Requisiti della smart factory: una guida completa
Amber Biela-Weyenberg | Content Strategist | 16 ottobre 2023
Le smart factory utilizzano una rete di macchine, dispositivi e tecnologie avanzate per automatizzare i processi di produzione e favorire decisioni più intelligenti.
La stragrande maggioranza degli intervistati in un sondaggio del 2023 condotto da Rockwell Automation su 1.350 produttori in 13 paesi ha affermato di utilizzare o di pianificare l'utilizzo di tecnologie di produzione intelligente, che includono l'Internet of Things industriale (IIoT), l'analisi dei dati basata sull'AI, i digital twin e sicurezza informatica avanzata, nei prossimi uno o due anni. Tra i loro obiettivi: migliorare la qualità dei prodotti, ridurre i costi, aumentare la redditività e creare una forza lavoro più esperta.
Ma il doppio dei produttori rispetto al sondaggio del 2022 ha affermato di temere di restare indietro rispetto alla concorrenza quando si tratta di adottare le tecnologie più recenti. Un terzo dei produttori intervistati ha affermato che l'ampia gamma di sistemi e piattaforme tra cui scegliere porta alla "paralisi tecnologica". Quella che segue è una guida per aiutare i produttori a evitare tale paralisi nella costruzione delle loro smart factory.
Concetti chiave
- Il passaggio a una smart factory è generalmente più semplice quando i produttori ottengono il consenso dei dipendenti a tutti i livelli nelle prime fasi del processo.
- La creazione di una smart factory richiede che i produttori investano in tecnologie come l'Internet of Things industriale, l'analisi avanzata e l'intelligenza artificiale.
- Man mano che le smart factory digitalizzano i processi produttivi, i dipendenti spesso necessitano di un upskilling. I produttori potrebbero anche aver bisogno di assumere persone per ruoli altamente qualificati, come ingegneri nel campo della robotica e dei digital twin.
Spiegazione dei requisiti di una smart factory
Le smart factory coinvolgono molte tecnologie che devono integrarsi tra loro, quindi la pianificazione è essenziale. I produttori devono valutare quali tecnologie utilizzeranno e sviluppare indicatori chiave di prestazione (KPI) per misurare il loro impatto. Ad esempio, per valutare l'efficacia dell'equipaggiamento di una macchina con sensori che indichino la necessità di manutenzione, i produttori potrebbero misurare l'overall equipment effectiveness (OEE). Questo KPI considera la quantità di tempo a disposizione di una macchina per la produzione, la velocità del suo lavoro e la qualità del suo output. Il monitoraggio dell'overall labor effectiveness (OLE), vale a dire l'utilizzo complessivo, le prestazioni e la qualità della forza lavoro di un produttore, può aiutare a quantificare il valore dell'aggiunta di robot a una linea di produzione.
Nel frattempo, i produttori dovranno formare i dipendenti o assumere nuove persone. Ad esempio, le smart factory generano enormi quantità di dati, raccolti da sensori su una miriade di macchine e dispositivi. I dipendenti devono comprendere come impostare e gestire questi sensori, compreso il software che li controlla, e utilizzare le informazioni che generano per migliorare OEE, OLE, utilizzo della capacità, efficacia dei costi e altro ancora.
9 requisiti di una smart factory
1. Coinvolgimento delle parti interessate a tutti i livelli
I dirigenti del settore manifatturiero devono ottenere il consenso dei Facility Manager e dei professionisti IT prima di realizzare una smart factory o introdurre tecnologie e processi "smart" in una fabbrica attuale. È consigliabile anche ottenere il feedback dei lavoratori del reparto produttivo. Ad esempio, un operatore di macchina può suggerire quali metriche monitorare su una linea di produzione o come riconfigurare la linea per aumentare le prestazioni. I produttori necessitano della collaborazione di tutti i dipendenti per testare nuove tecnologie e apparecchiature prima di utilizzarle nelle operazioni quotidiane. In ogni fase dell'iniziativa di smart factory, i produttori dovrebbero ottenere il supporto delle parti interessate il prima possibile per agevolare la transizione.
