L'Industria 4.0 è la rivoluzione della produzione (e dei settori corrispondenti) incentrata sull'intelligenza in una rete cablata di macrodati, esseri umani, operazioni, disposizioni, schemi e risorse di produzione attive IoT che possiedono la propagazione, il controllo e l'applicazione di dati processabili come modalità di percezione dell'industria intelligente e delle griglie di invenzioni e cooperazione manifatturiere.
L'Internet delle cose svolge sicuramente un ruolo essenziale nella sezione IoT industriale dell'Industria 4.0 insieme ai suoi ampi componenti dello stack IoT, che comprendono programmi IoT, aperture IoT industriali, gadget e molto altro.
Le applicazioni IoT consentono ai supervisori e ai responsabili degli stabilimenti di visualizzare in tempo reale il lavoro dei propri team, collegando gli strumenti utilizzati dagli operatori per svolgere il loro lavoro alle macchine in produzione.
Grazie all'IoT in ambito industriale, gli operatori possono trovare più rapidamente i componenti di cui hanno bisogno, spostandosi più rapidamente nei flussi di lavoro senza compromettere la qualità.
Gli elettrodomestici IoT possono rilevare l'attività e accendersi e spegnersi automaticamente. Ad esempio, possono controllare i condizionatori e se è necessario impostarli su una temperatura predeterminata.
L'IoT consente ai sensori di monitorare gli eventi lungo tutta la catena di fornitura, fornendo accesso a informazioni in tempo reale tramite il tracciamento di input, dispositivi e prodotti.
I sensori ambientali possono monitorare costantemente le condizioni critiche per la qualità e avvisare i responsabili in caso di superamento delle soglie di qualità. I responsabili possono monitorare le variabili e ricevere avvisi immediati in caso di superamento dei parametri previsti.
Le attività che supportano l'Internet delle cose consentono di raccogliere dati automaticamente, in modo da avere più tempo per migliorare i processi.
L'Internet delle cose nell'Industria 4.0 interconnette gli elettrodomestici industriali a un server condiviso. Ciò consente un facile trasferimento di dati e informazioni tra apparecchiature industriali e altre apparecchiature, nonché tra i lavoratori. Ciò migliora il funzionamento fluido e facilita la condivisione delle stesse informazioni in tempi corrispondenti, promuovendo un ambiente di lavoro collaborativo.
Le tecnologie IIoT facilitano la produzione più rapida di beni e servizi. Consentono la disponibilità e l'acquisizione di volumi significativi di informazioni a velocità e competenza elevate. Attraverso un'accumulazione e un'archiviazione complete di informazioni simultanee, l'IIoT aumenta la produttività riducendo al minimo la necessità di compilazione manuale dei dati.
L'IIoT fornisce alle industrie informazioni in tempo reale, diagnosi prospettiche, apparecchiature di produzione online e sistemi computerizzati, che facilitano il rilevamento di potenziali rischi che non possono essere rilevati manualmente, consentendo quindi soluzioni tempestive ed evitando gravi ripercussioni come danni ai macchinari.
L'implementazione di una fabbrica automatizzata dotata di sistemi IoT può richiedere un budget iniziale piuttosto elevato. Tuttavia, è molto probabile che i costi operativi successivi all'implementazione diminuiscano significativamente. L'automazione e il consolidamento dei sistemi industriali, insieme all'elaborazione delle informazioni e ad altre funzionalità offerte dall'IIoT, riducono i costi in vari modi. Questi aspetti controllano e massimizzano tutte le fasi delle operazioni di produzione e della sequenza logistica. Inoltre, forniscono dati in tempo reale e la capacità di previsione necessaria per eseguire azioni rapide e intelligenti, il che, a lungo termine, si traduce nell'economicità dell'intero processo produttivo.
La quarta rivoluzione industriale apporta innovazioni che consentono alle aziende di conformarsi automaticamente ai requisiti statali attraverso il monitoraggio avanzato delle merci, la profilazione dei consumatori, la registrazione delle informazioni e altro ancora.
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Impiego delle funzioni Industria 4.0 attraverso:
In primo luogo, sono quattro i componenti principali che possono riassumere tutti questi elettrodomestici, dando un significato all'espressione Industria 4.0:
L'Industria 4.0 integra un'ampia gamma di tecnologie moderne per generare qualità. Attraverso l'utilizzo di sistemi intelligenti che controllano operazioni concrete, è possibile creare una replica automatizzata dell'ambiente reale. Le proprietà dei sistemi intelligenti includono la capacità di prendere decisioni separate individualmente, raggiungendo un elevato grado di indipendenza.
