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INDUSTRIA4.0EMANIFATTURADIGITALE
Guidapraticapergliartigianielemicroepiccoleimprese
Marzo2017
4
0,00% 5,00% 10,00% 15,00% 20,00% 25,00% 30,00% 35,00% 40,00%
RegnoUnitoCanadaBrasileFrancia
USASpagnaItaliaRussiaIndia
MessicoGiapponeIndonesiaGermania
KoreaCina
L’ITALIAÈANCORAUNPAESEMANIFATTURIERODIPICCOLAIMPRESA
Fonte:*TheWorldBankFonte:**ISTAT,Rapportodicompetitività2014Fonte:***UfficioStudiConfartigianatosudatiEurostat
Incidenza%manifatturierosuPIL*
Sommando l’incidenzadeiservizidirettamente
riconducibili almanifatturiero,sisuperail50%delPIL**
Italia 1° in Ue 28 per occupazione manifatturiera in Micro-Piccole Imprese ***
6
ILMERCATOÈINEVOLUZIONEOrientamentoaiservizi
Ilserviziostadiventandounacomponenteintrinsecadell’offerta,nonpiùunelementoacorredo.
Semprepiùspesso,sivendeilservizio,nonilprodotto.
7
ILMERCATOÈINEVOLUZIONEPersonalizzazione(dimassa)
Convertireifabbisognidelsingolo clienteinprofitto,soddisfacendotuttelesueesigenzeedifferenziandosirispettoaiconcorrenti,mantenendoibeneficidicosto tipicamentelegati
allaproduzionedilargaserie
8
ILMERCATOÈINEVOLUZIONEFrammentazionedelladomanda
Aparitàdivolumi,ladomandadelmercatosisuddivideinunagammadiprodottisemprepiùampia,necessariapergarantire
lapersonalizzazionerichiestadaiconsumatori
9
Pochiprodo
tti
Altivolumiu
nitari
UNCAMBIODIPARADIGMAVo
lumi
#prodotti
Tanti articoli customprodotti in bassi volumi
Ieri
Oggi
10
INQUESTOSCENARIO,ARRIVAINDUSTRIA4.0
Èlacapacitàdiintegrareinmodoarmoniconuovetecnologiedigitali&nuoviapproccimanagerialiconletecnologieeimetoditradizionalidifareimpresa,alfinediperseguireinuovilivellidiproduttivitàeflessibilitàrichiestidalmercato.
11
1765• Sostituzionedellafaticadell’uomoconlaforzamotricedeimotoriavapore
• Nascitadeiprimiagglomeratimanifatturieri
1900• Introduzionedellelineediassemblaggio
• Nascitadeiconcettidimassproduction eeconomiediscala
1980• Nascitadeisistemiinformativigestionali
• Diffusionedell’automazionedeiprocessi
2020• Commistione trainformazionidigitalieprodotto fisico
• Dematerializzazionedeiprocessi(ancheproduttivi)
LAQUARTA RIVOLUZIONEINDUSTRIALE1th
2nd
3rd
4th
MACCHINAAVAPORETELAIOMECCANICO
FORDISMOLINEADIMONTAGGIO
FMS,CNC,MRP,ERP,CRM,PDM,PLM
135anni 80anni 40anni
12
RICADUTEATTESE
Evoluzione dei PROCESSI
Inno
vazio
nedeiPRO
DOTTI
Cambiareilmodoattraversocuifarelecose:• Automazione è dematerializzazione,rapidità,efficienza
• Informazione è controllo,decisioni, efficacia• Condivisione è collaborazione, fiducia
Cambiarelecosechesifanno:• Aumentodelleproprietà deiprodotti• Capacitàdiautodiagnosi• Interconnessione inrete• Interfaccia versol’utenteoversol’ambiente
• Prodotti“smart”
Cambiareilmododigenerarevalore:• Cosavendo: prodottoè servizioè soluzione• Comelovendo:compravenditaè affittolungoè pay xuseè pay xperformance
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Infrastrutture
Competenze
Propensionealrischio
Pensierolaterale
Orientamentoalcliente
UNARIVOLUZIONESOLOAPPARENTEMENTETECNOLOGICA
LePERSONEsonoesarannoalCENTRO!
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Produzionepergrandiserie/
Economiediscala
Attivitàripetitiveeprevedibili
Produzionecentralizzatain
pochisiti
INDUSTRIA
UN’OPPORTUNITÀ(ANCHE)PERLEMICROEPICCOLEIMPRESEEPERLEIMPRESEARTIGIANE
Produzioneperpiccolaserie/one-of-a-kindproduction
Attivitàpocoripetibilienonprevedibili
Produzionediffusa eflessibile
ARTIGIANATO
Perché le nicchie sono importanti
Perché la personalizzazione è imperante
Perché occorre avvicinarsi ai clienti
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LETECNOLOGIECOMELEVEABILITANTI
ARTIGIANATO Ruolodelletecnologie INDUSTRIA
CreativitàRiconoscereilvaloredell’idea dacuinasce
l’oggetto
Estensione deglistrumentidicreazione
Sacrificata alconcettodieconomiadiscala
PersonalizzazioneAdattabilitàalle esigenze
differentideiconsumatori
Permettonodi dettagliarespecifiche differentipersingolo
prodotto
«Ilconsumatoresiadattaalprodotto»
Specializzazione «Espertodellamateria»Gestire edigitalizzarel’interoprocesso direalizzazione
prodotto
Specializzazione diprocesso piùchedi
prodotto
Ecosistema Rapportodirettoconilcliente
Favoriscono la collaborazioneeildesigncondiviso
Rapportipiùstretticonifornitori rispettoai
clienti
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CARATTERISTICHEPRINCIPALI
AGEVOLAZIONEINVESTIMENTI
INFRASTRUTTUREABILITANTI
SVILUPPOCOMPETENZE TextINDUSTRIA4.0
IPER-AMMORTAMENTO(250%)attrezzatureemacchinari
SUPER-AMMORTAMENTO(140%)software
CREDITO DI IMPOSTA per leattività di R&S• (fino al) 50% dei costi esterni• 50% dei costi interni
Infrastrutturedirete(bandalargaeultra-larga)Standarddiinteroperabilitàperl’IoT
ScuoladigitaleAlternanzascuola–lavoroCompetencecenterDigitalInnovationHubDottoratiuniversitariadhocClustertecnologici
https://goo.gl/h19KDGPresentazioneufficiale
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TECNOLOGIEABILITANTI
Additivemanufacturing
AdvancedManufacturing
Solutions
Augmentedreality IndustrialInternet
Simulation
Cloud Bigdata&analytics
Cyber-Security
Horizontal/Vertical
Integration
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TECNOLOGIEABILITANTIClassificazione
Tecnologie (perlopiù)hardware,cherichiedonomacchinarie/oaltreattrezzaturefisichedainstallarepressoleaziende
Pre-requisiti tecnologicinecessariper:(i)raccogliereetrasmetteredati
(ii)virtualizzareesimulareprocessi/asset(iii)esseresempreonline
Tecnologie(perlopiù)software,necessarieperanalizzareidatiraccoltiinmodosicuroedefficiente,condividendolicon
l’esterno
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TECNOLOGIEABILITANTIDiversilivellidimaturità(2015)
Fonte:GartnerInc.'s2015HypeCycleforEmergingTechnologies
Tempo stimato per la completa
maturazione della tecnologia
Le tecnologie incluse nelpiano presentano diversigradi di maturazione
26
TECNOLOGIEABILITANTIDiversilivellidimaturità(2016)
Fonte:GartnerInc.'s2016HypeCycleforEmergingTechnologies
Tempo stimato per la completa
maturazione della tecnologia
Le tecnologie incluse nelpiano presentano diversigradi di maturazione, incontinua evoluzione
Addictivemanufacturing
27
ALLEGATOA(Iperammortamento – 250%)
ALLEGATOB(Superammortamento – 140%)
• Benifunzionaliallatrasformazionetecnologicae/odigitaledelleimpreseinchiaveIndustria4.0:
• Beniimmateriali(software/systemintegration)connessiainvestimentiinbenimaterialiIndustria4.0
GLIINCENTIVIPREVISTI
Benistrumentaliilcuifunzionamento ècontrollatodasistemicomputerizzati
e/ogestitotramiteopportuni sensorie
azionamenti
Sistemiperl’assicurazionedellaqualitàedella
sostenibilità
Dispositiviperl’interazioneuomomacchinaeperil
miglioramentodell’ergonomia edella
sicurezzadelpostodilavoroinlogica4.0
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A cosa serve• Supportare e incentivare le imprese che investono in beni strumentali nuovi, in beni materiali e immateriali (software e sistemi IT)funzionali alla trasformazione tecnologica e digitale dei processi produttivi
Quali vantaggi• Iperammortamento: supervalutazione del 250% degli investimenti in beni materiali nuovi, dispositivi e tecnologie abilitanti latrasformazione in chiave 4.0 acquistati o in leasing.
• Superammortamento: supervalutazione del 140% degli investimenti in beni strumentali nuovi acquistati o in leasing. Per chi beneficiadell’iper-ammortamento possibilità di fruire dell’agevolazione anche per gli investimenti in beni strumentali immateriali (software esistemi IT).
A chi si rivolge• Tutti i soggetti titolari di reddito d’impresa, comprese le imprese individuali assoggettate all’IRI, con sede fiscale in Italia, incluse lestabili organizzazioni di imprese residenti all’estero, indipendentemente dalla forma giuridica, dalla dimensione aziendale e dal settoreeconomico in cui operano
• Il beneficio è cumulabile con: Nuova Sabatini; Credito d’imposta per attività di Ricerca e Sviluppo; Patent Box; Incentivi allapatrimonializzazione delle imprese (ACE); Incentivi agli investimenti in startup e PMI innovative; Fondo Centrale di Garanzia
Come si accede• Si accede in maniera automatica in fase di redazione di bilancio e tramite autocertificazione.• Il diritto al beneficio fiscale matura quando l’ordine e il pagamento di almeno il 20% di anticipo sono effettuati entro il 31 dicembre2017 e la consegna del bene avviene entro il 30 giugno 2018.
• Per gli investimenti in iperammortamento superiori a 500.000 € per singolo bene è necessaria una perizia tecnica giurata da parte diun perito o ingegnere iscritti nei rispetti albi professionali attestante che il bene possiede caratteristiche tecniche tali da includerlonegli elenchi di cui all’allegatoA oall’allegatoB della legge di Bilancio2017
GLIINCENTIVIPREVISTI- Approfondimento
Fonte:PianoNazionaleIndustria4.0–MISE,Febbraio2017
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Se un bene “Industria 4.0” viene acquistato a un prezzo unitario comprensivo del software necessario per il suofunzionamento, tutto il corrispettivo può beneficiare della maggiorazione del 150% oppure bisogna operare unadistinzione tra la componentemateriale e quella immateriale dell’acquisto?
• Si ritiene che se il software è embedded, e quindi acquistato assieme al bene, lo stesso è da considerarsi agevolabile con l’iper-ammortamento. Questa interpretazione è coerente con l’elenco dell’allegato B che include software stand alone e quindi nonnecessari al funzionamento del bene.
Ai fini dell’ iperammortamento del 150%, rilevano gli investimenti in beni materiali nuovi, inclusi nell’allegato Aalla legge n. 232 del 2016, effettuati a decorrere dal 1° gennaio 2017. Come conseguenza, un bene di quel tipoconsegnato nel 2016 beneficia solo della maggiorazionedel 40%?
• […] L’iperammortamento si applica agli investimenti effettuati nel periodo che va dal 1°gennaio 2017, data di entrata in vigore dellalegge di bilancio, al 31 dicembre 2017 (ovvero al 30 giugno 2018 in presenza di determinate condizioni). Ai fini della spettanza dellamaggiorazione del 150% si è dell’avviso che l'imputazione degli investimenti al periodo di vigenza dell'agevolazione, come per ilsuperammortamento, debba seguire le regole generali della competenza previste dall'articolo 109, commi 1 e 2, del TUIR. Pertanto,un bene materiale strumentale nuovo, elencato nel citato allegato A e consegnato nel 2016, non può usufruire della maggiorazionedel 150% in quanto l’effettuazione dell’investimento avviene al di fuori del periodo agevolato, ma può beneficiare solo di quella del40%.
Un bene compreso nell’allegato A alla legge di bilancio, acquistato nel 2016 ed entrato in funzione edinterconnesso nel 2017, di quale maggiorazione di costo beneficia?