2. Piano di implementazione con KPI
Quando si passa da una fabbrica convenzionale a una smart factory, un approccio graduale rende il processo più gestibile e previene i tempi di inattività. I produttori possono dare priorità alle aree con il maggiore ritorno sull'investimento, come una linea di produzione ad alto valore. Dovrebbero impostare almeno un KPI per ciascuna fase della modernizzazione per monitorare i progressi. Ad esempio, una fase dell'implementazione della smart factory prevede l'installazione di macchine dotate di sensori e connesse a Internet e l'integrazione di robot nei processi di produzione. In questa fase, i produttori potrebbero misurare la produttività per monitorare i progressi verso l'accelerazione della produzione. In una fase successiva, la misurazione dei tempi di inattività della macchina può misurare l'accuratezza delle previsioni basate sull'AI sulla necessità di manutenzione della macchina e sull'efficienza del team di produzione nel rispondere.
3. Sensori e altre tecnologie dell'Internet of Things industriale
Una delle prime fasi di implementazione coinvolge il team IT, che deve configurare e proteggere le reti che trasportano i dati tra macchine, oggetti e software. I sistemi 5G stanno diventando la rete preferita da molte smart factory, data la loro maggiore capacità e bassa latenza. Macchine, robot e altri "oggetti" connessi in rete e dotati di sensori condividono dati con i responsabili delle decisioni del reparto produttivo o informano processi automatizzati. Ad esempio, un ingegnere software potrebbe programmare una macchina della fabbrica in modo che si spenga automaticamente se i suoi sensori registrano una determinata temperatura, per prevenire danni e infortuni dei dipendenti. I responsabili potrebbero anche utilizzare i dati generati dalle macchine della fabbrica per monitorare l'OEE e identificare miglioramenti alle macchine e ai processi correlati. Inoltre, potrebbero utilizzare i dati di IIoT per misurare il consumo di energia e le conseguenti emissioni di carbonio in tutto il reparto produttivo per raggiungere gli obiettivi di sostenibilità e rispettare le normative emergenti in materia di rendicontazione.
4. Gestione dei Big Data
Le smart factory raccolgono enormi quantità di dati, o big data, durante ogni fase della produzione da macchine, dispositivi, robot e applicazioni che gestiscono la produzione, la gestione dei progetti e altri processi di back-office. Tutti questi dati devono essere archiviati, elaborati e gestiti in un data warehouse, quindi inseriti nei sistemi di analisi in modo che siano prontamente disponibili per dirigenti, responsabili e supervisori della produzione.
5. Analisi avanzate, basate su AI e apprendimento automatico
L'intelligenza artificiale e il suo subset di apprendimento automatico (ML, machine learning) correlano, interpretano e apprendono costantemente dai flussi costanti di dati che incorporano per aiutare le aziende a prendere decisioni migliori. In un contesto di produzione, queste tecnologie sono incorporate nel software aziendale utilizzato per informare lo sviluppo del prodotto, prevedere la domanda, prevedere guasti alle apparecchiature di fabbrica, identificare potenziali difetti del prodotto, ridurre gli sprechi, ottimizzare i percorsi di trasporto e altro ancora. I robot e le macchine di una smart factory, ad esempio, potrebbero ridimensionare automaticamente la produzione di un particolare articolo se un'analisi basata sull'AI o sull'apprendimento automatico prevede un aumento della domanda dei consumatori. Il sistema intelligente esamina i dati dai risultati e impara da essi per prendere decisioni migliori in futuro.
6. Fabbrica e sistemi aziendali connessi
Le aziende che combinano i dati delle macchine della fabbrica con i dati provenienti da produzione, supply chain, finanza, vendite, risorse umane e altre applicazioni aziendali in un sistema di pianificazione delle risorse aziendali (ERP, enterprise resource planning) sono in grado di risolvere i problemi meglio di quelle che non lo fanno. Supponiamo che la spedizione di parti da un fornitore sia in ritardo. I sistemi interconnessi di una smart factory possono raccogliere dati sulla gestione della supply chain, sugli inventari e sugli ordini dei clienti per scoprire se il ritardo influirà sulla capacità del produttore di evadere gli ordini in tempo e sulla necessità di ottenere parti da un altro fornitore o luogo.
