Smart Factory: la fabbrica intelligente del futuro

Le smart factory si sono ricucite un ruolo di spicco nella supply chain. Il rapido progresso tecnologico, l’aumento della competitività e la frammentazione della domanda hanno velocizzato la trasformazione delle fabbriche che, attraverso l'automazione e la digitalizzazione dei processi, possono far fronte alle nuove criticità legate ai processi produttivi.

Questo aspetto emerga anche nell’indagine Smart Factory Study di Deloitte e MAPI (Manufacturer's Alliance for Productivity and Innovation): per l'86% dei produttori intervistati, la capacità di convertire gli impianti di produzione convenzionali in fabbriche smart sarà decisiva per migliorare la propria competitività.

Ma quali caratteristiche hanno le fabbriche intelligenti? Che ruolo giocano all’interno della catena di approvvigionamento? Facciamo il punto.

Che cos’è una smart factory?

Con il termine smart factory o fabbrica intelligente ci si riferisce a un'azienda che, mediante l'implementazione della robotica e di sistemi software, ha automatizzato i propri processi produttivi al punto da far sì che si svolgano in maniera autonoma. In una fabbrica intelligente, sono presenti numerosi sensori integrati nelle macchine. Questi inviano dati ai software che coordinano le operazioni che avvengono all'interno e all'esterno dell’impianto.

L'obiettivo è aumentare la produttività adattando al massimo la produzione alla domanda, così da rispondere più tempestivamente alle esigenze della supply chain e scongiurare eventuali interruzioni dovute a problemi tecnici. Tutto ciò è possibile grazie ai Big Data, all'integrazione dei sensori IIoT (Industrial Internet of Things) e all’utilizzo del digital twin (gemello digitale).

Caratteristiche delle smart factory

Le fabbriche intelligenti presentano dei vantaggi evidenti rispetto agli impianti tradizionali. Vediamo quali sono.

Le smart factory sono centri produttivi flessibili e dinamici

La riprogettazione delle linee di produzione e dei macchinari industriali genera un impatto sull’azienda a livello operativo e finanziario. Per realizzare questi cambi in una fabbrica tradizionale i tempi si allungano in quanto è necessario realizzare degli studi di fattibilità scrupolosi.

Al contrario, nelle smart factory questi tempi si accorciano perché si ricorre sistematicamente alle simulazioni (digital twin), con cui si testano digitalmente i nuovi processi di produzione e verificarne l'efficacia, prima di implementarli definitivamente. Ciò permette di intervenire sui processi in modo più dinamico e flessibile rispetto a impianto tradizionale.

Un ulteriore tecnologia che apporta flessibilità alle fabbriche intelligenti è la stampa 3D. Questa sta facilitando la prototipazione rapida e velocizza le modifiche dei prodotti prima di avviarne la produzione su larga scala, diversificando le attività di produzione e minimizzando i rischi per le aziende.

Le smart factory dispongono di sistemi intelligenti in grado di abbattere i costi

Nello smart manufacturing le macchine industriali cambiano il loro status da sistemi rigidi capaci di eseguire movimenti limitati, a sistemi versatili e intelligenti in grado di interagire attivamente con l’ambiente circostante. I robot collaborativi o i robot mobili, ad esempio, vengono utilizzati a supporto delle attività di produzione.

Inoltre, la presenza di sensori a controllo della produzione permette di raccogliere dati utili per ottimizzare i processi. Grazie ad essi si potranno calibrare al meglio la quantità di materie prime da destinare ai processi produttivi e al contempo risparmiare energia aumentando l'efficienza dei movimenti dei macchinari.

I processi sono più sicuri ed efficienti in una fabbrica intelligente

L'automazione industriale riduce al minimo l'intervento umano, limitando così il rischio per i lavoratori di procurarsi delle lesioni causate dai movimenti ripetitivi. In più, le macchine rispondono in modo intelligente davanti a una situazione rischiosa poiché sono dotate di sensori e protocolli di sicurezza avanzati che prevengono i rischi per il personale.

Dal punto di vista della continuità produttiva, invece, va detto che le fabbriche intelligenti dispongono di piani di manutenzione predittiva che, operando in sinergia con le applicazioni di machine learning, minimizzano il rischio di fermo macchina.

I dati sono chiave nel processo decisionale

Le smart factory fanno dei dati provenienti da più fonti il loro punto di forza. Media, web, documenti online, file XML… i sistemi sono in grado di processare queste informazioni e trasformarle in dati a supporto dei processi decisionali.