La qualità generata nell'Industria 4.0 può dipendere dal riconoscimento automatico. A questo punto, la produzione intelligente richiede l'integrazione di tecnologie consolidate nei processi produttivi per essere classificata nel processo di avanzamento dell'Industria 4.0 e non nella digitalizzazione.
Nel 2011, il Dipartimento governativo tedesco per la ricerca e l'istruzione ha chiesto al settore e agli studiosi di elaborare proposte per il cambiamento creativo nel settore produttivo. L'obiettivo era offrire alle aziende tedesche l'opportunità di svolgere un ruolo operativo nella definizione dell'Industria 4.0.
Nel 2013, la Scuola Tedesca di Scienza e Tecnologia ha introdotto uno schema di indagine e proposte di attuazione, redatti su insistenza del dipartimento. Tali proposte sono state attuate sulla base delle Linee Guida Nazionali per i Sistemi Radicati.
Secondo il presidente del Consiglio Acatech, Henning Kagermann, le industrie del futuro uniranno un'elasticità eccezionale alla massima capitalizzazione degli asset. Industria 4.0 consente alla Germania di rafforzare ulteriormente il suo status di Stato industriale, fornitore di macchinari industriali e di servizi informatici.
Inoltre, gli obiettivi principali dell'azienda tedesca erano: creare una base per il programma elettronico dell'Unione Europea, approvato dalla Commissione Europea come componente degli obiettivi europei per il 2020, e avanzare verso il programma digitale della rivoluzione industriale di quarta generazione. Questo programma è attualmente tra i sette principali lanci europei, rappresentando il 5% del PIL dell'Unione Europea e coprendo una stima economica di 660 miliardi di euro all'anno.
Henrik von Scheel, architetto tedesco della Trasformazione Digitale e fondatore dell'Industria 4.0, ha affermato che: "In sostanza, il focus dell'Industria 4.0 non è la tecnologia, ma gli esseri umani". Ha poi osservato che, dal momento in cui l'uomo primitivo ha scolpito una roccia, l'umanità si è dotata della capacità di creare strumenti per gestire l'ambiente circostante. La Quarta Rivoluzione Industriale non farà eccezione. A differenza delle precedenti trasformazioni industriali, le ultime due, la terza e la quarta, hanno compiuto progressi più aggressivi. L'Industria 3 introduce una combinazione di realtà elettroniche, tangibili e virtuali e rappresenta la trasformazione morfologica più straordinaria degli ultimi 4 anni. La rivoluzione andrà ben oltre le aspettative umane per misura, estensione e complessità. Il suo impatto influenzerà tutti i settori in tutti gli stati del mondo.
L'Internet delle Cose è un termine che ha avuto origine negli anni '1990. Tuttavia, a quel tempo, era solo un concetto teorico. I filosofi rivoluzionari prevedevano che, con lo sviluppo della scienza e della tecnologia, gli elettrodomestici utilizzati quotidianamente dagli esseri umani avrebbero un giorno comunicato tra loro e inviato informazioni a una rete comune per migliorarne il funzionamento e aumentarne l'efficienza. L'IoT può essere collegato a dispositivi intelligenti come smartphone, smart car, smartwatch, ecc.
IIoT (Industrial Internet of Things) è un termine che distingue i dispositivi IoT industriali da quelli consumer. Tuttavia, l'idea di base è sostanzialmente simile. I dispositivi IoT industriali sono collegati in remoto alle reti internet domestiche e a quelle globali. Questi dispositivi rappresentano un nuovo capitolo nella meccanizzazione, raccogliendo un'enorme quantità di informazioni da ogni elemento di un'operazione e inviandole al server internet centrale. Le informazioni offrono spazio per la diagnosi e l'operatività, che devono ancora essere sperimentate, generando efficacia e competenza.
Ecco le differenze tra Industria 4.0 e IIoT:
Nonostante queste disparità, l'Industria 4.0 e l'IoT industriale sono pensati per migliorare le operazioni di produzione. Pertanto, per ottenere un vantaggio competitivo nel settore della produzione, dobbiamo adottare queste nuove tecnologie.
Con Rivoluzione Industriale si intende lo sviluppo globale delle industrie dalla fine del XVIII secolo all'inizio del XXI secolo in Gran Bretagna e negli Stati Uniti. Fu un'epoca rapida, fortemente influenzata dallo sviluppo dei macchinari e dell'approvvigionamento energetico, e si divise in quattro fasi:
Industria 1.0 – Caratterizzata dall'uso del lavoro organizzato. Tuttavia, mancava la Legge sui diritti dei lavoratori, fondamentale per la sicurezza dei lavoratori (1760-1840).
