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Cos'è una Smart Factory

Una smart factory è una fabbrica in cui le tecnologie digitali sono utilizzate per creare un ambiente di produzione altamente automatizzato, flessibile e intelligente. Queste tecnologie digitali includono l’IoT, l’intelligenza artificiale, la robotica e la realtà aumentata, tra le altre.

La smart factory può consentire di migliorare l’efficienza, la produttività e la qualità dei prodotti, riducendo al contempo i costi e migliorando la sicurezza dei lavoratori. Ecco alcuni esempi di come le tecnologie digitali possono essere utilizzate per creare una smart factory:

  1. Automazione avanzata: I robot e altri dispositivi di automazione possono essere utilizzati per gestire molte attività di produzione.  Dalla movimentazione dei materiali alla produzione di parti. L’automazione avanzata può consentire di ridurre gli errori umani, aumentare la precisione e migliorare la produttività.

  2. Monitoraggio e controllo in tempo reale: La sensoristica IoT può essere utilizzata per raccogliere dati sulla produzione in tempo reale. Questo consente ai gestori di fabbrica di monitorare e controllare il processo di produzione in modo più accurato. Inoltre, la realtà aumentata può consentire ai lavoratori di vedere le informazioni sulla produzione in tempo reale.

  3. Intelligenza artificiale: L’IA può essere utilizzata per analizzare i dati della produzione e identificare potenziali problemi di produzione in anticipo. Questo preveiene eventuali interruzioni del processo produttivo. Inoltre, l’IA può essere utilizzata per ottimizzare i processi di produzione, identificando i tempi di attesa, le inefficienze e le aree di miglioramento.

Abbiamo lavorato per diverse tipologie di aziende – in particolare in ambito medicale – per progetti IoT che le hanno trasformate in smart factory. Recentemente, abbiamo lavorato per una società che produce imballaggi flessibili. Il processo produttivo è molto delicato e durante tutte le fasi produttive la temperatura ha un ruolo fondamentale, in quanto se troppo alta può influire sull’elasticità dei materiali.

Lo stabilimento produttivo diventa smart factory mediante i dispositivi IoT per il rilevamento di  temperatura, umidità, luce e composti organici volatili. Dei sensori raccolgono i dati e li inviano ad un gateway multiprotocollo, per poi essere archiviati su un database locale ed essere trasferiti ogni 60 secondi al cloud.

Smart Industry

I livelli di una Smart Factory

I livelli di una Smart Factory possono essere distinti in base al grado di digitalizzazione e di automazione dei processi. I quattro livelli tipici di una Smart Factory includono:

  1. Livello operativo: Questo è il livello base dove avvengono le operazioni fisiche di produzione. Include macchinari, strumenti e operai che lavorano direttamente sulla linea di produzione. In questo stadio, i processi possono essere monitorati manualmente e alcuni dati possono essere registrati tramite strumenti di base.

  2. Livello di automazione e controllo: Qui si introduce un certo grado di automazione dei processi. Sensori, attuatori e dispositivi IoT (Internet delle cose) vengono utilizzati per monitorare e controllare le macchine e i processi di produzione. Questo livello è caratterizzato dall’automazione parziale e da una maggiore raccolta di dati che consentono di ottimizzare le prestazioni e prevenire guasti.

  3. Livello informativo: Questo livello coinvolge l’analisi dei dati raccolti dal livello precedente. Utilizza sistemi di gestione dei dati e software di analisi per elaborare e interpretare i dati provenienti dalla produzione. L’obiettivo è migliorare l’efficienza, la manutenzione predittiva e prendere decisioni più informate basate sull’analisi dei dati storici.

  4. Livello digitale integrato: È il livello più avanzato in cui tutti i processi sono interconnessi e ottimizzati grazie all’utilizzo di tecnologie emergenti. L’intelligenza artificiale, l’apprendimento automatico (machine learning), l’interconnessione dei sistemi attraverso la piattaforma Internet delle cose (IoT). In questo livello, la fabbrica è in grado di adattarsi in tempo reale alle variazioni della domanda, ottimizzando la produzione, la logistica e persino la manutenzione.

