Ecosistema digitale in impresa: la quarta rivoluzione industriale

quarta rivoluzione industriale

La quarta rivoluzione industriale è caratterizzata dall’avvento dell’ecosistema digitale: i concetti di Internet of Things (IoT) e Internet of Services (IoS) nella produzione e “nell’inventory management”

Tutto ciò permette alle fabbriche di diventare “intelligenti”, con sistemi di produzione integrati verticalmente e orizzontalmente.

Il driver principale è la tecnologia, poiché Industria 4.0 è un termine collettivo per indicare proprio le tecnologie e i concetti di organizzazione della catena del valore.

L’ecosistema digitale e le piattaforme di produzione connesse e integrate svolgono un ruolo importante nell’affrontare le pressioni competitive e nello sviluppo di nuove applicazioni e servizi. In questo articolo analizziamo che cosa significa integrare un ecosistema digitale in impresa e qual è il ruolo dell’Internet of Things e dei “dati” di cui sentiamo sempre più parlare.

Ecosistema digitale: dal monitoraggio remoto al condition monitoring

Nelle prime fasi della digitalizzazione del settore industriale si parlava principalmente di sistemi di monitoraggio remoto delle macchine (RMMS): tipicamente prodotti software che, abbinati agli strumenti, consentivano di monitorare le attrezzature e i dispositivi in impianto.

L’avvento dell’Internet of Things nel settore industriale ha spinto l’adozione della raccolta di informazioni basata su sensori, per affrontare i problemi legati principalmente ai tempi di fermo macchina e ai ritardi nella produzione. In questo modo, il monitoraggio della macchina si evolve verso il monitoraggio delle condizioni (condition monitoring), che è la pratica di monitorare i dispositivi, solitamente con sensori esterni, al fine di raccogliere i dati necessari per la diagnosi sullo stato di salute. Per raggiungere questo obiettivo, vengono utilizzati sistemi di acquisizione dati per monitorare tutti i tipi di apparecchiature e dispositivi industriali.

Oggi, oltre al monitoraggio delle condizioni, si stanno sviluppando altri tipi di servizi per rispondere a necessità come la manutenzione preventiva, la misurazione dell’autonomia e dell’operatività dei sistemi, il monitoraggio dell’energia o delle prestazioni dell’impianto; di conseguenza, i responsabili dei processi hanno necessità di una maggior digitalizzazione per ricevere e interpretare tutti i dati necessari.

Ecosistema digitale: il ruolo dell’Internet of Things

La digitalizzazione della produzione collega, tramite il cosiddetto internet delle cose (IoT) persone, dispositivi di processo, macchinari e impianti. Come abbiamo già accennato, un ecosistema digitale consente una maggior disponibilità di dati legati alla produzione: la loro raccolta, archiviazione ed elaborazione fa sì che essi descrivano con precisione il contesto in cui il prodotto viene fabbricato, il processo di fabbricazione, lo stato di salute degli asset di produzione e l’intera rete del valore. L’ecosistema digitale svolge quindi un ruolo cruciale nel consentire una miglior visione dello scenario, finalizzata all’ottimizzazione della produzione da diverse prospettive quali efficienza, disponibilità, qualità del prodotto finale, prestazioni degli asset e così via.

È chiaro, quindi, come l’Internet of Things industriale influenzi ampie porzioni del processo di produzione, e in modo significativo.

La spinta verso un ecosistema produttivo digitale include però la necessità di modelli condivisi, accordi su interfacce e protocolli di comunicazione industriale, e interoperabilità dei dati.

Sensori di numerose tipologie sono già ampiamente utilizzati nell’ambiente di produzione, ma mentre il loro uso diventerà più diffuso, la capacità di connettere e trasmettere dati più velocemente e con una migliore integrità sarà il vero fattore abilitante dell’IIoT.

Ecosistema digitale: il ruolo dei dati e della loro trasmissione

I dati alimentano l’Industria 4.0 e gli ecosistemi digitali. L’analisi dei dati è il prerequisito base per l’implementazione delle applicazioni digitali in impresa.

Man mano che gli ecosistemi digitali si espandono, aumenta anche l’importanza di stabilire forti livelli di sicurezza, supportati da processi trasparenti e integrità dell’origine dei dati. Sistemi di gestione dati che garantiscano la loro integrità possono aiutare le aziende a evitare violazioni e a gestire meglio le interruzioni delle operazioni: questa è la prima preoccupazione legata alla sicurezza dei dati, secondo una ricerca di pwc.