Industria 2.0 - Introduzione del Labor Rights Act, che tutelava i diritti dei lavoratori delle fabbriche. L'energia proveniva dalle miniere di carbone (1840-1913).
Industria 3.0 – Ha avuto inizio con lo scoppio della Prima Guerra Mondiale. Governi e aziende private come la Ford si affidarono all'assemblaggio e alla produzione di massa di beni. Importanti progressi tecnologici, come l'invenzione dell'aereo e dell'automobile, facilitarono questa fase. L'invenzione dell'elettricità e la scoperta di fonti di energia naturale spinsero la rivoluzione a livelli mai raggiunti prima. Acciaio e ferro furono i materiali essenziali per quest'era di industrializzazione (1914-anni '1970).
Industria 4.0 – Botch ha coniato questa espressione ad Hannover nel 2011. L'ha descritta come un insieme di tecnologie di trasmissione e di dati nella produzione industriale. Il termine "Industria 4.0" è definito dai suoi quattro principi fondamentali:
L'Industria 4.0 si differenzia dalle precedenti rivoluzioni industriali come:
Questi sono i fattori originari che hanno promosso lo sviluppo dell’industria 4.0:
Pur essendo la più rivoluzionaria di tutte le fasi industriali, l'Industria 4.0 presenta ancora sfide e rischi come le sue predecessore. Le sfide sono suddivise in settori che potrebbero essere interessati dall'Industria 4.0, tra cui:
Gli elevati costi economici per l'acquisto, la manutenzione e la sostituzione dei macchinari ammontano a miliardi di dollari all'anno. Gli adattamenti dei modelli di business industriali sono complessi e poco familiari alla maggior parte di coloro che si sono adattati all'Industria 3.0, utilizzando strategie di marketing analogico e personale. Inoltre, gli investimenti economici, con la maggior parte dei settori che attribuiscono i valori a titoli volatili e dipendenti da problemi emergenti globali, sono poco chiari.
Sia gli industriali che il pubblico in generale sollevano preoccupazioni in materia di privacy. Il rilevamento dei volti tramite IoT è percepito come una violazione della privacy a causa del rilevamento di volti e targhe dei veicoli. Si ritiene inoltre che l'Industria 4.0 abbia contribuito alla sorveglianza, inducendo aziende private e governi a diffidare.
Inoltre, l'IoT nelle industrie ha portato alla perdita del posto di lavoro di molti operai. Questo perché l'automazione e il controllo da remoto sono entrati in gioco. Inoltre, c'è un rischio maggiore di squilibri di genere nelle facoltà, con ruoli lavorativi più vulnerabili alla sostituzione con l'IA.
I problemi organizzativi derivano da problemi di sicurezza informatica, che sono notevolmente aggravati dalla necessità intrinseca di riaprire i reparti di produzione chiusi di recente. L'Industria 4.0 richiede inoltre affidabilità e resilienza costanti, necessarie per l'apprendimento automatico, che consistono in tempi di latenza molto brevi e sicuri, con una richiesta costante di mantenere la qualità dei sistemi di produzione per evitare qualsiasi ostacolo informatico, che causerebbe costose interruzioni della produzione. Data la necessità di proteggere il know-how industriale (incluso anche nei file di custodia per le attrezzature di meccanizzazione industriale), altri lavoratori sono esposti a rischi per la sicurezza sul lavoro, creando quindi un pregiudizio. Ciò è aggravato dalla mancanza di competenze adeguate per accelerare la transizione verso una quarta rivoluzione industriale.
La maggior parte delle nazioni include strumenti istituzionali per facilitare l'adozione delle tecnologie dell'Industria 4.0, quali:
Dispone di una DGA (Digital Transformation Agency) che, in collaborazione con la task force IIoT del Primo Ministro, promuove l'adozione dell'IoT nel settore industriale. Queste due organizzazioni incoraggiano le relazioni tra gruppi industriali negli Stati Uniti e in Germania, favorendo automaticamente la crescita dell'Industria 4.0.
L'organizzazione responsabile della gestione dell'Industria 4.0, The Working Group, ha presentato al governo federale diverse leggi nell'ottobre 2012, volte a riconoscere i membri e i partner del gruppo di lavoro come forza trainante dell'Industria 4.0. Un anno dopo, il rapporto finale sull'Industria 1 è stato presentato alla Fiera di Hannover. Questa iniziativa di supporto si è svolta sotto la guida di funzionari dell'Accademia tedesca di scienze e ingegneria.