Se a questo si somma l’alto livello di integrazione di sistemi (principalmente MES, ERP e WMS), si ottiene un maggiore controllo dei processi che si traduce nella creazione di valore aggiunto per le imprese.

La relazione tra il magazzino e la smart factory

I vantaggi competitivi generati dalle fabbriche intelligenti potrebbero risultare vani in assenza di un magazzino efficiente. Vediamo pertanto su quali strategie puntare per coordinare al meglio smart factory e magazzino.

Movimentazione automatica dei carichi

I magazzini specializzati nella logistica industriale vengono solitamente situati accanto alle fabbriche. In questi siti si conservano i semilavorati, si gestiscono i prodotti finiti e si procede alla preparazione degli ordini. Dato che il flusso di merci tra le due strutture può essere calcolato con ampio anticipo, l’automazione dei magazzini risulterà una strategia particolarmente redditizia.

Le soluzioni automatiche non sono appannaggio esclusivo della smart factory, ma sono presenti anche in magazzino: i sistemi di trasporto automatico e i trasloelevatori automatizzano la movimentazione dei carichi, trasferendo le merci dalle linee di produzione ai sistemi di stoccaggio. A tal proposito, un caso di successo è rappresentato dal magazzino che Mecalux ha costruito per DAFSA (azienda del settore food & beverage).

Tracciabilità integrale dello stock di componenti

I magazzini che hanno il compito di rifornire i processi di produzione possono arrivare a gestire migliaia di referenze coinvolte in diverse fasi della fabbricazione di un prodotto. Alcune di esse costituiscono materie prime utilizzate nelle linee di produzione, altre sono invece prodotti finiti. Pertanto, bisogna dotarsi di strumenti adeguati per controllare il livello delle scorte di ogni componente e la sua posizione all’interno del magazzino. Solo così si potrà rifornire la smart factory rapidamente e senza errori.

Nel magazzino GKN Driveline, azienda specializzata nella produzione e distribuzione di componenti per l'industria automobilistica e aerospaziale, si possono apprezzare i vantaggi legati alla tracciabilità. In questo centro Mecalux ha installato due magazzini automatici per contenitori: uno è destinato alla fornitura della fabbrica, mentre l'altro è stato progettato per preparare e spedire gli ordini ai clienti. La combinazione di queste soluzioni apporta a GKN Driveline due vantaggi: da un lato una gestione più efficiente del suo stock (5.000 referenze circa), dall’altro una totale tracciabilità delle scorte (ottenuta grazie al software per la gestione del magazzino Easy WMS).

Visibilità totale sulle operazioni di produzione e logistica

I flussi di dati tra i sistemi di fabbrica e di magazzino sono essenziali affinché la movimentazione dei materiali avvenga con successo. Per quanto riguarda il magazzino è necessario integrare il software WMS con l’ERP aziendale, in modo da controllare l'ingresso e l'uscita delle merci in modo efficace, scongiurando così eventuali errori nella fornitura di materiali.

Non tutti i WMS soddisfano tali requisiti perché non possiedono il livello di specializzazione necessario per procedere all’integrazione tra sistemi. Easy WMS di Mecalux dispone di un modulo di produzione che espande le funzionalità del software e consente di gestire al meglio la supply chain delle aziende manifatturiere.

I produttori, di fronte alla sfida della riconversione in "fabbriche intelligenti"

Secondo il rapporto Smart factories at scale del Capgemini Research Institute, le aziende stanno già applicando strategie di produzione smart nel 30% dei loro processi e con l’intenzione di arrivare al 40% nei prossimi anni. In più, il 68% dei produttori intervistati afferma di ricercare attivamente delle soluzioni di smart manufacturing da implementare nei propri impianti di produzione.

Sebbene questi dati evidenzino un trend in crescita, va detto che si tratta di una crescita ancora molto graduale. La ragione di tutto ciò è da ricercare nelle sfide legate alle smart factory. Il 46% degli intervistati vede nella sicurezza informatica un potenziale ostacolo all’implementazione di questo tipo di progetti; per il 51%, invece, il maggiore problema lo costituisce la mancanza di capacità tecniche per sviluppare l’integrazione dei sistemi (spesso a causa della carenza di talento 4.0).

Nel campo della logistica si presenta uno scenario simile: seppur si segua questa evoluzione con una certa titubanza, appare evidente che il settore proceda inesorabile verso una logistica 4.0. In effetti l’immobilità decisionale in questi casi potrebbe coincidere con una perdita di competitività. Se desideri una consulenza specializzata sulle soluzioni software per l’automazione logistica, contattaci. Da oltre 50 anni co occupiamo di ottimizzare la logistica di tutti i tipi di aziende.