Smart Factory: le tecnologie, le applicazioni e i vantaggi della fabbrica intelligente

Nata nell’ambito della quarta rivoluzione industriale, la Smart Factory, ovvero l’applicazione alla fabbrica di tecnologie digitali per realizzare un sistema di processi completamente connesso, flessibile e intelligente, è oggi una grande opportunità di business e leva importante per guadagnare vantaggio competitivo.

“Il valore che le aziende acquisiranno integrando Digital Twin, Edge Computing, AR (Augmented Reality) e Industrial IoT nei loro modelli operativi è elevato, come anche le ricerche di mercato testimoniano”, spiega Alberto Scarabello, Business Development and Sales Director del Gruppo Omicron.

Secondo il recente report “Smart Factory Market With Covid-19 Impact by Component, Solution, Industry and Region. Global Forecast to 2026” realizzato dalla società Markets&Markets Research, il valore del mercato legato alla fabbrica intelligente dovrebbe infatti crescere da 80,1 miliardi di dollari nel 2021 a 134,9 miliardi di dollari entro il 2026, a un CAGR dell’11%.

Vediamo le prospettive e le opportunità di applicazione delle tecnologie.

Smart Factory: il Digital Twin

Una delle tecnologie abilitanti della Smart Factory è il gemello digitale o Digital Twin: un modello virtuale, replica del suo corrispettivo fisico, che ne fornisce un’esatta fotografia in tempo reale per tutto il ciclo di vita. Una tecnologia dal grande potenziale: crescerà di pari passo con la diffusione dei dispositivi di sensoristica che, come da statistiche di Gartner, ha raggiunto numeri mastodontici nel 2020 (oltre 21 miliardi di dispositivi connessi).

Sempre secondo Gartner, il 75% delle aziende manifatturiere che ha già implementato le tecnologie AI e IoT sta pianificando di integrare il Digital Twin quale driver fondamentale per creare prodotti e servizi innovativi e sviluppare nuove opportunità di business.

Le applicazioni del Digital Twin

La capacità del Digital Twin di rappresentare virtualmente il funzionamento, le prestazioni, lo stato di asset industriali e di fornire una overview di ciò che ancora deve essere realizzato nel mondo fisico, colloca il Digital Twin tra le tecnologie all’avanguardia da inserire nell’agenda di innovazione delle aziende nel prossimo futuro.

Se un manager dell’innovazione intende apportare un cambiamento a una procedura, può testarla senza alcun tipo di rischio, e con minori sprechi, nell’ambiente virtuale estrapolando informazioni fedeli alla realtà dalla simulazione. Allo stesso tempo, può monitorare lo stato di una macchina o di una linea di produzione scoprendo situazioni di potenziale criticità e agendo tempestivamente per prevenire l’insorgere di problemi presenti e futuri. Infine, può sviluppare un prodotto in un contesto virtuale prima ancora di metterlo in produzione testando i suoi comportamenti per esempio, a livello elettronico, meccanico e geometrico, per verificare che le specifiche di progettazione rispecchino i requisiti tecnici e funzionali del prodotto.

Smart Factory: l’Edge Computing

L’Edge Computing si presenta come un’architettura IT distribuita e decentralizzata, dove l’elaborazione delle informazioni si trova vicino all’edge, ovvero il luogo fisico in cui le cose e le persone si connettono al mondo digitale in rete. Permette in pratica di liberare alcune applicazioni ‘time-sensitive’ dalla stretta dipendenza con i data center remoti, fornendo la capacità di elaborare i dati direttamente sul campo appoggiandosi alle risorse di computing locali. Una risorsa preziosa in un mondo interconnesso dove la possibilità di analisi e risposta in real-time è sempre più leva competitiva.

Sono 3 i trend che oggi stanno guidando l’adozione di questo strumento: l’Internet of Things, le immersive experiences, e l’evoluzione del digital business.

Le applicazioni dell’Edge Computing

Le applicazioni dell’Edge Computing nella Smart Factory cominciano dall’ottimizzazione dei processi industriali di produzione, attraverso un sistema flessibile ed integrato. Basandosi sui dati di produzione, inoltre, l’Edge Computing offre l’opportunità di sviluppare nuove strategie di servizio e modelli di business.

I vantaggi includono l’integrazione di macchine tra diversi fornitori, l’utilizzo dei dati macchina a livello gestionale e la distribuzione e gestione di applicazioni proprie e di terze parti.

Come la Smart Factory cambia il business: l’esperienza di Omicron

Un esempio di applicazione pratica di Smart Factory si può trovare nei progetti realizzati da Omicron, gruppo leader sul mercato dell’IT dagli anni 80 con un’offerta di consulenza e servizi sui fronti più innovativi della digitalizzazione, tra cui VR, Metaverso e tecnologie predittive.