• Come già rilevato nella risposta precedente, l’investimento effettuato nel 2016 può beneficiare solo del superammortamento (e nondell’iperammortamento). La maggiorazione del 40% può essere fruita dal 2017, periodo d’imposta di entrata in funzione del bene.L’interconnessione, ai fini del superammortamentoprevisto dalla legge n. 208 del 2015, non assume alcuna rilevanza
FAQ[1/3]
Fonte:PianoNazionaleIndustria4.0–MISE,Febbraio2017
30
L’iper-ammortamento con maggiorazione del 150% è applicabile agli esercenti arti e professioni?
• Il tenore letterale della disposizione di cui al comma 11 (“Per la fruizione dei benefìci di cui ai commi 9 e 10, l’impresa è tenuta aprodurre una dichiarazione…”), il contenuto dell’allegato A annesso alla legge di bilancio 2017 (elencazione dei “Beni funzionali allatrasformazione tecnologica e digitale delle imprese secondo il modello «Industria 4.0»”) nonché la tipologia di beni agevolabiliinducono a ritenere che la maggiorazione del 150% riguardi soltanto i titolari di reddito d’impresa.
Si può applicare il superammortamento del 40% a un bene immateriale compreso nella tabella Ballegata alla legge di bilancio, se tale bene viene acquistato nel 2017 e applicato nello stesso anno a unbene teoricamente compreso nella tabella A, ma non agevolato perché acquistato già da annidall’impresa?
• L’articolo 1, comma 10, della legge di bilancio 2017 prevede la maggiorazione del 40% del costo di acquisizione dei beni immaterialielencati nell’allegato B della legge stessa. Tale beneficio è riconosciuto ai “soggetti” che beneficiano della maggiorazione del 150%. Lanorma, pertanto, mette in relazione il bene immateriale con il “soggetto” che fruisce dell’iper-ammortamento e non con uno specificobene materiale (“oggetto” agevolato). Tale relazione è confermata anche dal contenuto della relazione di accompagnamento alla leggedi bilancio. Pertanto, il software rientrante nel citato allegato B può beneficiare della maggiorazione del 40% a condizione chel’impresa usufruisca dell’iper-ammortamento del 150%, indipendentemente dal fatto che il bene immateriale sia o menospecificamente riferibile al benemateriale agevolato.
FAQ[2/3]
Fonte:PianoNazionaleIndustria4.0–MISE,Febbraio2017
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Quali caratteristiche deve avere un bene per poter essere definito “interconnesso”?
• Affinché un bene, coerentemente con quanto stabilito dall’articolo 1, comma 11, della legge di bilancio 2017, possa essere definito“interconnesso” ai fini dell'ottenimentodel beneficiodell’iper-ammortamento, è necessario e sufficiente che:• scambi informazioni con sistemi interni (es.: sistema gestionale, sistemi di pianificazione, sistemi di progettazione e sviluppo delprodotto, monitoraggio, anche in remoto, e controllo, altre macchine dello stabilimento, ecc.) e/o esterni (es.: clienti, fornitori,partner nella progettazione e sviluppo collaborativo, altri siti di produzione, supply chain, ecc.) per mezzo di un collegamento basatosu specifiche documentate, disponibili pubblicamente e internazionalmente riconosciute (esempi: TCP-IP, HTTP, MQTT, ecc.);
• sia identificato univocamente, al fine di riconoscere l’origine delle informazioni, mediante l’utilizzo di standard di indirizzamentointernazionalmente riconosciuti (es.: indirizzo IP).
La perizia giurata, da fornirsi in caso di beni con valore superiore a € 500.000, deve essere redatta persingolo bene o può comprendere tutti i beni strumentali acquistati nello stesso esercizio?
• La perizia deve essere fatta per singolo bene acquisito.
FAQ[3/3]
Fonte:PianoNazionaleIndustria4.0–MISE,Febbraio2017
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Loscenario Ilpianoitaliano LEAREETECNOLOGICHE Comemuoversi
AGENDA
Additivemanufacturing
AdvancedManufacturing
Solutions
Augmentedreality IndustrialInternet
Simulation
Cloud Bigdata&analytics
CyberSecurity
Horizontal/VerticalIntegration
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• Tecnologia brevettata negli anni 80. Processo di unione di materiale per realizzare oggettipartendo damodelli virtuali 3D, depositando strati di materiale l’uno sull’altro.
• Processo opposto aimetodi di produzione sottrattivi.
• WohlersAssociates
DEFINIZIONE
Making things with a 3D printer changes therules of Manufacturing.
TheEconomist(2012)
[…] new workers are mastering the 3-D printingthat has the potential to revolutionize the waywe make almost everything […]
BarackObama(2013)
Le tecnologie di stampa 3D consentono di produrre prototipi e riproduzioni tridimensionali fedelidi un modello digitale in 3D realizzato con un software CAD/CAM, attraverso la sovrapposizioneordinata di strati di materiale. L’oggetto virtuale (il file) viene suddiviso in porzioni trasversali di parialtezza (strati o layer), e inviate successivamente alla stampante 3D che procede alla lororiproduzione attraverso l’utilizzodi materiali di natura differente.
BCG
La stampa 3D appartiene ad una classe di tecniche note come fabbricazione additiva. I processiadditivi costituiscono oggetti layer-by-layer piuttosto che attraverso lo stampaggio o altre tecnichesottrattive.
McKinsey
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Tecnologiedistampa
PolvereMetallo,Polimeri,Sabbia
1Componente
Powder BedFusion
1componente +legante
Binderjetting
LiquidoPlastica,Resine
Stampaagetto
Material Jetting
Fotopolimerizzazione
Stereolitografia
SolidoPlastica
Incollaggio
LaminateObject
Estrusione
FDM
UNATECNOLOGIA=>TANTETECNOLOGIE
• PLA.AcidoPolilattico (Poly Lactic Acid)• ABSeABSplus (production-grade)• Resineacriliche,Nylon• Plastiche:silicone,gomme,materiali
ignifughi• Cere
• Acciao inox,alluminio,titanio,tungsteno,oro/argento,alumide,legheesuperleghe
• Vetroeceramica• Carta• Sabbie,argillaegesso
• PLA.AcidoPolilattico (Poly Lactic Acid)• ABSeABSplus (production-grade)• Resineacriliche,Nylon
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STRUMENTAZIONENECESSARIA
HARDWARE:• Sistema di addizione
del materiale (ugello, laser, proiettore)
• Sistema di trattamento del materiale in input
• Sensoristica per il controllo real-time del processo
• Sistemi di connessione con altri sistemi
• Interfaccia con operatore
• …
SOFTWARE:• Soluzioni per la
progettazione e la conversione di modelli e file CAD in file STL
• Soluzioni per la simulazione di processo e la stima delle ore di lavorazione
• …
36
1.Prototipazione
rapida
2.Produzioneindiretta
3.Produzionediretta
4.Partidiricambio
AMBITIAPPLICATIVI
37
CAD
PROTOTIPO
PRODUZIONE
1.PROTOTIPAZIONERAPIDA
TramitetecnologiaFused DepositionModeling:• Eliminazione “dubbi estetici”• Condivisione (rapida)delleideecon
colleghieclienti• Verificafunzionalità• Riduzionetempiprogettazione (del
15-20%)• Riduzionemodifichestampi (del
20-30%)• Riduzione“timetomarket”
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SviluppoNuovoProdotto
•Ufficio tecnico di5persone•2-3nuoviprodotti almese
RealizzazioneAttrezzature
•Ufficio tecnico di2persone+2operatori permacchineutensili, nontotalmentededicateall’attività•(max)100posaggi¢raggiperogninuovoprodotto
Attrezzaggiomacchine•3macchine inproduzione•Macchinesemiautomatiche•Alloggiamentodelsemilavoratosulposaggio/centraggio
Produzione•(circa)3.000codici diprodottofinito acatalogo•Vitamediadiunprodottodipendente dallavitadellamacchinadiproduzione (circa10-15anni)
2.PRODUZIONEINDIRETTA Caratteristiche & Volumi1. I posaggi/centraggi devono essere realizzati ad hoc per ogni nuovo
prodotto lanciato in produzione2. Sono realizzati in acciaio, con un peso significativo per le operatrici di
assemblaggio3. Il fabbisogno complessivo annuale di posaggi/centraggi va dai 2.000
ai 3.000 pezzi4. Circa il 70% di essi non è soggetto a particolari stress in esercizio
Il processo As-IsI posaggi/centraggi sono oggi realizzati con:1. Produzione interna (80% dei casi):
a. reparto di lavorazioni meccaniche, coinvolto per 70% del tempo disponibile
b. lead time produttivo: (circa) 10 gg2. Produzione esterna (20% dei casi):
a. ricorso a terzistib. lead time di fornitura: 5 ÷ 10 gg
Il processo To-BeI posaggi/centraggi potranno:1. Essere realizzati con stampanti 3D2. Essere prodotti in plastica, raggiungendo un peso molto
inferiore a quelli attuali3. Richiedere un lead time produttivo di 2-3 gg4. Limitare l’impegno da parte del personale interno
(processo di stampa autonomo) a circa 100 ore/anno per attività di setup e finitura
39
Opportunità
• Realizzareformeegeometrienonpossibilicontecnologietradizionali
• Disporredinumerosealternativeprogettualidatestareinoperaevalutare
Risultati
• Riduzionedelnumerodeifornitorigestiti• Riduzionedellead timediproduzionedi1/10• Riduzionedelcostodirealizzazionedeicomponentiparia1/15
Tecnologia
• Fused DepositionModeling
3.PRODUZIONEDIRETTA
40
1. Hooverhamessoadisposizione imodelliCADdialcunicomponenti:
• Cuffiediaspirazione• Portabatteria
2. GliutentipossonoscaricareimodelliCAD(epersonalizzarli),primadistamparlion-site
• Sostenibilitàeconomica• Sostenibilitàambientale
4.PARTIDIRICAMBIO
Sitodedicatoallacondivisionedifiledioggettiperla stampa3D
41
DIMENSIONE&VELOCITÀDISTAMPALimitedimensionale deipezzidarealizzareinfunzionedelladimensione dellastampante(edellavelocitàdistampa)
COSTO
Elevatocosto deimateriali edellestampanti
MIXDIMATERIALILimitate possibilità diutilizzaredifferenti materialinellostessoprocesso distampaggio
STABILITÀ&FINITURAMancataadesionedelmaterialeneglistrati inferiori(instabilità) eridotta finitura superficiale
BENEFICI&LIMITI(ATTUALI)
Realizzareformeegeometrienonpossibilicontecnologietradizionali
Realizzareeconomicamenteprodottiunici
Realizzaredirettamenteprodottifinitisenzaoperazionidifinitura
Venditadelmodello3Dinvecedelprodottofisico
Riduzionedeitempidiprototipazione,timetotestetimetomarket
Riduzionedelmaterialediscarto/materiaprimaininput
Riduzionedeiconsumi:processoadditivomenoenergivororispettoalletecnichetradizionali
VS
42
Categoriedispesa Commento• Macchineperlamanifatturaadditiva
utilizzateinambitoindustriale
• Dispositiviintelligentiperiltestdellepolverimetallicheesistemidimonitoraggioincontinuocheconsentonodiqualificareiprocessidiproduzionemediantetecnologieadditive
• Ladicitura“ambitoindustriale”intendeescluderelestampanticonsumer,considerando tutteesolelestampantiprofessionali,applicabilinegliambitidescrittinelleprecedenti slide
• Nonsonoesplicitatelimitazioni legateaprezzodiacquisto,dimensioni cameradistampa,materialilavorati,etc.