Poiché i principi industriali sono stati applicati alle aziende, a volte sono stati rinominati. Ad esempio, la fabbrica di componenti aerospaziali Meggitt PLC ha denominato la sua analisi Industria 4.0 come M4.
Gli aspetti della strategia Industria 4.0 del governo nazionale prevedono una solida personalizzazione del prodotto nelle condizioni flessibili della produzione di massa. La necessaria tecnologia di industrializzazione è supportata da funzionalità di miglioramento, configurazione, diagnosi e supporto a creativi e lavoratori nel loro complesso lavoro.
Nella regione australe dell'Africa, è stata nominata una Commissione Presidenziale per la Quarta Rivoluzione Industriale, composta da diversi soggetti interessati al settore provenienti dal governo federale. Nello stesso anno, la nazione ha anche istituito un Comitato Interministeriale per l'Industria.
Questa nazione ospita ogni anno il Comitato del Presidente sulla Quarta Rivoluzione Industriale (fondato nel 2017). La commissione della strategia I-Korea (2017) si concentra su dispositivi di sviluppo moderni che includono l'intelligenza artificiale e le auto a guida autonoma, in linea con la strategia finanziaria del governo orientata all'innovazione.
Pur essendo una nazione in via di sviluppo, l'Uganda promuove attivamente l'Industria 4.0. Secondo la sua strategia 4IR, il Paese inizierà a sviluppare centri urbani intelligenti, ad adottare moderne pratiche sanitarie, a far crescere i settori dell'agroalimentare e dell'istruzione, senza dimenticare l'e-governance e l'economicizzazione digitale. Per favorire le industrie regionali, nel 2020 il Paese stava valutando l'introduzione di una legge sulle start-up locali, che avrebbe obbligato tutti i funzionari contabili a rivolgersi al mercato locale prima di acquisire dati digitali dall'estero.
L'Industria 5.0 può sembrare un termine estraneo, ma esiste davvero. Implica software di intelligenza artificiale e dispositivi intelligenti che promuovono un lavoro intelligente e pratico per gli esseri umani. "L'Industria 5.0 trasformerà l'industria in un luogo in cui i creativi potranno lavorare, garantendo un'esperienza più personalizzata e umana per tutti." - Esben Østergaard. Questo avviene mettendo in relazione il modo in cui uomo e macchina interagiscono; i risultati affermano che la prossima rivoluzione industriale implicherà che la maggior parte dei settori industriali assumerà amministratori di robotica di base entro i prossimi cinque anni.
Si prevede che il mercato industriale crescerà da 64.9 miliardi di dollari nel 2021 a 165.5 miliardi di dollari entro il 2026, con un tasso di crescita del 20.6% dal 2021 al 2026.
Le caratteristiche chiave che alimentano lo sviluppo del mercato
Il COVID-19 ha avuto un impatto negativo sugli attori chiave della crescita dell'Industria 4.0. Ad oggi, ci sono ancora Paesi che ne stanno subendo l'impatto, inibendo la crescita dell'Industria 4.0. Con la pandemia che continua a diffondersi negli Stati Uniti e in alcuni Paesi asiatici, il settore manifatturiero si trova ad affrontare enormi difficoltà. L'industria automobilistica statunitense, una delle più grandi a livello globale, è stagnante dalla fine del 2020. La diminuzione della domanda ha spinto numerose aziende automobilistiche a ridurre la produzione in tutto il mondo, rendendo superflui concetti di autonomia come IoT, IA e Blockchain.
L'Asia-Pacifico, che comprende una delle maggiori economie in via di sviluppo al mondo, è stata la regione maggiormente colpita dal COVID-19. Il settore della produzione di elettronica nell'area copre circa il 70% delle attività globali di elettronica, con la Cina come capofila, e sono state oggetto di indagine per le pesanti perdite subite in questo settore nel primo trimestre del 2020 a causa dell'epidemia. Anche l'India ha dovuto affrontare una seconda ondata di COVID-19, con gravi ripercussioni sulle catene di approvvigionamento del Paese. I coprifuoco periodici e le limitazioni ai trasporti a luglio 2021 hanno causato ingenti perdite nel settore della produzione di beni di largo consumo. Anche Giappone e Corea del Sud stanno cercando di riprendersi dal Covid.
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