“In Omicron stiamo facendo alcuni passi con i nostri clienti per aiutarli a trasformare le loro factory in ambienti altamente automatizzati ed interconnessi, gettando le basi per la creazione di ecosistemi digitali in grado di connettere macchine intelligenti, personale sul campo e spazi fisici e virtuali” racconta Scarabello.

Sono diversi i progetti oggi all’attivo, legati ad esempio alle esperienze immersive in realtà virtuale per il training, all’integrazione degli strumenti IoT e di advanced analytics per predire eventi e criticità non ancora verificatesi e monitorare in tempo reale le performance di asset industriali, ridurre tempi e i costi dei processi.

Sono poi in realizzazione progetti sul fronte della realtà aumentata, per il potenziamento della sicurezza della forza lavoro nei contesti produttivi maggiormente a rischio, o per migliorare le attività di assistenza, produzione, controllo qualità e manutenzione. O ancora, con le realtà virtuale e i gemelli digitali, per consentire ai team di progettazione e di ingegneria di collaborare su prototipi situati in sedi distanti, facendoli interagire su modelli 3D a grandezza naturale in modo simultaneo.

Senza dimenticare l’Edge Computing: “Con l’Edge Computing potenzieranno la capacità di raccolta ed immagazzinamento di dati nel punto più prossimo a dove questi vengono generati, abilitando nuove architetture di elaborazione decentralizzata, alla periferia della rete, e quindi sempre di più in prossimità dell’utente. Ed è lo stesso Edge Computing che abiliterà nuove forme di interazione immersive.”

Smart factory, tecnologie e aree di applicazione

Quali sono concretamente le aree dove risulta particolarmente efficace, o vantaggioso l’applicazione di queste tecnologie? Vediamo qualche esempio.

Smart Factory per training e formazione

Nell’area training, Omicron insieme a Realmore (azienda partecipata del Gruppo specializzata nello sviluppo di soluzioni di realtà aumentata e realtà virtuale) ha lavorato con ABB, multinazionale elettrotecnica svizzero-svedese con sede a Zurigo e operante nella robotica, nell’energia e nell’automazione in oltre 100 paesi. L’azienda aveva necessità di efficientamento su tre fronti:

1. accelerare la curva di apprendimento e potenziare le performance del personale nelle procedure di montaggio di prodotti finiti;
2. ottimizzare i costi di trasporto e di movimentazione di attrezzatura pesante in occasione dei training operativi;
3. ridurre i rischi di incidenti sul lavoro grazie alla riproduzione fedele alla realtà di ogni passaggio chiave di procedure con un alto grado di rischio per la sicurezza.

Omicron e Realmore hanno messo a punto una soluzione all’avanguardia di VR Training. Ad integrazione dei tradizionali sistemi di formazione, ha sviluppato uno scenario di lavoro immersivo su sfondo bianco e ricostruito in 3D ogni sequenza di ogni procedura, dei componenti dei quadri di distribuzione, degli attrezzi da lavoro, degli allarmi e dei dispositivi di protezione individuale.

I risultati sono stati una riduzione del 25% i tempi di apprendimento e l’ottimizzazione degli spazi dedicati alla formazione, che ha inciso positivamente sia sui costi, sui tempi che sui risultati della formazione.

Smart Factory per l’efficientamento energetico

Un’altra area di azione di Omicron è quella dell’efficientamento energetico. In questo campo, l’azienda ha lavorato per un grande marchio internazionale della GDO che aveva bisogno di ridurre i consumi di 60 supermercati allocati nel mercato medio orientale. In particolare, l’esigenza era:

1. ridurre il consumo annuale di energia dei sistemi di illuminazione che utilizzano protocollo DALI;
2. monitorare i KPI per raffreddamento, riscaldamento e refrigerazione;
3. potenziare il processo di efficientamento energetico con adeguati sistemi di supervisione ed acquisizione di dati in tempo reale.

Per rispondere a queste necessità, Omicron ha implementato server SCADA centrali e remoti con la possibilità di gestire un gran numero di parametri in tempo reale e ha provveduto all’installazione di nuovi contatori elettrici, quadri di automazione e quadri di controllo PLC.

Grazie al nuovo sistema, gli ingegneri tecnici accedono ai punti vendita al dettaglio o agli ipermercati da remoto e hanno il pieno controllo del sistema dal server SCADA della loro sede. La grande catena di supermercati ha così ottenuto un risparmio di più di 1,5MW all’ora nei 60 punti vendita.