COSAPREVEDEILPIANOAllegatoA
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Letecnologiedistampa3Dindustrialesononativamentepredisposteperrispettareicriteridivalidazione indicatidalpiano:
o interconnessione aisistemiinformaticidifabbricaconcaricamentodaremotodiistruzionie/opartprogram
o integrazioneautomatizzataconilsistemalogisticodellafabbricaoconlaretediforniturae/oconaltremacchinedelcicloproduttivo
o interfacciauomomacchinasemplici eintuitiveo rispondenza aipiùrecentistandardinterminidi
sicurezza
Letecnologiedistampa3Dsonoclassificabilicomesistemicyber-fisici,essendodotatedi:
o sistemiditele-manutenzionee/otele-diagnosie/ocontrolloinremoto
o monitoraggioincontinuodellecondizioni dilavoroedeiparametridiprocesso
o caratteristichediintegrazionetramacchinafisicae/oimpiantoconlamodellizzazionee/olasimulazionedelpropriocomportamento
COSAPREVEDEILPIANOAllegatoA(ulterioricommenti)
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Categoriedispesa Commento• Soluzioni softwareperlaprogettazione,
definizione equalificazionedelleprestazionieproduzione dimanufattiinmaterialinonconvenzionalioadalteprestazioni, ingradodipermetterelaprogettazione, lamodellazionetridimensionale, lasimulazioneelasperimentazione
• Strumentidireversemodeling andengineering,comescanner3D,perlaricostruzionevirtualedicontestireali
• Isistemidimanifatturaadditivasononativamentedotatidisoluzioniinformatiche per“ilmonitoraggio eilcontrollodellecondizionidilavorodellemacchineedeisistemidiproduzione,coninterfacciamentoconisistemiinformatividifabbricae/oconsoluzionicloud”
• Isoftwareincorporatinellestampanti3Dsonooggettodiiper-ammortamento,essendoconsideratiuntutt’unoconl’hardware
COSAPREVEDEILPIANOAllegatoB
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Loscenario Ilpianoitaliano LEAREETECNOLOGICHE Comemuoversi
AGENDA
Additivemanufacturing
AdvancedManufacturing
Solutions
Augmentedreality IndustrialInternet
Simulation
Cloud Bigdata&analytics
CyberSecurity
Horizontal/VerticalIntegration
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1.Benistrumentaliilcuifunzionamentoècontrollatodasistemicomputerizzatie/ogestitotramiteopportunisensorieazionamenti
2.Sistemiperl’assicurazionedellaqualitàedella
sostenibilità
3.Dispositiviperl’interazioneuomomacchinaeperil
miglioramentodell’ergonomiaedellasicurezzadelpostodi
lavoroinlogica4.0
COSAPREVEDEILPIANOAllegatoAAll’interno di questa area tecnologica è possibile far ricadere la maggior parte delle soluzionipresenti nell’allegato A del piano: queste fanno riferimento a tutta una serie di macchine utensili esistemi di controllo la cui caratteristica principale è la possibilità di connessione ad altri sistemi / ilcontrollo da remoto
47
Beni strumentali il cui funzionamento è controllato da sistemi computerizzati e/o gestitotramite opportuni sensori e azionamenti:•macchine utensili per asportazione•macchine utensili operanti con laser e altri processi a flusso•macchine per la realizzazionedi prodotti mediante la trasformazione dei materiali•macchine utensili per la deformazione plastica dei materiali•macchine utensili per l’assemblaggio, la giunzione e la saldatura•macchine per il confezionamento e l’imballaggio•macchine utensili di de-produzione e re-manufacturing per recuperare materiali e funzioni da scarti industriali eprodotti di ritorno a fine vita (ad esempio macchine per il disassemblaggio, la separazione, la frantumazione, ilrecupero chimico)
• robot, robot collaborativi* e sistemi multi-robot•macchine utensili e sistemi per la modifica delle caratteristiche superficiali dei prodotti e/o la funzionalizzazionedelle superfici
•macchine, strumenti e dispositivi per il carico/scarico, pesatura e/o il sorting automatico dei pezzi, dispositivi disollevamento e manipolazione automatizzati, AGV e sistemi di convogliamento e movimentazione flessibili, e/odotati di riconoscimento pezzi (ad esempio RFID,visori e sistemi di visione)
•magazzini automatizzati interconnessi ai sistemi gestionali di fabbrica
COSAPREVEDEILPIANO(allegatoA)1.Benistrumentali
Fonte:Sivedanoleslidesuccessivededicateaisistemicollaborativi/collaborativerobotics
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COSADICEILPIANO COSASIGNIFICA PERLEIMPRESE*
Controllo per mezzo di CNC (Computer NumericalControl) e/o PLC (Programmable Logic Controller)
I macchinari prodotti (torni, frese, punzonatrici, piegatrici, taglio laser, …) dal 2010 inavanti sono in quasi tutti i casi macchineCNC, ovvero controllabili da un computer esternochedialoga con gli azionamenti della macchinamedesima.
Interconnessione ai sistemi informatici di fabbrica concaricamento da remoto di istruzioni e/o part program
I macchinari acquistati devono poter ricevere informazioni da remoto (es. dal partprogram), il che implica una connessione cablata o wireless con altri sistemi informativiaziendali (CAD, PDM/PLM, ERP, …).Tutte le macchine di nuova generazione prevedono nativamente questa funzionalità; cosìnon fosse, viene normalmenteofferta dai system integrator comeattività custom durantel’installazione.
Integrazione automatizzata con il sistema logisticodella fabbrica o con la rete di fornitura e/o con altremacchine del ciclo produttivo
I macchinari devono avere un’interfaccia gestionale che permetta loro di scambiareinformazioni (es: data inizio lavorazione, data fine lavorazione, pezzi lavorati, etc.) con isistemi informativi aziendali (ERP, MES, …).Una quota parte sign ificativa dei produttori di macchine utensili prevede nativamentequesta funzionalità, che va comunqueverificata prima dell’acquisto.
Interfaccia uomo macchina semplici e intuitiveI macchinari devono disporre di display/schermi a bordo macchina per una facileinterazione con l’operatore, nonché eventuali interfacce d igitali da remoto per la lorogestione da partedi supervisori.
Rispondenza ai più recenti standard in termini disicurezza
La sicurezza quimenzionata fa rifer imento ad aspetti più di natura fisica chedigitale. Tutti iproduttori certificano le loro macchine come rispondenti a specifiche norme di sicurezza,permettendo all’azienda utilizzatrice un facile confronto rispetto alle normative vigenti nelproprio settore.
COSAPREVEDEILPIANO(allegatoA)1.Benistrumentali:pre-requisiti
Fonte:InterpretazionedapartedeiricercatoriRISE
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COSADICEILPIANO COSASIGNIFICA PERLEIMPRESE*
Sistemi di telemanutenzione e/o telediagnosi e/ocontrollo in remoto
Prima di procedere all’acquisto, verificare con il proprio fornitore le funzionalità relative allaconnettività della macchina e alla sua capacità di trasmettere e ricevere informazionidiagnostiche (stato on/off/standby, errori registrati, …) e di essere soggette ad una eventualericonfigurazioneda remoto.
Monitoraggio in continuo delle condizioni di lavoro e deiparametri di processo mediante opportuni set di sensori eadattivitàalle derive di processo
Prima di procedere all’acquisto, verificare con il proprio fornitore le funzionalità relative allaconnettività della macchina e alla sua capacità di rilevare, trasmettere e ricevereinformazioni circa lo stato del processo (on/off/standby) e altri parametri di funzionamento(velocità, tempo ciclo, pezzi lavorati, …).
Caratteristiche di integrazione tra macchina fisica e/oimpianto con la modellizzazione e/o la simulazione delproprio comportamento nello svolgimento del processo(sistema cyber-fisico)
Lemacchinedevono poter disporredi un softwaredi controllo integrato, in grado di rilevare emostrare amonitor i principali parametri di funzionamento, senza l’esigenza cheun operatoresupervisioni fisicamente le attività. Da remoto l’azienda può controllarne lo stato e leperformance, e eventualmentedecidendo di terminare ebloccare l’operazione.
Dispositivi, strumentazione e componentistica intelligenteper l’integrazione, la sensorizzazione e/ol’interconnessione e il controllo automatico dei processiutilizzati anche nell’ammodernamento o nel re-vampingdei sistemi di produzione esistenti
Tutti i dispositivi (sensori, attuatori, cablaggi, …) impiegati (anche) nel re-vamping di sistemiesistenti possono rientrare nelle categorie di spesa dell’Allegato A e soggette a iper-ammortamento.
COSAPREVEDEILPIANO(allegatoA)1.Benistrumentali:caratteristicheI4.0
Fonte:InterpretazionedapartedeiricercatoriRISE
ImacchinaridevonoesseredotatidiALMENODUE traleseguenticaratteristicheperrenderleassimilabilie/ointegrabiliasistemicyber-fisici:
50
FOCUS:COLLABORATIVEROBOTICSDefinizioneSihaRoboticaCollaborativaquando Isistemiroboticicheoperanoautomaticamentecondividono lospaziodilavorocongliumani.Siriferiscequindi adunprocessooapplicazionepiuttostocheaunparticolarebrandorobot.NellaRoboticaCollaborativa, gliumanieisistemi roboticicondividono unospaziodilavorocomunenelqualeentrambioperano.
ISO/TS15066
Collaboration ≠ Collaborative
51
Safety
Mon
itoredStop
• Solooccasionalmenteunoperatoreumanoentraincontattoconilrobot, chelavorainmodoautonomoperlamaggiorpartedeltempociclo
• Qualoraunoperatoredovesseentrarenellazonapredefinitadisicurezza,ilrobotbloccaleproprieoperazioni
HandGuiding
• Questacollaborazioneuomo/robotpermettediall’operatorediinsegnaretramitedimostrazionealrobot
• Questirobot sonotradizionali,conlapresenzadisensoridiforzachepercepisconol’intensitàtrasmessadall’uomo
Spee
dandSeparatio
nMon
itorin
g • L’ambientedilavoroèmonitoratodallaseroaltrisistemidirilevamentocheverificanol’operatore
• Infunzionedellaposizionedell’operatore,ilrobot rispondecondiversealternativepredefinite(rallentacondiversigradisinoafermarsideltutto)
Powerand
ForceLimiting
• Ilrobotnonrichiedenessunagabbiadicontenimentoelavorainmodosinergicoconl’operatore
• Èdotatodisensoridimovimentoediposizionecherilavanocontinuamentel’operatoreecontattianomali
FOCUS:COLLABORATIVEROBOTICSClassificazionedeirobotindustriali
TRADIZIONALE COLLABORATIVE
52
TRADIZIONALE COLLABORATIVE
Nonconsapevolidell’ambientecircostante Consapevolidell’ambiente circostante
Focus sutaskripetitivieconaltiritmi edelevate potenze (produzioni diprocesso)
Focussuflessibilità efacilitàd’uso(produzioni perfabbricazionenonripetitiva)
Progettazionedelprocessoproduttivoconcomitante allasceltatecnologica
Progettazionedelprocessoproduttivo ex-anteallasceltatecnologica(adattabilità alcontesto)
Programmazionesvoltadatecnici adhoc Programmazionesvoltadaoperatoridiprocesso
FOCUS:COLLABORATIVEROBOTICSTraditional vs.Collaborativerobot
53
FOCUS:COLLABORATIVEROBOTICSLineedimontaggioApplicazione
•BMW implementacollaborativerobotslungolesuelineediassemblaggio,cosìdasupportareiproprioperatorinell’esecuzione delleattività
Risultatioperativi
•Riduzionedeglierroriumani•Riduzionedeltempodiinattivitàdell’operatore(dicircal’85%)
•Riduzionedeitempidiriconversione /programmazionedelleattivitàdeirobot
Benefici
•Collaborativerobotspossonoeseguireleattivitàpiùintenseemenoergonomichelasciandoall’operatoresoloquelleaverovaloreaggiunto
•Robotsdiventanoveramenteadattabilialprocesso, enonviceversa
54
Sistemi per l’assicurazionedella qualità e della sostenibilità:• Sistemi di misura a coordinate (a contatto, non a contatto, multi-sensore o basati su tomografia computerizzatatridimensionale) per la verifica dei requisiti micro e macro geometrici di prodotto per qualunque livello di scala dimensionale(dalla larga scala alla scala micro- o nano-metrica) al fine di assicurare e tracciare la qualità del prodotto e che consentono diqualificare i processi di produzione in maniera documentabile e connessa al sistema informativo di fabbrica
• Sistemi per l’ispezione e la caratterizzazione dei materiali (ad esempio macchine di prova materiali, macchine per il collaudodei prodotti realizzati, sistemi per prove/collaudi non distruttivi, tomografia) in grado di verificare in process le caratteristichedei materiali in ingresso o in uscita al processo e che vanno a costituire il prodotto risultante a livello macro (es.caratteristiche meccaniche) o micro (ad esempio porosità, inclusioni) e di generare opportuni report di collaudo da inserirenel sistema informativo aziendale
• Sistemi intelligenti e connessi di marcatura e tracciabilità dei lotti produttivi e/o dei singoli prodotti ( ad esempio RFID - RadioFrequency Identification)
• Sistemi di monitoraggio e controllo delle condizioni di lavoro delle macchine(ad esempio forze, coppia e potenza dilavorazione; usura tridimensionale degli utensili a bordo macchina; stato di componenti o sotto-insiemi delle macchine) e deisistemi di produzione interfacciati con i sistemi informativi di fabbrica e/o con soluzioni cloud
• Strumenti per l’etichettatura automatica dei prodotti, con collegamento con il codice e la matricola del prodotto stesso inmodo da consentire ai manutentori di monitorare la costanza delle prestazioni dei prodotti nel tempo e di agire sul processodi progettazione dei futuri prodotti in maniera sinergica
• Componenti, sistemi e soluzioni intelligenti per la gestione, l’utilizzo efficiente e il monitoraggio dei consumi energetici• Filtri e sistemi di trattamento e recupero di acqua, aria, olio, sostanze chimiche, polveri con sistemi di segnalazionedell’efficienza filtrante e della presenza di anomalie o sostanze aliene al processo o pericolose, integrate con il sistema difabbrica e in grado di avvisare gli operatori e/o fermare le attività’ di macchine e impianti
COSAPREVEDEILPIANO(allegatoA)2.Sistemiperl’assicurazionedellaqualitàedellasostenibilità
55
Dispositivi per l’interazione uomo macchina e per il miglioramento dell’ergonomiae della sicurezza del posto di lavoro in logica 4.0:• Banchi e postazioni di lavoro dotati di soluzioni ergonomiche in grado di adattarli inmaniera automatizzata alle caratteristiche fisiche degli operatori (ad esempiocaratteristiche biometriche, età, presenza di disabilità),
• Sistemi per il sollevamento/traslazione di parti pesanti o oggetti esposti ad altetemperature in grado di agevolare in maniera intelligente/robotizzata/interattiva ilcompito dell’operatore,
• Interfacce uomo-macchina (HMI) intelligenti che supportano l’operatore in termini disicurezza ed efficienza delle operazioni di lavorazione e manutenzione.