7. Sicurezza informatica
Poiché le smart factory connettono una moltitudine di apparecchiature, dispositivi e applicazioni, a volte su un'unica rete, le vulnerabilità in ogni singolo sistema possono esporre il produttore a una violazione della sicurezza debilitante. I tipi di attacchi includono malware (il ransomware è una minaccia particolare), furto di informazioni personali e proprietà intellettuale di valore e negazione del servizio. Sono indispensabili patch di sistema vigili, password complesse e formazione degli utenti su come evitare il phishing e altre tecniche di social engineering, potenziate dai più recenti sistemi di sicurezza. È uno dei motivi per cui i produttori si rivolgono al cloud computing per le loro applicazioni di back-office, gestite da fornitori che applicano le patch, gli strumenti e le tecniche di sicurezza più recenti integrati in ogni livello dello stack, inclusi software aziendale, server e altro hardware.
8. Professionisti con le giuste competenze
Una rapida scansione delle posizioni aperte nelle smart factory pubblicizzate su LinkedIn rivela i seguenti titoli: direttore dei sistemi di produzione intelligenti, senior manager di analisi e approfondimenti strategici, coordinatore del team di robot, responsabile della trasformazione digitale e specialista di veicoli autonomi. Sebbene i produttori abbiano ancora bisogno di molti saldatori, macchinisti, Factory Manager e addetti alle linee di produzione, la professione sta chiaramente diventando più tecnica, richiedendo ai datori di lavoro di eseguire l'upskilling delle competenze del proprio personale e assumere nuovi talenti. Ad esempio, potrebbe essere relativamente semplice migliorare le competenze di un Factory Manager affinché possa ricoprire tale ruolo in una smart factory, ma un ruolo come quello di ingegnere di digital twin richiede competenze più specializzate che la maggior parte dei datori di lavoro dovrà trovare altrove.
9. Supervisione rigorosa
Sebbene l'automazione rappresenti un grande vantaggio delle smart factory (maggiore produttività e sicurezza e riduzione dei costi e dell'errore umano), responsabili e supervisori altamente qualificati sono ancora cruciali. Ad esempio, i robot svolgono molte attività della smart factory, ma i professionisti della robotica devono programmarli ed eseguirne la manutenzione. Gli algoritmi di apprendimento automatico possono analizzare un'enorme quantità di dati sui prodotti per valutare la domanda dei consumatori, scoprire difetti e fornire informazioni su come migliorare la progettazione dei prodotti, ma questo è solo un set di input che i responsabili della progettazione di prodotto a sangue caldo prendono in considerazione.
Potenziare l'innovazione della produzione con Oracle Smart Manufacturing
Oracle Smart Manufacturing è un portafoglio di applicazioni basate su cloud, molte delle quali dotate di AI, per la gestione dell'Internet of Things, la manutenzione delle apparecchiature, il controllo di qualità, la pianificazione della supply chain e l'analisi aziendale. Tra i suoi numerosi vantaggi, il portafoglio integrato aiuta i produttori a monitorare le prestazioni di produzione, adeguare i programmi di produzione, migliorare la qualità dei prodotti ed evitare costosi tempi di inattività.
Domande frequenti sui requisiti di una smart factory
Cosa rende una fabbrica una smart factory?
A differenza di una fabbrica convenzionale, le smart factory collegano in rete macchine, dispositivi e applicazioni, in molti casi sfruttando l'AI e l'apprendimento automatico, per raccogliere e analizzare dati, automatizzare i processi e migliorare il processo decisionale.
Quali tecnologie utilizza una smart factory?
Le smart factory generalmente includono una combinazione delle seguenti tecnologie: Internet of Things industriale (IIoT), analisi avanzata dei dati, AI e apprendimento automatico, digital twin, robot/cobot, stampanti 3D, reti wireless 4G/5G, applicazioni basate su cloud, dispositivi di edge computing e sicurezza avanzata delle informazioni.
In che modo le smart factory cambiano i posti di lavoro?
Sebbene le smart factory impieghino ancora molti addetti alle linee di produzione e alla supervisione, l'automazione sta sostituendo alcuni lavori e richiedendo maggiori competenze tecniche per altri. Gli specialisti in robotica, gestione dei dati, data science, ingegneria del software, AI/ML, gestione di progetti e amministrazione di reti/sistemi sono molto richiesti, con particolare attenzione al pensiero critico e alla risoluzione dei problemi.