Le tecnologie

Le Smart Factory sfruttano una serie di tecnologie avanzate per automatizzare e ottimizzare i processi di produzione. Alcune delle tecnologie fondamentali utilizzate in una Smart Factory includono:

  1. Internet delle cose (IoT): Dispositivi, sensori e attuatori sono integrati nelle apparecchiature e nelle macchine per raccogliere dati in tempo reale sulla produzione, le condizioni operative e le prestazioni delle macchine stesse.

  2. Robotica avanzata: Robot e robot collaborativi (cobots) sono impiegati per eseguire compiti ripetitivi o pericolosi, migliorando l’efficienza, la precisione e la sicurezza sul luogo di lavoro.

  3. Intelligenza Artificiale (AI) e Machine Learning: Queste tecnologie vengono utilizzate per analizzare grandi quantità di dati raccolti, prevedere guasti delle apparecchiature, ottimizzare i processi di produzione e prendere decisioni in tempo reale per migliorare l’efficienza.

  4. Big Data e Analytics: L’analisi dei dati raccolti attraverso sensori e sistemi IoT consente di ottenere insight approfonditi sui processi di produzione, sulla manutenzione predittiva e sulla gestione della catena di approvvigionamento.

  5. Stampa 3D: La stampa 3D viene utilizzata per la produzione rapida di prototipi, parti personalizzate e componenti complessi su misura, riducendo i tempi di produzione e i costi.

  6. Cloud Computing: Consente l’archiviazione, l’accesso e l’elaborazione dei dati in tempo reale da qualsiasi luogo, consentendo una maggiore flessibilità e scalabilità dei sistemi di gestione e controllo.

  7. Real-time Location Systems (RTLS): Questi sistemi di localizzazione consentono di monitorare e tracciare l’ubicazione dei materiali, dei prodotti e delle risorse all’interno della fabbrica, ottimizzando la logistica e riducendo i tempi di inattività.

  8. Cybersecurity avanzata: Date le molteplici interconnessioni e la raccolta di dati sensibili, una robusta sicurezza informatica è fondamentale per proteggere le Smart Factory da minacce esterne e interne.

I campi di applicazione

Le Smart Factory hanno un’enorme portata di applicazioni in vari settori industriali. Alcuni dei principali campi di applicazione includono:

Automotive: Le Smart Factory rivoluzionano la produzione di veicoli, ottimizzando la produzione di parti, migliorando la personalizzazione dei veicoli e consentendo la produzione flessibile su larga scala.

Elettronica: Nell’industria elettronica, le Smart Factory migliorano l’efficienza nella produzione di componenti elettronici, consentendo una rapida adattabilità ai cambiamenti nella domanda di mercato e garantendo una migliore qualità dei prodotti.

Industria Farmaceutica: Le Smart Factory consentono una produzione più efficiente di farmaci e dispositivi medici, garantendo una tracciabilità accurata, una migliore qualità e il rispetto delle normative di sicurezza.

Produzione alimentare e delle bevande: Queste fabbriche intelligenti ottimizzano la catena di produzione, migliorano la tracciabilità degli ingredienti, consentono la personalizzazione dei prodotti e garantiscono elevati standard di sicurezza alimentare.

Industria Aerospaziale: Le Smart Factory in questo settore migliorano la produzione di componenti aeronautici, riducono i tempi di produzione, ottimizzano la manutenzione degli aeromobili e garantiscono elevati standard di sicurezza.

Industria Chimica: Le fabbriche intelligenti aiutano a migliorare l’efficienza della produzione di prodotti chimici, a ottimizzare la gestione dei materiali e a garantire il rispetto delle normative di sicurezza e ambientali.

Industria manifatturiera generale: Oltre a questi settori specifici, le Smart Factory sono applicabili in molti altri campi della produzione industriale, inclusi tessile, siderurgia, plastica, legno, eccetera, dove consentono di ottimizzare la produzione, ridurre i costi e migliorare la qualità dei prodotti.