COSAPREVEDEILPIANO(allegatoA)3.Postazionidilavoro
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Tutteleattrezzatureedimacchinaridell’allegatoAdescrittiinprecedenzaprevedonounacomponentesoftware(anchesolopergarantirelaconnessioneallarete)
• Essendosoftwareincorporato(“embedded”)nell’hardware,èoggettodiiper-ammortamento
Tuttiisistemi/softwareelencatinell’allegatoBpossonoesserericondottiasistemidiAdvancedManufacturingSolution:
• Perquestivalelaregolageneralediincentivazionetramitesuper-ammortamento,qualoravengaacquistataalmenoun’attrezzaturahardware(anchenonlegataalsoftware)soggettaaiper-ammortamento
COSAPREVEDEILPIANOAllegatoB
57
Loscenario Ilpianoitaliano LEAREETECNOLOGICHE Comemuoversi
AGENDA
Additivemanufacturing
AdvancedManufacturing
Solutions
Augmentedreality IndustrialInternet
Simulation
Cloud Bigdata&analytics
CyberSecurity
Horizontal/VerticalIntegration
58
DEFINIZIONE
L’Augmented Reality (AR) è una variante della Virtual Reality (VR). Le tecnologie di VR «immergono» completamentel’utente all'interno di un ambiente virtuale. Mentre è immerso, l'utente non può vedere il mondo reale che lo circonda. Alcontrario, le tecnologie di AR permettono all'utente di vedere il mondo reale, con l’aggiunta di informazioni e dati digitalisovrapposti ad esso, per aumentarne la sua comprensione. Pertanto, la realtà aumentata integra la realtà, invece disostituirla completamente.
Azumaetal.1997
59
Gli apparati hardware necessarisono:•occhiali guida•microprocessore•memoria interna•fotocamera•localizzatore GPSIn questo modo è possibileposizionare l’utente nello spazio e,in funzione di quello che staosservando, selezionare cosamostrare per modificare quantopercepito.
La tecnologia necessita comeelemento imprescindibile anche disoftware, sviluppatotendenzialmente ad hoc per lospecifico fabbisogno aziendale
HARD
WAR
ESO
FTWARE
STRUMENTAZIONENECESSARIA
60
1.LOGISTICA- Localizzazionedeiprodottiall’internodelmagazzino- Identificazionedelpercorsodipicking piùefficiente- Verificadellaconformitàdiquantoprelevatoconquanto richiesto
2.MANUTENZIONE- Assistenzaduranteleattivitàdiriparazione/manutenzionediprodottieimpianti- Identificazionedeicomponentiedelleistruzioniper lalororiparazione/sostituzione
3.MARKETING- Testvirtualedelprodottoperlespecificheesigenzedelcliente- Inserimentodelprodotto inuncontestospecificoprimadell’acquisto
AMBITIAPPLICATIVI
61
1.LOGISTICA
Opportunità• Localizzazionedeiprodottiinternamente/esternamenteall’azienda
• Identificazionedelpercorsodipickingpiùefficiente
• Verificaimmediatadellaconformitàdell’ordine
Risultati• Maggiorevelocitàdiricercaereperimentodellamerce
• Incrementodellaconformitàdegliordini(interminidiquantitàedireferenzeordinate)
62
2.MANUTENZIONE
Opportunità• Identificazionedeicomponentidariparare/sostituireedelleistruzioniperfarlo
• Identificazionedegliattrezzinecessarialleoperazioni
• Formazionedelpersonaledirettamentesulcampo,esuoimpiegoanchesenonqualificato
Risultati• Maggioreefficienza/efficaciadell'attivitàdimanutenzione(riduzionedeglierroriedeitempidifermomacchina/impianto)
63
3.MARKETING
Opportunità• Testestetico/funzionaledelprodottoinfunzionedellespecificheesigenzedelcliente(senzaacquistodellostesso)
• Coinvolgimentodelclientenellafasediselezionedelprodotto
Risultatioperativi• Incrementodellacustomerexperience
• Incrementodellasoddisfazionedelcliente
• Riduzionedeiprodottiresi/errati
64
PRECISIONE DELLALOCALIZZAZIONEIlposizionamentoprecisodell’operatore,unitamenteallanecessitàdiadattare leinformazionisovraimposteaquantoeffettivamente inquadrato,sonoancoralimitimoltorilevanti
COMPUTINGSPEED
Leattualiapplicazionirichiedonounapotenzadicalcolosignificativaperrilevare quantopercepitoedaumentarloconinformazionispecifichedigitali,taledarichiedereprocessori(ancora)troppograndiperapplicazioniveramentewearable
BENEFICI&LIMITI(ATTUALI)
Supportoalleoperazionidimanutenzione/service
Formazioneinterattivaeaddestramentopersonale
Sostituzionedimanualid’usoedisegnicartaceiconcontenutidigitaliimmediati
Aumentodellacustomerexperience
Aumentodell’efficacia/efficienzadelleoperazionidipicking eallestimentoordine
VS
65
Categoriedispesa Commento• Dispositiviwearable (indossabili),
apparecchiaturedicomunicazionetraoperatore/iesistemaproduttivo,dispositividirealtàaumentataevirtualreality
• Interfacceuomo-macchina(HMI)intelligentichesupportanol’operatoreinterminidisicurezzaedefficienzadelleoperazionidilavorazioneemanutenzione.
LetecnologiediRealtàAumentatasono:• nativamentepredisposteperrispettarei
criteri divalidazioneindicatidalpiano• classificabilicomesistemicyber-fisici,
essendodotatedi:o sistemiditelemanutenzionee/o
telediagnosie/ocontrolloinremotoo monitoraggioincontinuo delle
condizionidilavoroedeiparametridiprocessomedianteopportuni setdisensorieadattivitàallederivediprocesso
COSAPREVEDEILPIANOAllegatoA
66
GlistrumentidiRealtàAumentataprevedono unacomponentemoltosignificativadisoftware:
• Essendoincorporatoneldispositivohardware,èoggettodiiper-ammortamento
Nell’allegatoBsipossonoritrovarealtresoluzioniriconducibiliasoluzionidiAugmentedReality:
• Strumentidirealtàvirtualeperlostudiorealisticodicomponenti, maancheoperazioni (es.diassemblaggio), siaincontestiimmersivi(es.conwearableglasses,caves)osolovisuali
• Softwareesistemiperlagestionedellarealtàaumentatacheconsentel’arricchimentodellapercezionesensorialeumanamedianteinformazioni, manipolateeconvogliategeneralmentetramiteWearabledevice,chenonsarebberopercepibili conicinquesensi.Inambitoindustriale sistemi,soluzioni eapplicazionidiquestotipoconsentonodirenderepiùefficientiesicureattivitàdiproduzione, assemblaggioemanutenzione
• Softwareesistemiperdispositivienuove interfacceuomo/macchinacheconsentanol’acquisizione, laveicolazioneel’elaborazionediinformazioni informatovocale,visualeetattile
COSAPREVEDEILPIANOAllegatoB
67
Loscenario Ilpianoitaliano LEAREETECNOLOGICHE Comemuoversi
AGENDA
Additivemanufacturing
AdvancedManufacturing
Solutions
Augmentedreality IndustrialInternet
Simulation
Cloud Bigdata&analytics
CyberSecurity
Horizontal/VerticalIntegration
68
DEFINIZIONE
La nascita dell’IoT coincide col momento storico in cui sono stati connessi alla retepiù dispositivi rispetto alla popolazione mondiale.Secondo CISCO, si parla quindi di Intenet of Things a partire dal 2009.
CISCO(2011)
Più dell’80% di tutte le attività manifatturiere potrebbero essere coinvoltedall’introduzione di applicazioni di IoT entro il 2025, generando un potenziale impattoeconomico stimato tra i 900 miliardi e 2,3 trilioni di $
McKinsey (2013)
Il termine Internet of Things si riferisce all’uso di sensori, attuatori e tecnologie discambio di informazioni installati negli oggetti, nei prodotti e sui macchinari, in gradodi abilitare la tracciabilità, il coordinamento ed il controllo remoto degli stessi.
