I gemelli digitali possono anche avvisare gli operatori e i responsabili di stabilimento quando un motore sta per usurarsi o quando è prevista la manutenzione. L'implementazione dei gemelli digitali può risolvere molti problemi prima che si verifichino. A questo punto, è possibile rivolgersi a un fornitore di RaaS e spiegare: "Questo è ciò che sto cercando di fare", e il fornitore creerà il gemello digitale per voi e vi aiuterà a individuare i processi necessari per raggiungere i vostri obiettivi.
Edge Computing
La fabbrica del futuro ospiterà un gran numero di sensori, che raccoglieranno un'enorme quantità di dati. La comunicazione di questi dati al cloud è più lenta e costosa rispetto all'elaborazione in prossimità della fonte, ovvero in periferia.
Ad esempio, un sistema di monitoraggio continuo della temperatura in locale può analizzare i dati che elabora e inviare un avviso o una notifica quando viene rilevato un livello di temperatura al di fuori della norma. Ciò consente un'analisi dei dati molto più rapida e, in definitiva, un intervento più tempestivo, poiché non è necessario attendere che i dati vengano inviati al cloud.
Le nuove opzioni di connettività, come le reti a lungo raggio e ad ampia copertura (LoRaWAN), stanno consentendo all'edge computing di progredire a un ritmo molto più rapido nel settore manifatturiero, rendendolo un'opzione di connettività efficace ed efficiente per l'analisi dei dati nelle fabbriche.
Intelligenza artificiale
La comunicazione machine-to-machine tramite connettività wireless può ora connettersi con computer periferici per fornire analisi di processo. Grazie all'apprendimento automatico, è possibile apportare modifiche con una programmazione minima, consentendo alle fabbriche di adattare continuamente i propri processi e aumentare l'efficienza.
Le applicazioni di intelligenza artificiale (IA) possono sbloccare il vero potenziale dell'IoT e delle applicazioni edge nella produzione e negli stabilimenti produttivi. Grazie all'analisi in tempo reale, ai sensori connessi, alla manutenzione predittiva, all'automazione della catena di approvvigionamento e ad altri progressi di processo, l'industria manifatturiera si sta rapidamente proiettando in una nuova era.
Digi-Key sta inoltre sfruttando questa tecnologia per dotarsi del più grande sistema di automazione al mondo per la selezione di componenti elettronici e per accelerare le sue già notevoli velocità di spedizione.
La futura fabbrica di Digi-Key
Il nuovo centro di distribuzione all'avanguardia di Digi-Key, il Product Distribution Center (PDCe) recentemente ampliato, è un esempio lampante di fabbrica del futuro. Completamente operativo entro la fine del 2021, è uno dei più grandi centri di distribuzione al mondo, con una superficie di oltre 93.000 metri quadrati. Il PDCe ospiterà tutte le operazioni di evasione degli ordini di Digi-Key, tra cui prelievo, imballaggio e spedizione, nonché la ricezione e lo stoccaggio di pallet in eccesso.
La tecnologia integrata in questa struttura consentirà a Digi-Key di rimanere all'avanguardia nella distribuzione per gli anni a venire. Il PDCe ospiterà 43 chilometri di nastri trasportatori automatizzati ad alta velocità che permetteranno al sistema centrale di gestione, l'Order Storage Retrieval System (OSR), di ricevere automaticamente i prodotti e preparare gli ordini per l'imballaggio. L'OSR supporta l'evasione degli ordini "merce alla persona" utilizzando 1.000 navette automatizzate in grado di muoversi all'interno del sistema e di stoccare fino a 2,7 milioni di pezzi unici.
Questo sistema intelligente e automatizzato consentirà di prelevare, imballare e spedire gli ordini molto più velocemente, eliminando gli sprechi di imballaggio derivanti da ordini spediti in più pacchi. Inoltre, permetterà agli addetti al magazzino di assumere nuove responsabilità, migliorerà la loro sicurezza ed eliminerà una quantità significativa di lavoro manuale.
La struttura sarà dotata di molte altre innovazioni, tra cui un robot per la raccolta dei rifiuti che svuoterà oltre 400 cestini dislocati in tutto il magazzino. È importante sottolineare che il robot e i sistemi automatizzati non elimineranno alcun posto di lavoro, ma offriranno piuttosto ai dipendenti attuali l'opportunità di applicare o ampliare le proprie competenze in altre aree del magazzino.
Cosa succederà ora?
Un settore con un grande potenziale è la delocalizzazione dei posti di lavoro nel settore manifatturiero, rendendolo più locale e flessibile. Nei prossimi 5-10 anni, il crescente numero di robot e altre tecnologie potrebbe rendere realtà la personalizzazione di massa, la produzione in lotti di un solo pezzo e la regionalizzazione della produzione. Invece di produrre un milione di unità di un singolo articolo, una fabbrica potrebbe concentrarsi sulla creazione di articoli che soddisfino con precisione le esigenze del cliente.
Ad esempio, un cliente potrebbe caricare una foto o un modello 3D di se stesso su una fabbrica locale tramite il cloud, e un robot potrebbe poi utilizzarlo per produrre una maglietta completa che si adatti perfettamente alle sue misure. La maglietta potrebbe quindi arrivare al cliente in uno o due giorni, poiché non dovrebbe percorrere lunghe distanze: un miglioramento significativo rispetto all'attuale modello di produzione di massa, in cui gli ordini vengono spesso spediti all'estero prima di raggiungere il cliente.
Questo contribuirebbe a eliminare alcuni degli aspetti dispendiosi della produzione lungo tutta la catena di approvvigionamento: spreco di risorse, lunghi percorsi di spedizione e resi, rendendo l'intero processo più personalizzato e meno dispendioso in termini di risorse. Persino i giganteschi edifici industriali potrebbero scomparire nel prossimo futuro, man mano che le fabbriche diventeranno più piccole, più flessibili e più localizzate, con robot che apprendono e si adattano sul campo.
La nostra posizione all'incrocio tra robotica e intelligenza artificiale è come reinventare la ruota. Ciò che accadrà nei prossimi dieci anni sarà di fondamentale importanza: la produzione, così come la conosciamo, sarà completamente diversa, grazie in gran parte alla trasformazione digitale del settore, che porterà benefici a tutti, dai dipendenti ai clienti e all'ambiente.
Autore: Robbie Paul, Direttore dello sviluppo commerciale IoT per Digi-Key Electronics
Robbie Paul è il direttore dello sviluppo commerciale IoT di Digi-Key Electronics, che ha recentemente prodotto una serie di video intitolata Factory Tomorrow, che potete guardare qui.