69
Portare leinformazioniIlprodottoportaconséleinformazioni lungolasupply chain(manuale d’uso, disegni
tecnici,garanzia,…)
Raccogliere leinformazioniIlprodotto/processo monitoraséstessoel’ambienteinreal time grazieaisensori dicuiè
dotato(informazioni ambientali,informazioni d’utilizzo)
Trasmettere leinformazioniIlprodotto/processo modificailpropriofunzionamento einfluenzal’ambientecircostante
(interazioneconaltridispositivi)
INTELLIGENZADIFFUSA
70
1.LOGISTICA- Localizzazionematerialieprodottilungolafiliera- Verificadellecondizioniditrasportodeiprodotti- Tracciabilitàdelprodottonellafiliera
2.PRODUZIONE- Controlloautonomodeiprocessiedeiparametridilavorazione- Monitoraggiocontinuodellostatodellaproduzione- Verifica/Autoregolazionedeiconsumideimacchinariedeiprodotti
3.MANUTENZIONE/POST-VENDITA
- Raccoltadelleinformazionisull’usodeiprodotti- Monitoraggiodelleprestazionideiprodotti- Identificazionedipolitichedimanutenzionespecifiche
AMBITIAPPLICATIVI
71
1.LOGISTICA
Opportunità
•Tracciabilità &rintracciabilità diprodotto•Monitoraggiodellecondizioni ditrasporto&conservazionedelprodottolungolafiliera
Risultati
•Maggioreprecisionedeidatidistock• Integrazionenativadeidatidivendita/stoccaggiolungolasupply chain
•Monitoraggioaccuratodellecondizioni deicollilungoiltrasporto
72
2.PRODUZIONE
Opportunità• Controllodellalineadiassemblaggioinrealtime
• Monitorarelostatodifunzionamento inrealtimedelprodotto
• Portareleinformazionichiavedelprodotto(potenzialità,limiti,correttoutilizzo)all'utentefinale
Risultati• Maggioreefficienza/efficaciadell'attivitàdisvilupponuovoprodotto
• Disponibilitàdidatitecnicideicomponentisempreaggiornatiinrelazioneaidatidiutilizzoraccoltisuiprodottigiàvenduti
• Ottimizzazionedelleattivitàproduttivedelpersonaleedeimacchinari
73
Opportunità• Rilevareidatidifunzionamentodeiprodottitramitesensori
• Elaborareidatiraccoltievalutarelemodalità/situazioniincuiiprodottistannooperando
• Elaborarepolitichediservicespecificheperognicliente
Risultati• Fidelizzazionedelclientetramiteunserviziodifficilmenteimitabile
• Ottimizzazionedellapianificazionedegliinterventidimanutenzione
• Riduzionedeltempodifermo• Incrementodellamarginalitàdell’azienda
3.MANUTENZIONE/POST-VENDITA
SERVITIZZAZIONECreazione di valore attraverso l’aggiunta di servizi all’offerta diprodotti: i servizi sono visti come una componente a valoreaggiunto.L’estensione del business dei servizi può garantire:• differenziazione dell’offerta• vantaggi competitivi difficilmente imitabili• nuove fonti di profitto, stabili nel tempo
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MANCANZADICOMPETENZELecapacitànecessarieperlarealizzazionedidispositivi intelligenti, risiedono abitualmente aldifuoridellecompetenze deglioperatori edeiproduttori didispositivi
ASSENZADISTANDARD
Leattuali applicazioni sonostateimplementate inversionicreateadhoc, utilizzando diversistandard perlosviluppoeildeployment
FRAMMENTAZIONEDELMERCATOIlmercatoIoT ècompostodadiversisettori lecuiapplicazioni tendono adaverepoco incomunetraloro, rendendo lesoluzionidifficilmente scalabili
BENEFICI&LIMITI(ATTUALI)
Tracciabilitàmateriali/prodottilungolafiliera
Monitoraggiodellecondizionid’usodeiprodotti
Verificadellecondizionidimantenimentodeiprodotti
Condivisionedelleinformazionitrapartnerdellafiliera
Verificaeautoregolazionedeiconsumideimacchinari
Sviluppodipolitichediserviceemanutenzionespecifichepercliente
VS
75
Pre-requisitimacchinari Caratteristichemacchinari
LetecnologiediIndustrialInternet abilitanoilparadigmaIndustria4.0efannopartedeipre-requisitideimacchinariedeisistemiper:
• interconnessioneaisistemiinformaticidifabbricaconcaricamentodaremotodiistruzionie/opartprogram
• integrazioneautomatizzataconilsistemalogisticodellafabbricaoconlaretediforniturae/oconaltremacchinedelcicloproduttivo
LetecnologiediIndustrialInternetguidanodiversecaratteristichedeisistemicyber-fisici,come:
• sistemiditelemanutenzionee/otelediagnosie/ocontrolloinremoto
• monitoraggioincontinuodellecondizioni dilavoroedeiparametridiprocessomedianteopportuni setdisensori eadattivitàallederivediprocesso
• caratteristichediintegrazionetramacchinafisicae/oimpiantoconlamodellizzazionee/olasimulazionedelpropriocomportamentonellosvolgimentodelprocesso (sistemacyber-fisico)
• dispositivi, strumentazioneecomponentisticaintelligenteperl’integrazione,lasensorizzazionee/ol’interconnessione eilcontrolloautomaticodeiprocessi […]
COSAPREVEDEILPIANOAllegatoA
76
COSAPREVEDEILPIANOAllegatoA
OltreaiBenistrumentalichedevonorispettareipre-requisitieaverelecaratteristichedicuiallaslideprecedente,anchetuttiisistemiindicaticome“Sistemiperl’assicurazionedellaqualitàedellasostenibilità”necessitanodiunacomponentemoltospintadisensorizzazione econnessione:
} TalecategoriadispesaèquindiimprescindibilmentelegataallesoluzionidiIndustrialInternet
77
• Tuttiimacchinaridinuovagenerazionedispongonogiàdisoftwareeapplicativiperlagestionedeidatigeneratieraccoltidalcampo• Verificareconcuraprimadell’acquisto!
• Nell’allegatoBsipossonoritrovaretuttiisistemi/softwareperlagestionedeidatiedelleinformazioniraccoltetramitesensoriecomponentiafferentiall’IndustrialInternet:
• Sistemiinformativiperlagestioneeilcoordinamentodellaproduzioneconelevatecaratteristichediintegrazionedelleattivitàdiservizio,comelalogisticadifabbricaelamanutenzione(qualiadesempiosistemidicomunicazioneintra-fabbrica,busdicampo/fieldbus,sistemiSCADA,sistemiMES,sistemiCMMS,soluzioniinnovativeconcaratteristichericonducibiliaiparadigmidell’IoTe/odelcloudcomputing)
• Sistemidimonitoraggioecontrollodellecondizionidilavorodellemacchineedeisistemidiproduzioneinterfacciaticoni sistemiinformatividifabbricae/oconsoluzionicloud
• Software,sistemi,piattaformeedapplicazioniingradodicomunicareecondivideredatieinformazionisiatralorocheconl’ambienteegliattoricircostanti(IndustrialInternetofThings)grazieadunaretedisensoriintelligentiinterconnessi
• Softwareperildispatching delleattivitàel’instradamentodeiprodottineisistemiproduttivi• Software,sistemiesoluzioniperIndustrialAnalyticsdedicatialtrattamentoedall’elaborazionedeiBigDataprovenientidallasensoristica IoT
applicatainambitoindustriale(DataAnalytics&Visualization,Simulation eForecasting)• SoftwareesistemidiArtificial Intelligence&MachineLearningcheconsentonoallemacchinedimostrareun’abilitàe/oattivitàintelligenteincampi
specificiagaranziadellaqualitàdelprocessoproduttivoedelfunzionamentoaffidabiledelmacchinarioe/odell’impianto• Softwareesistemidiproduzioneautomatizzatieresiintelligenti,caratterizzatidaelevatacapacitàcognitiva,interazione eadattamentoalcontesto,
autoapprendimentoericonfigurabilità (cybersystem),• Software,sistemiesoluzioniperl’intelligenzadegliimpiantichagarantiscanomeccanismidiefficienzaenergeticaedidecentralizzazioneincuila
produzionee/olostoccaggiodienergiapossonoessere anchedemandate(almenoparzialmente)allafabbrica• SoftwareesistemidiVirtualIndustrializationche,simulandovirtualmenteilnuovoambienteecaricandoleinformazionisuisistemicyberfisici al
termineditutteleverifiche,consentonodievitareoreditestefermimacchinalungolelineeproduttivereali.
COSAPREVEDEILPIANOAllegatoB
78
Loscenario Ilpianoitaliano LEAREETECNOLOGICHE Comemuoversi
AGENDA
Additivemanufacturing
AdvancedManufacturing
Solutions
Augmentedreality IndustrialInternet
Simulation
Cloud Bigdata&analytics
CyberSecurity
Horizontal/VerticalIntegration
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DEFINIZIONI
IN TEORIAErogazione di risorse informatiche, comel'archiviazione, l'elaborazione o la trasmissione didati, caratterizzato dalla disponibilità on demandattraverso Internet a partire da un insieme di risorsepreesistenti e configurabili.
IN TEORIAUn modello della realtà che consente di valutare eprevedere lo svolgersi dinamico di una serie dieventi o processi susseguenti all'imposizione dicerte condizioni da parte dell'analista o dell'utente.
NEL PIANO I4.0Il cloud viene considerato come uno deglistrumenti a disposizione delle imprese per:• l’archiviazione dei dati raccolti dai sensori in
fabbrica• l’accesso a sistemi informativi per
l’integrazione verso monte/valle con la filiera• lo sfruttamento di potenze di calcolo non
internalizzate in azienda
NEL PIANO I4.0Con simulazione si intendono tutti i sistemi e lesoluzioni in grado di:• virtualizzare un macchinario/sistema produttivo,
con l’obiettivo di poterne controllare e monitorareil funzionamento da remoto
• testare l’impatto di scelte di progetto e dipianificazioni alternative sul sistema produttivo,anticipando eventuali problemi
CLOUD SIMULATION
80
SISTEMICYBER-FISICI&CLOUDMANUFACTURING
Industrialinternet(ofthings)
SIMULATIONCLOUD
L’impiego di queste 3 tecnologie permette la completa virtualizzazione dellerisorse produttive di un’azienda, rendendole disponibili e accessibili in cloudanche ad enti esterni all’azienda in modo sicuro e monitorato, generando cosìi sistemi cyber-fisici
81
• OBIETTIVI• Ridurreilrischiodiobsolescenzatecnologicaedisovradimensionamentodell’investimento
• Variabilizzazionedelcostodiproduzione(nonsiacquistanomacchineenonsiassumepersonale), legatoallosfruttamentodirisorsevirtualizzatedisponibili inrete
CONNESSIONETRAMONDOFISICOEVIRTUALE
Mondo fisico
Mondo virtuale
Indu
stria
l Int
erne
t
Perfezionamentodeiprotocollidicomunicazioneedei
linguaggidiprogrammazioneperlavirtualizzazionedellemacchineindustrialiedei
centridilavoro
Connessioneainternetdellerisorsepergarantirechevisiailpassaggioautomaticodelleinformazioniallamacchinaperchéesegualalavorazione
Sicurezza,protezioneeprivacydeidatiscambiati
• Minoricostidiproduzione• Incrementodellasaturazioneedell’efficienza
diproduzione• Aumentodellacapacitàedell’efficacia dei
sistemidiproduzione• …
Clo
ud &
Sim
ulat
ion
82
CARATTERISTICHE• L'ideadiMaas nonequivalea
outsourcing,piuttosto,comeunmodoperfornire,surichiesta,scenaridiproduzionepersonalizzati/bili
• Ridottainterazionetrailrichiedentedelservizioel’offerente
• L’accessoadifferentiservizi(lavorazioni,attrezzature,sistemidicalcolo)dovrebbeesserecentralizzato,rendendononvisibilealrichiedentel’originedelservizio:talesistemadiaggregazionepermettefarpercepirecomeunicaanchedifferentifontidiservizi
LAMANIFATTURACOMESERVIZIO(Manufacturingas aService)
Fonte: Fromcloud computing to cloudmanufacturing, Xu (2012)
MacchinariSistemidifabbricazione
83
• Virtualizzazione di un job shop automatico destinato al tagliolaser 3D in grado di riceve ordini 7 giorni su 7, 24 ore su 24
• I clienti hanno la possibilità di commissionare le lavorazionidirettamente sul web
• Il sistema genera in tempo reale preventivo e data di consegnain base alle specifiche di disegno, con la possibilità di rilasciareautomaticamente l'ordine di lavorazione in caso di accettazionedel cliente
• Migliore servizio al cliente (tempi inferiori, 24/7)
• Automazione del processo d'ordine
• Maggiore utilizzo delle macchine
• Riduzione dei costi gestionali
BENEFICI
CASOAPPLICATIVODomanda
PROGETTO:«virtualizzazionejobshop»
85
Pre-requisitimacchinari Caratteristichemacchinari
LetecnologiediCloud&SimulationabilitanoilparadigmaIndustria4.0efannopartedeipre-requisitideimacchinariedeisistemi per:
• interconnessioneaisistemiinformaticidifabbricaconcaricamentodaremotodiistruzionie/opartprogram
• integrazioneautomatizzataconilsistemalogisticodellafabbricaoconlaretediforniturae/oconaltremacchinedelcicloproduttivo
• interfacciauomo-macchinasemplicieintuitive
LetecnologiediCloud&Simulationguidanodiversecaratteristichedeisistemicyber-fisici,come:
• sistemiditele-manutenzionee/otele-diagnosie/ocontrolloinremoto
• monitoraggioincontinuo dellecondizionidilavoroedeiparametridiprocessomedianteopportuni setdisensorieadattivitàallederivediprocesso
• caratteristichediintegrazionetramacchinafisicae/oimpiantoconlamodellizzazionee/olasimulazionedelpropriocomportamentonellosvolgimentodelprocesso(sistemacyber-fisico)
COSAPREVEDEILPIANOAllegatoA
86
COSAPREVEDEILPIANOAllegatoA
Tutti i sistemi indicati come “Sistemi per l’assicurazione della qualità e dellasostenibilità” necessitano di una componente molto spinta di virtualizzazione, disolito embedded nell’attrezzatura:} Questa categoria di spesa è quindi imprescindibilmente legata alle
soluzioni di Cloud & Simulation
87
Qualoral’impiego disoluzioni cloud evirtualizzate non siaembedded nelmacchinario acquistato, nell’allegato Bsitrovanotutti isistemi edisoftwareperlavirtualizzazione deiprocessiaziendali, oggetto disuper-ammortamento:
• Soluzioni softwareperlaprogettazione, definizione/qualificazione delleprestazioni eproduzione dimanufatti inmaterialinon convenzionali oadalteprestazioni, ingradodipermettere laprogettazione, lamodellazione 3D,lasimulazione, lasperimentazione, laprototipazione elaverificasimultaneadelprocesso produttivo […]
• Soluzioni softwareperlaprogettazione eri-progettazione deisistemiproduttivi chetenganoconto deiflussideimateriali edelleinformazioni• Sistemidimonitoraggio econtrollo dellecondizioni dilavorodellemacchine edeisistemidiproduzione interfacciati coni Sistemiinformativi difabbricae/o
consoluzioni cloud• Strumenti direaltàvirtualeperlostudio realistico dicomponenti, maancheoperazioni (es.diassemblaggio),siaincontesti immersivi(es.conwearable
glasses,caves)osolovisuali• Strumenti direversemodelling andengineering, comescanner3D,perlaricostruzione virtualedicontestireali(es.prodotti deicompetitor, oppure
ambienti/impianti giàesistenti, dariammodernare)• Software,sistemi, piattaforme edapplicazioni ingradodicomunicare econdividere datieinformazioni siatralorocheconl’ambiente egliattori circostanti
(Industrial InternetofThings)grazieadunaretedisensoriintelligenti interconnessi• Software,sistemiesoluzioniperl’accesso auninsiemevirtualizzato, condivisoeconfigurabile dirisorse asupporto diprocessiproduttivi edigestionedella
produzione e/odellasupplychain (cloud computing)• SoftwareesistemidiArtificial Intelligence&MachineLearningcheconsentono allemacchine dimostrare un’abilità e/oattivitàintelligente incampi
specifici agaranziadellaqualitàdelprocessoproduttivo edelfunzionamento affidabiledelmacchinario e/odell’impianto• Softwareesistemidiproduzione automatizzati eresiintelligenti, caratterizzati daelevatacapacitàcognitiva, interazione eadattamento alcontesto,
autoapprendimento ericonfigurabilità (cybersystem)• Softwareesistemiperl’utilizzo lungolelineeproduttive dirobot, robotcollaborativi emacchineresiintelligenti dasistemiesoluzioni embeddedingrado
disemplificareoaddirittura svolgereautonomamente delleazionichepossonoesserenonagevoliopericolose perl’uomo […]• Softwareesistemiperdispositivi enuoveinterfacce uomo/macchina checonsentanol’acquisizione, laveicolazioneel’elaborazione diinformazioni in
formatovocale,visualeetattile• Software,sistemiesoluzioniperl’intelligenza degli impiantichagarantiscanomeccanismidiefficienzaenergeticaedidecentralizzazione incuila
produzione e/olostoccaggiodienergiapossonoessereanchedemandate(almenoparzialmente) allafabbrica• SoftwareesistemidiVirtualIndustrialization che,simulandovirtualmente ilnuovoambienteecaricando leinformazioni suisistemicyberfisici alterminedi
tutte leverifiche, consentono dievitareoreditestefermimacchinalungolelineeproduttive reali.
COSAPREVEDEILPIANOAllegatoB
88
Loscenario Ilpianoitaliano LEAREETECNOLOGICHE Comemuoversi
AGENDA
Additivemanufacturing
AdvancedManufacturing
Solutions
Augmentedreality IndustrialInternet
Simulation
Cloud Bigdata&analytics
CyberSecurity
Horizontal/VerticalIntegration
89
DALL’INDUSTRIALINTERNETAIBIGDATA
Primatrasformazione(fornitori)
Seconda trasformazione(produttori)
Distribuzione(retailer)
Consumo(clienti)
IoT
50m
iliardidispositivi
BIG
DAT
A40.000exabyte
Grazie all’Industrial Internet (of things)cresce esponenzialmente il quantitativo didati che possono essere raccolti, elaborati escambiati.
90
BIGDATA
Raccoltadatiestesa intermini
divolume,velocità,varietà
Estrapolazioneeprocessamentoin
temporeale
Estrazionediinformazioniaggiuntive
rispettoalleanalisitradizionali
Interrelazione trafontieterogeneenonstrutturate(es.web,social
network)
COSASONOIBIGDATA
91
DATOOsservazioneempirica
INFORMAZIONEContestualizzazione
CONOSCENZADecisione
DALDATOALLACONOSCENZAPatrimoniointangibile
92
0% 20% 40% 60% 80% 100%
Identificazione del comportamento delcliente
Sostenere una maggiore produttività
Migliore profilazione e segmentazionedel mercato
Automazione del processo decisionale
Rapidità nell'intercettare i cambiamenti
Tempestiva integrazione dei dati
Accesso in tempo reale alle informazioni
Processo decisionale più preciso etempestivo
Maggiore disponibilità e usabilità delleinformazioni
BIGDATA… PERFARECOSA?
Operations
Fidelizzazioneclienti
Svilupponuoviprodotti
AMBITI DI APPLICAZIONE
93
BIGDATA… PERFARECOSA?IlcasoAMAZON
ANTICIPATORYSHIPPING
• Anticipareladomandadelmercatoanalizzandointemporealeinformazioniprovenientidavariefonti(storicoordini;listadesideri;ricerche;feedbacksuisocial;discussionisublog;etc.)
Risultati
• Aumentoaccuratezzaprevisionedomanda• Riduzionedelcapitaleimmobilizzatoinscorte• RiduzionedelLTdiconsegnadeiprodotti• Aumentodellafidelizzazionedeiclienti
94
Smartforecasting• Ottimizzazioneacquistomaterieprime• Incrocioprevisioniclienticondatidaisocial
Smartmanufacturing• Manifatturapredittivagraziealmachinelearning• Riduzionedeiguastiedeifermimacchina
Smarttyre• Pneumaticiintelligentisensorizzati• Interazioneconsistemielettronicieconducente
BIGDATA… PERFARECOSA?IlcasoPIRELLI
95
IERIPerchéèaccaduto
unevento?OGGI
DOMANICosasuccederàseimplementounacertaazione?
PERMANOVRAREIBIGDATASERVONOSOFTWAREADHOC
Datistrutturati
Visioneretrospettiva
Analisidescrittive
Analisidiagnostiche
Datidestrutturati
Visioneprospettica
Analisipredittive
Analisiprescrittive
96
Ilpianoprevedediincentivarelacomponentesoftwareperiltrattamentoelagestionedeidati(BigData&Analytics),nonincentivandolacomponentehardware (server,supercomputer,…)
Nell’allegatoBsipossonoritrovaretuttiisistemiedisoftwareperlagestionedeidatiedelleinformazioniraccoltetramitesensoriecomponentiafferentiall’IndustrialInternet:
• Soluzioni softwareperlaprogettazione,definizione/qualificazione delleprestazionieproduzionedimanufattiinmaterialinonconvenzionali oadalteprestazioni,ingradodipermetterelaprogettazione,lamodellazione 3D,lasimulazione, lasperimentazione,laprototipazione elaverificasimultaneadelprocesso produttivo,delprodottoedellesuecaratteristiche(funzionali ediimpattoambientale),e/ol’archiviazionedigitaleeintegratanelsistemainformativoaziendaledelleinformazionirelativealciclodivitadelprodotto(sistemiEDM,PDM,PLM,BigDataAnalytics)
• Sistemidisupporto alledecisioni ingradodiinterpretaredatianalizzatidalcampoevisualizzareaglioperatoriinlineaspecifiche azionipermigliorarelaqualitàdelprodottoel’efficienzadelsistemadiproduzione
• Software,sistemiesoluzioni perIndustrialAnalyticsdedicatialtrattamentoedall’elaborazionedeiBigDataprovenientidallasensoristica IoTapplicatainambitoindustriale(DataAnalytics&Visualization,Simulation eForecasting)
• SoftwareesistemidiArtificial Intelligence&MachineLearningcheconsentono allemacchinedimostrareun’abilitàe/oattivitàintelligenteincampispecificiagaranziadellaqualitàdelprocessoproduttivoedelfunzionamento affidabile delmacchinarioe/odell’impianto
• Softwareesistemidiproduzione automatizzatieresiintelligenti,caratterizzatidaelevatacapacitàcognitiva,interazioneeadattamentoalcontesto,autoapprendimento ericonfigurabilità (cybersystem)
COSAPREVEDEILPIANOAllegatoB
97
Loscenario Ilpianoitaliano LEAREETECNOLOGICHE Comemuoversi
AGENDA
Additivemanufacturing
AdvancedManufacturing
Solutions
Augmentedreality IndustrialInternet
Simulation
Cloud Bigdata&analytics
CyberSecurity
Horizontal/VerticalIntegration
98
CYBERSECURITY
Controllodegliimpianti
Protezioneaccessi
Monitoraggioavanzato
Gestionedellerisorse
DEFINIZIONE
È fondamentale tenere traccia degli eventi (chi ha avutoaccesso a quale informazione), in modo da poterripercorreree individuareeventuali eventi indesiderati.Inoltre la piena visibilità di quello che accade sulla rete esui sistemi aziendali permette di discriminarecomportamenti normali da quelli anomali.
La gestione documentale è significativamentedifferente rispetto agli anni passati, grazie alladigitalizzazione e dematerializzazione. Devonoessere quindi introdotte nuove policy di accessoal dato, anywhere & everywhere
Gestire in modo amichevole, ma sicuro, leintegrazioni con i partner di filiera.
L’apertura del mondo industriale alla connettività IP,ai sistemi operativi e alle applicazioni commercialiintroduce enormi vantaggi di eff icienza, ma esponele aziende a sempre nuovi rischi di violazione deipropri dati e sistemi. Ci vogliono nuovi strumentie nuovi approcci.
Industria 4.0 chiede alle aziende di essere aperte e connesse sia al proprio interno, sia verso gli altri attori dellafiliera, scambiando informazioni sensibili su prodotti, clienti e fornitori. I semplici sistemi antivirus non sono piùsufficienti per sorvegliare tutti i punti di accesso al sistema aziendale, bensì è necessario prevedere strategiespecifiche per la gestione della sicurezza digitale a 360 gradi (cyber-security)
99
Furtodeidatineiserver
Cancellazionedeidatidaiserver
Rilasciosuinternetdimaterialeprotettodacopyright
Malfunzionamentidimacchinariconnessi
…
MINACCEINFORMATICHEPERLEIMPRESE
101
Componente incentivatadal piano Industria 4.0
TECNOLOGICA
OrganizzativaNormativa
COMPONENTICYBER-SECURITY
Metodologie estrumenti perproteggere i sistemiinterni e i dati trattati
Definizione deicomportamenti eformalizzazione delleprocedure delle personeche lavorano in azienda
Applicazione eaggiornamento in terminidi compliance all’utilizzodegli strumenti e allagestione dei dati
102
Pre-requisitimacchinari CaratteristichemacchinariLetecnologiediCybersecurity abilitanoilparadigmaIndustria4.0efannopartedeipre-requisitideimacchinariedeisistemiper:
• interconnessione aisistemiinformaticidifabbricaconcaricamentodaremotodiistruzionie/opartprogram
• integrazioneautomatizzataconilsistemalogisticodellafabbricaoconlaretediforniturae/oconaltremacchinedelcicloproduttivo
• rispondenza aipiùrecentistandardinterminidisicurezza
LetecnologiediCyber-securityguidanodiversecaratteristichedeisistemicyber-fisici,quali:
• sistemiditele-manutenzione e/otele-diagnosie/ocontrolloinremoto
• monitoraggioincontinuodellecondizionidilavoroedeiparametridiprocessomedianteopportunisetdisensorieadattività allederivediprocesso
• caratteristiche diintegrazionetramacchina fisicae/oimpiantoconlamodellizzazionee/olasimulazionedelpropriocomportamentonellosvolgimentodelprocesso(sistemacyber-fisico)
• dispositivi,strumentazione ecomponentisticaintelligente perl’integrazione, lasensorizzazionee/ol’interconnessioneeilcontrolloautomaticodeiprocessiutilizzatianchenell’ammodernamento onelre-vampingdeisistemidiproduzioneesistenti
COSAPREVEDEILPIANOAllegatoA
Ogni qualvolta siano introdotti in azienda macchinari e sistemi che prevedono un controllo remotato, uninterscambio di dati con altre soluzioni (sia hw e sw interne, sia esterne all’azienda), devono essere prese inconsiderazione tutte le possibili soluzioni atte a garantire la sicurezza digitale dell’impresa
103
NonèscontatocheimacchinariedisistemidiIndustria4.0sianonativamenteprotettiepredisposticonadeguatesoluzionidicybersecurity:
• diconseguenzanonsempresaràpossibilegoderediiper-ammortamentoinquantosoluzioniembedded
• verificareconcuraprimadell’acquisto!
L’allegatoBincentivainesplicitolesoluzioniingradodigarantirelasicurezzainformaticadituttiisistemi(siahardwaresiasoftware)legatiaIndustria4.0,senzaspecificarnelanatura:
• software,sistemieapplicazioniperlaprotezionedireti,dati,programmi,macchineeimpiantidaattacchi,dannieaccessinonautorizzati
COSAPREVEDEILPIANOAllegatoB
104
Loscenario Ilpianoitaliano LEAREETECNOLOGICHE Comemuoversi
AGENDA
Additivemanufacturing
AdvancedManufacturing
Solutions
Augmentedreality IndustrialInternet
Simulation
Cloud Bigdata&analytics
CyberSecurity
Horizontal/Vertical
Integration
105
§ FOCUS: rapporti tra le diverse aree funzionali
§ OBIETTIVO: rendere congruenti le decisioni prese nelle diverse aree
§ PROBLEMI: obiettivi divergenti; scarsa comunicazione
DUETIPIDIINTEGRAZIONE
VERTICALEORIZZONTALE
§ FOCUS: rapporti tra gli attori della catena del valore
§ OBIETTIVO: coordinare le interfacce cliente-fornitore
§ PROBLEMI: comporta-menti opportunistici
106
Politicheproduttivecondiviseconifornitoriinbaseavincoliproduttivi,alleprevisionieailivellidiscorta
condivisi
INTEGRAZIONEVERTICALE
Filialidivendita Puntivendita
Montaggio
Ciascun attore opera in maniera coordinata con gli altri attori della filiera, grazie a sistemi e soluzioni condivise dianalisi del venduto, previsioni di vendita e generazione dei piani di produzione (sistemi di Advanced ProductionScheduling, portali web clienti-fornitori, sistemi di comunicazione interaziendale, …)
Politichedipianificazionedellaproduzionecondivise
traidipartimentiinterni,sullabasediprevisionielivellidi
servizio
Previsionidivenditapermese
/famiglia/mercato
ordiniaprogrammaeprevisionidivenditasullabasediquanto
richiesto
Produzione
Fornitori
107
INTEGRAZIONEORIZZONTALE
PLM – Product Life Cycle Management
R&DPianoSviluppoProdotto
Progetti,disegni
AcquistiAnagraficaparti
SpecifichetecnichePianoSviluppo
ServiceAnagraficaparti elegami,
Libretto UsoeManutenzione
ManufacturingDistinta base
Specifichetecniche
MarketingProdotto
SpecifichetecnicheERP
PLM
CADCAE
Il PLM è un sistema di gestione dei dati del ciclo di vita del prodotto che consente di integrare dati,processi, sistemi aziendali, creando una conoscenza diffusa delle informazioni tecniche di prodotto egarantendo uniformità nei processi di sviluppo del medesimo. È un sistema integrato con altri applicativiaziendali, necessario per la gestione avanzata di tutte le informazioni di prodotto lungo il ciclo di vita.
108
Pre-requisitimacchinari Caratteristichemacchinari
Iseguentipre-requisitideimacchinariedeisistemiprevistiinAllegatoAfannoriferimentoadunaintegrazioneorizzontale/verticale:• interconnessioneaisistemiinformaticidifabbrica
concaricamentodaremotodiistruzionie/opartprogram
• integrazioneautomatizzataconilsistemalogisticodella fabbricaoconlaretediforniturae/oconaltremacchinedelcicloproduttivo
Alcunedellecaratteristichedeisistemicyber-fisiciprevedononativamenteun’aperturaadaltreareeaziendaliepartnerdifiliera:• sistemiditelemanutenzionee/otelediagnosie/o
controlloinremoto• caratteristiche diintegrazione tramacchina fisicae/o
impiantoconlamodellizzazione e/olasimulazionedelpropriocomportamentonello svolgimentodelprocesso(sistemacyber-fisico)
• dispositivi,strumentazioneecomponentisticaintelligente perl’integrazione, lasensorizzazionee/ol’interconnessioneeilcontrolloautomaticodeiprocessiutilizzatianchenell’ammodernamentoonelre-vampingdei sistemidiproduzioneesistenti
COSAPREVEDEILPIANOAllegatoA
Tutti i macchinari e le attrezzature che prevedono uno scambio dati verso altri dipartimenti aziendali o verso altre aziende della filiera, di fatto abilitano una maggiore integrazione orizzontale e verticale
109
L’allegatoBincentivasoluzioni(totalmenteoinparte)preposteasupportareunamaggioreintegrazionesiaorizzontalesiaverticaledelleaziende:• soluzionisoftwareperlaprogettazione,definizione/qualificazione delleprestazionieproduzionedi
manufattiinmaterialinonconvenzionalioadalteprestazioni,ingradodipermettere laprogettazione,lamodellazione3D,lasimulazione,lasperimentazione, laprototipazioneelaverificasimultaneadelprocessoproduttivo,delprodottoedelle suecaratteristiche (funzionaliediimpattoambientale),e/ol’archiviazionedigitaleeintegratanelsistemainformativoaziendaledelleinformazionirelativealciclodivitadelprodotto(sistemiEDM,PDM,PLM,BigDataAnalytics)
• sistemiinformativiperlagestioneeil coordinamentodellaproduzioneconelevatecaratteristichediintegrazionedelleattivitàdiservizio,comelalogisticadifabbricaelamanutenzione(qualiadesempiosistemidicomunicazioneintra-fabbrica,busdicampo/fieldbus,sistemiSCADA,sistemiMES,sistemiCMMS,soluzioniinnovativeconcaratteristiche riconducibili aiparadigmidell’IoTe/odelcloudcomputing)
• sistemidimonitoraggioecontrollodellecondizionidilavorodelle macchineedeisistemidiproduzioneinterfacciati conisistemi informatividifabbricae/oconsoluzioni cloud
• software,sistemi,piattaformeedapplicazioni ingradodicomunicareecondivideredatieinformazionisiatralorocheconl’ambienteegliattoricircostanti(IndustrialInternetofThings)grazieadunaretedisensoriintelligenti interconnessi
• softwareperildispatching delle attivitàel’instradamentodeiprodottineisistemiproduttivi• software,sistemiesoluzioniperl’accessoauninsiemevirtualizzato,condivisoeconfigurabiledi
risorseasupportodiprocessiproduttiviedigestionedellaproduzionee/odella supplychain (cloudcomputing)
• software,sistemiesoluzioniperl’intelligenza degli impiantichagarantiscanomeccanismidiefficienzaenergeticaedidecentralizzazione incuilaproduzionee/olostoccaggiodienergiapossonoessereanchedemandate(almenoparzialmente)allafabbrica
COSAPREVEDEILPIANOAllegatoB
111
TECNOLOGIE CLIENTI MODODIFAREBUSINESS
QUALEAPPROCCIOADOTTARE
INDUSTRIA4.0deve essere considerato nonunfine maunamodalità dilavoro
Muoversi verso Industry 4.0 significa:• Essere aperti al ri-esame completo dell’attuale modo di fare business, per capire dove si
posizionano le nuove frontiere del valore• Comprendere che non c’è rivoluzione tecnologica se non si parte dalla cultura e della
organizzazione interna
112
Comeildigitalerivoluzionerà ilmiosettoreneiprossimi5-10anni
Qualeèilpotenzialevaloreperlamiaazienda ecosapossofarepermassimizzarlo
Suqualiprocessi hasensocheioorientiiprossimi investimenti
Qualinuovecompetenze servirannoecomefareperidentificarleemantenerle
Cosadevofareperpilotare lamiaaziendaall’internodiquestopercorso
LE5DOMANDEDAPORSI
113
Selezionare •Concentrarsisudiunnumerolimitatoditecnologie
Immaginare •Guardandoabestpractice note,ipotizzarelepossibiliapplicazioniinazienda
Sperimentare •Testare leipotesiapplicative,interagendoconpiùfornitori
Diffondere •Crearegruppiinter-funzionali chepossanoguidareladigitalizzazioneinazienda
Farebusiness •Ideandoesviluppandonuovimodelli
I5STEPDAPERCORRERE
Adattato da: Industry4.0aftertheinitialhypeWheremanufacturersarefindingvalueandhowtheycanbestcaptureit,McKinsey2016
114
OCCORREPERÒFAREVOLVERELECOMPETENZE
Cicli di prototipazione rapida in grado di simulare tempi, costi
e difettiSVILUPPOPRODOTTOSviluppo dispendioso diciclidi
lavorazione.
Trasversali a tutte le aree organizzative, nativamente
integrate con le competenze del business
COMPETENZEDIGITALICircoscritte all’area IT, che però
ha poca competenza sulle esigenze del business
Basate su grandi moli di dati real-time, e sulla previsione
degli scenari futuri.
DECISIONIDIMANAGEMENT
Presesubaseesperienziale,basandosi sulle informazioni
storiche
Reazione automatica in tempo reale sulla base dei dati
raccolti dal campo.
INGEGNERIADIPROCESSO
Reazione a problemi e malfunzionamenti, rilevanti tramite ispezioni routinarie
Lavoro umano svolto collaborando con, ed
indossando la tecnologia.
OPERATORIDIFABBRICA
Lavoro umano coordinato con la tecnologia, ma senza
interazione diretta
115
CLASSIFICAZIONEHW_SWALLEGATOA
CATEGORIA DESCRIZIONEANALITICA
Advanced
Manufacturin
gSolutio
ns
Additivemanufacturin
g
Augm
entedreality
Simulation
Indu
strialInterne
t
Clou
d
Cybe
rSecurity
Bigdata&analytics
Horizon
tal/VerticalIn
tegration
Totale
Benistrumentaliilcuifunzionamentoècontrollatodasistemicomputerizzatie/ogestitotramite opportunisensorieazionamenti:
macchineutensiliperasportazione, 1 1
macchineutensilioperanticonlaserealtriprocessiaflussodienergia,elettroerosione,processielettrochimici, 1 1
macchineeimpiantiperlarealizzazionediprodottimediantelatrasformazionedeimaterialiedellematerieprime, 1 1
macchineutensiliperladeformazioneplasticadeimateriali, 1 1
macchineutensiliperl’assemblaggio,lagiunzioneelasaldatura, 1 1
macchineperilconfezionamentoel’imballaggio, 1 1
macchineutensilidide-produzioneere-manufacturingperrecuperare materialiefunzionidascartiindustrialieprodottidiritornoafinevita(adesempiomacchineperildisassemblaggio,laseparazione,lafrantumazione,ilrecuperochimico),
1 1
robot,robotcollaborativiesistemimulti-robot, 1 1
macchineutensiliesistemiperlamodificadellecaratteristichesuperficialideiprodottie/olafunzionalizzazionedellesuperfici, 1 1
macchineperlamanifatturaadditivautilizzateinambitoindustriale, 1 1
macchine,strumentiedispositiviperilcarico/scarico,pesaturae/oilsorting automaticodeipezzi,dispositividisollevamentoemanipolazioneautomatizzati,AGVesistemidiconvogliamentoemovimentazioneflessibili,e/odotatidiriconoscimentopezzi(adesempioRFID,visoriesistemidivisione),
1 1
magazziniautomatizzatiinterconnessiaisistemigestionalidifabbrica. 1 1
116
CLASSIFICAZIONEHW_SWALLEGATOA
CATEGORIA DESCRIZIONE ANALITICA
Advanced
Manufacturin
gSolutio
ns
Additivemanufacturin
g
Augm
entedreality
Simulation
Indu
strialInterne
t
Clou
d
Cybe
rSecurity
Bigdata&analytics
Horizon
tal/VerticalIn
tegration
Totale
Tuttelemacchinesopracitatedevonoessere dotatedelleseguenticaratteristiche:
controllopermezzodiCNC(ComputerNumericalControl)e/oPLC(ProgrammableLogicController) 1 1 2
interconnessioneaisistemiinformaticidifabbricaconcaricamentodaremotodiistruzionie/opartprogram 1 1 1 1 4
integrazioneautomatizzataconilsistemalogisticodellafabbricaoconlaretediforniturae/oconaltremacchinedel cicloproduttivo 1 1 1 1 4
interfacciauomomacchinasemplicieintuitive 1 1 2
rispondenzaaipiùrecentistandardinterminidisicurezza 1 1
Inoltretuttelemacchinesopracitatedevonoessere dotatedialmenoduetraleseguenticaratteristicheperrenderleassimilabilie/ointegrabiliasistemicyberfisici:
sistemiditelemanutenzionee/o telediagnosie/ocontrolloinremoto, 1 1 1 3monitoraggioincontinuodellecondizionidilavoroedeiparametridiprocessomedianteopportunisetdisensorieadattivitàallederivediprocesso,
1 1 2
caratteristichediintegrazionetramacchinafisicae/oimpiantoconlamodellizzazionee/o lasimulazionedelpropriocomportamentonellosvolgimentodelprocesso(sistemacyberfisico),
1 1 1 3
dispositivi,strumentazioneecomponentisticaintelligenteperl’integrazione, la sensorizzazione e/ol’interconnessioneeilcontrolloautomaticodeiprocessiutilizzatianchenell’ammodernamento onelrevamping dei sistemidiproduzioneesistenti,
1 1 2
117
CLASSIFICAZIONEHW_SWALLEGATOA
CATEGORIA DESCRIZIONEANALITICA
Advanced
Manufacturin
gSolutio
ns
Additivemanufacturin
g
Augm
entedreality
Simulation
Indu
strialInterne
t
Clou
d
Cybe
rSecurity
Bigdata&analytics
Horizon
tal/VerticalIn
tegration
Totale
Sistemiperl’assicurazionedellaqualitàe
dellasostenibilità:
sistemidimisuraacoordinate(acontatto,nonacontatto,multi-sensoreobasatisutomografiacomputerizzatatridimensionale)perlaverificadeirequisitimicroemacrogeometricidiprodottoperqualunquelivellodiscaladimensionale (dallalargascalaallascalamicro- onano-metrica)alfinediassicurareetracciarelaqualitàdelprodottoecheconsentono diqualificareiprocessidiproduzione inmanieradocumentabile econnessaalsistemainformativodifabbrica,
1 1 2
sistemidimonitoraggioin-process alfinediassicurareetracciarelaqualitàdelprodottoe/odelprocessoproduttivo, 1 1 2
sistemiperl’ispezioneelacaratterizzazionedeimateriali(adesempiomacchinediprovamateriali,macchineperilcollaudo deiprodottirealizzati,sistemiperprove/collaudinondistruttivi,tomografia)ingradodiverificareinprocess lecaratteristichedeimaterialiiningressooinuscitaalprocessoechevannoacostituireilprodottorisultantealivellomacro(es. caratteristichemeccaniche)omicro (adesempio porosità,inclusioni)edigenerareopportunireportdicollaudo dainserirenelsistemainformativoaziendale,
1 1 1 1 4
dispositiviintelligentiperiltestdellepolverimetallicheesistemidimonitoraggioincontinuocheconsentonodiqualificareiprocessidiproduzionemediantetecnologieadditive, 1 1 1 3
sistemiintelligentieconnessidimarcaturaetracciabilitàdeilottiproduttivie/odeisingoliprodotti(adesempioRFID-RadioFrequency.Identification), 1 1 2
sistemidimonitoraggioecontrollodellecondizionidilavorodellemacchine(ad esempioforze, coppiaepotenzadilavorazione;usuratridimensionaledegliutensiliabordomacchina;statodicomponentiosotto-insiemi dellemacchine)edeisistemidiproduzioneinterfacciaticon isistemiinformatividifabbricae/oconsoluzionicloud,
1 1 1 1 4
strumentiperl’etichettaturaautomaticadeiprodotti,concollegamentoconilcodiceelamatricoladelprodottostessoinmodo daconsentireaimanutentoridimonitorarelacostanzadelleprestazionideiprodottineltempoediagiresulprocesso diprogettazionedeifuturiprodottiinmanierasinergica,
1 1 1 3
componenti, sistemiesoluzioniintelligentiperlagestione,l’utilizzoefficienteeilmonitoraggiodeiconsumienergetici, 1 1 1 1 1 5
118
CLASSIFICAZIONEHW_SWALLEGATOA
CATEGORIA DESCRIZIONEANALITICA
Advanced
Manufacturin
gSolutio
ns
Additivemanufacturin
g
Augm
entedreality
Simulation
Indu
strialInterne
t
Clou
d
Cybe
rSecurity
Bigdata&analytics
Horizon
tal/VerticalIn
tegration
Totale
Dispositiviperl’interazioneuomomacchinaeperilmiglioramentodell’ergonomiaedellasicurezzadelpostodilavoroinlogica4.0:
banchiepostazionidilavorodotatidisoluzioniergonomicheingradodiadattarliinmanieraautomatizzataallecaratteristichefisichedeglioperatori(adesempiocaratteristichebiometriche,età,presenzadidisabilità),
1 1
sistemiperilsollevamento/traslazionedipartipesantiooggettiespostiadaltetemperatureingradodiagevolareinmanieraintelligente/robotizzata/interattivailcompitodell’operatore,
1 1
dispositiviwearable,apparecchiaturedicomunicazionetraoperatore/operatoriesistemaproduttivo,dispositividirealtàaumentataevirtual reality, 1 1
interfacceuomo-macchina(HMI)intelligentichesupportanol’operatoreinterminidisicurezzaedefficienzadelleoperazionidilavorazioneemanutenzione. 1 1 1 1 4
119
CLASSIFICAZIONEHW_SWALLEGATOB
CATEGORIA DESCRIZIONEANALITICA
Advanced
Manufacturin
gSolutio
ns
Additivemanufacturin
g
Augm
entedreality
Simulation
Indu
strialInterne
t
Clou
d
Cybe
rSecurity
Bigdata&analytics
Horizon
tal/VerticalIn
tegration
Totale
AllegatoB– Beniimmateriali(software esviluppo/system
integration)connessiainvestimentiinbenimateriali
Industria4.0
soluzioni softwareperlaprogettazione,definizione/qualificazionedelleprestazionieproduzione dimanufattiinmaterialinonconvenzionali oadalteprestazioni,ingradodipermetterelaprogettazione,lamodellazione3D,lasimulazione,lasperimentazione,laprototipazioneelaverificasimultaneadelprocessoproduttivo,delprodottoedellesuecaratteristiche(funzionali ediimpattoambientale),e/ol’archiviazionedigitaleeintegratanelsistemainformativoaziendaledelleinformazionirelativealciclodivitadelprodotto(sistemiEDM,PDM,PLM,BigDataAnalytics),
1 1 1 1 4
soluzioni softwareperlaprogettazioneeri-progettazionedeisistemiproduttivichetenganocontodeiflussideimaterialiedelleinformazioni, 1 1
sistemidisupportoalledecisioniingradodiinterpretaredatianalizzatidalcampoevisualizzareaglioperatoriinlineaspecificheazionipermigliorarelaqualitàdelprodottoel’efficienzadelsistemadiproduzione, 1 1sistemiinformativiperlagestioneeilcoordinamentodellaproduzioneconelevatecaratteristichediintegrazionedelleattivitàdiservizio,comelalogisticadifabbricaelamanutenzione(qualiadesempiosistemidicomunicazione intra-fabbrica,bus dicampo/fieldbus, sistemiSCADA,sistemiMES,sistemiCMMS,soluzioniinnovativeconcaratteristichericonducibiliaiparadigmidell’IoT e/odelcloud computing),
1 1 2
sistemidimonitoraggioecontrollodellecondizionidilavorodellemacchineedeisistemidiproduzione interfacciaticoni sistemiinformatividifabbricae/ocon soluzionicloud, 1 1 1 3strumentidirealtàvirtualeperlostudiorealisticodicomponenti,maancheoperazioni(es.diassemblaggio),siaincontestiimmersivi(es.conwearable glasses,caves)osolovisuali, 1 1 2
strumentidireversemodelling andengineering,comescanner3D,perlaricostruzionevirtualedicontestireali(es.prodottideicompetitor,oppure ambienti/impiantigiàesistenti,dariammodernare), 1 1 2
software,sistemi,piattaformeedapplicazioniingradodicomunicareecondivideredatieinformazionisiatralorocheconl’ambienteegliattoricircostanti(IndustrialInternetofThings)grazieadunaretedisensoriintelligentiinterconnessi, 1 1 1 3
softwareperildispatching delleattivitàel’instradamentodeiprodottineisistemiproduttivi, 1 1 2
softwareperlagestionedellaqualitàalivellodisistemaproduttivoedeirelativiprocessi, 1 1 2
120
CLASSIFICAZIONEHW_SWALLEGATOB
CATEGORIA DESCRIZIONEANALITICA
Advanced
Manufacturin
gSolutio
ns
Additivemanufacturin
g
Augm
entedreality
Simulation
Indu
strialInterne
t
Clou
d
Cybe
rSecurity
Bigdata&analytics
Horizon
tal/VerticalIn
tegration
Totale
AllegatoB– Beniimmateriali(software esviluppo/system
integration)connessiainvestimentiinbenimateriali
Industria4.0
software,sistemiesoluzioniperl’accessoauninsiemevirtualizzato,condivisoeconfigurabiledirisorseasupportodiprocessiproduttiviedigestionedellaproduzionee/odellasupplychain(cloudcomputing), 1 1 1 3
software,sistemiesoluzioniperIndustrialAnalyticsdedicatialtrattamentoedall’elaborazionedeiBigDataprovenientidallasensoristicaIoTapplicatainambitoindustriale(DataAnalytics&Visualization,SimulationeForecasting), 1 1 2
softwareesistemidiArtificialIntelligence&MachineLearningcheconsentonoallemacchinedimostrareun’abilitàe/oattivitàintelligenteincampispecificiagaranziadellaqualitàdelprocessoproduttivoedelfunzionamentoaffidabiledelmacchinario e/odell’impianto,
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softwareesistemidiproduzioneautomatizzatieresiintelligenti,caratterizzatidaelevatacapacitàcognitiva,interazione eadattamentoalcontesto,autoapprendimento ericonfigurabilità (cybersystem), 1 1 1 1 1 5
softwareesistemiperl’utilizzolungolelineeproduttivedirobot,robotcollaborativiemacchineresiintelligentidasistemiesoluzioniembedded ingradodisemplificareoaddiritturasvolgereautonomamentedelleazionichepossonoesserenonagevoliopericoloseperl’uomo, conimportantirisvoltisultemadellasicurezza,dellasalute,dellaqualitàdeiprodottifinaliedellamanutenzionepredittiva,
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softwareesistemiperlagestionedellarealtàaumentatacheconsentel’arricchimentodellapercezionesensorialeumanamedianteinformazioni,manipolateeconvogliategeneralmentetramiteWearable device,chenonsarebberopercepibiliconicinquesensi.Inambitoindustrialesistemi,soluzionieapplicazionidiquestotipoconsentono direnderepiùefficienti esicureattivitàdi produzione,assemblaggioemanutenzione,
1 1
softwareesistemiperdispositivienuoveinterfacceuomo/macchina checonsentano l’acquisizione, laveicolazioneel’elaborazionediinformazioni informatovocale,visualeetattile, 1 1 2
software,sistemiesoluzioniperl’intelligenzadegliimpiantichagarantiscanomeccanismidiefficienzaenergeticaedidecentralizzazioneincuilaproduzione e/olostoccaggiodienergiapossonoessereanche demandate(almeno parzialmente)allafabbrica,
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software,sistemieapplicazioniperlaprotezionedireti,dati,programmi,macchineeimpiantidaattacchi,dannieaccessi nonautorizzati, 1 1
softwareesistemidiVirtualIndustrializationche,simulandovirtualmenteilnuovoambienteecaricandoleinformazionisui sistemicyberfisicialtermineditutteleverifiche,consentonodievitareoreditestefermimacchinalungolelineeproduttivereali. 1 1 1 3
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AndreaBacchetti MassimoZanardini
RicercatoreseniorLaboratorioRISE RicercatoreLaboratorioRISE
andrea.bacchetti@unibs.it massimo.zanardini@unibs.itLaureatonel2006inIngegneriaGestionale,dottorediricercadal2010,èmembroseniordelLaboratorioRISE(Research&InnovationforSmartEnterprises)pressoilDipartimentodiIngegneriaMeccanicaeIndustrialedell’UniversitàdegliStudidiBrescia,epresidentedellaspin-offaccademicaIQConsulting.
Laureatonel2012inIngegneriaGestionalepressol’UniversitàdegliStudidiBrescia,fapartedelLaboratorioRISE(Research&InnovationforSmartEnterprises).Haconseguitoildottoratodiricercasviluppandoricercaempiricalegataallatrasformazionedigitaledelsettoremanifatturiero.
GLIAUTORI
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DISCLAIMER
‣ QuestodocumentoèstatoredattodaMassimoZanardini eAndreaBacchettidelLaboratorioRISEdell’Universitàdegli StudidiBrescia(“RISE”)percontodiConfartigianatoImprese.
‣ Laproprietà intellettualedeldocumentoedeisuoicontenutiappartieneaConfartigianatoImpreseche,suautorizzazionediRISE,potràutilizzarlocomestrumentodidivulgazionepressoilpropriosistemaelestrutturecollegate,oltrechepressoglistakeholder.
‣ Questodocumentoequalsiasisuapartenonpossono essereutilizzati,riprodottiodiffusisenzal’esplicitopermessoscrittodapartediConfartigianatoImprese.
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