I protocolli e i framework di connettività consentono ai responsabili d’impianto di raccogliere e trasferire dati in modo più rapido e accurato, dai sensori fino al cloud, per l’aggregazione e l’analisi. Gli esempi includono:

  • il protocollo IO-Link, introdotto dai fornitori di sensori;
  • il protocollo OPC UA, che supporta una maggiore interoperabilità e una trasmissione più sicura delle informazioni al cloud.

Ecosistema digitale in impresa: i driver dell’adozione

Di seguito sono riportati i fattori chiave per rendere gli ecosistemi digitali in impresa una realtà sempre più presente e strategica.

1. Connettività e tecnologia

I settori industriali possono generare enormi quantità di dati. La tecnologia per la loro acquisizione e analisi apre a nuove opportunità di ottimizzazione e monetizzazione.

2. Standardizzazione e sicurezza

L’industria ha bisogno di standard comuni per consentire a prodotti, macchine e apparecchiature intelligenti di diversi produttori di interagire senza problemi. Con l’uso industriale del cloud, la sicurezza rimane la principale preoccupazione da superare.

3. Produzione e competitività

L’adozione dell’internet delle cose a livello industriale può accelerare i tassi di produttività in fabbrica, riducendo i tempi di inattività non pianificati e aumentando la disponibilità degli impianti.

In conclusione, l’adozione dell’IoT industriale e degli ecosistemi digitali in impresa ha subito un’accelerazione con l’ingresso delle nuove tecnologie e lo sprint a cui l’emergenza sanitaria ha costretto l’intero settore produttivo.

Secondo un report di IHS Markit, entro il 2030 i dispositivi IoT installati supereranno i 125 miliardi. Gli ecosistemi digitali saranno sempre più fondamentali per l’interpretazione dei dati e un miglior sviluppo degli impianti industriali, nonché delle performance e della competitività aziendale.

Economia circolare: sostenibilità e simbiosi industriale

simbiosi industriale e economia circolare

L’economia circolare rappresenta un modello economico in cui il valore dei materiali viene il più possibile mantenuto o recuperato e dove gli scarti sono ridotti al minimo. E’ stato valutato inoltre che se le industrie europee riuscissero a implementare un sistema produttivo di tipo circolare, si potrebbe realizzare un risparmio complessivo di quasi 500 miliardi di euro l’anno

Sempre più spesso viene individuato come un approccio indispensabile ad ottenere migliori performance in termini di sostenibilità.

A un esame più approfondito, però, dal punto di vista accademico il legame tra economia circolare e sostenibilità rimane ancora sfuggente.

Per questo Cercis (Centro per la ricerca sull’economia circolare, l’innovazione e le Pmi) e il Centro di ricerca interuniversitario Seeds (Sustainability, environmental economics and dynamics studies) hanno organizzando un whorkshop per passare dalla teoria alla pratica.

Il workshop “Making the Circular Economy work for Sustainability: From theory to practice”, ha avuto come partecipanti  studenti, studiosi, professionisti e stakeholder che hanno interesse all’economia circolare.

L’obiettivo è stato quello di stimolare il dibattito sui quei meccanismi che consentono di stabilire un legame effettivo tra economia circolare e sostenibilità, caratterizzandone con più precisione la natura. Si tratta di un dibattito fondamentale per acquisire una conoscenza più approfondita di come i responsabili politici possano utilizzare al meglio l’economia circolare per promuovere la sostenibilità, e verrà esplorato sotto molteplici aspetti.

Durante il workshop è stato presentato il Rapporto di sostenibilità 2020 realizzato dall’Agenzia europea dell’ambiente (Eea), cui hanno contribuito anche i membri di Seeds, per poi proseguire con un ampio ventaglio di tematiche: i dividendi economici, gli impatti ambientali e le ricadute sociali dell’economia circolare, passando dal ruolo di famiglie e imprese in questo contesto all’approccio politico necessario per veicolare la sostenibilità.

Verso un’economia circolare nella UE: la simbiosi industriale

Nell’ambito della strategia Europa 2020, l’UE ritiene che la transizione verso un’economia circolare sia di fondamentale importanza per il raggiungimento di una maggiore efficienza complessiva delle risorse.

Ciò rappresenta uno dei principali volani della competitività delle imprese europee, tenuto conto dell’alta incidenza che le materie prime hanno sui costi complessivi dell’industria manifatturiera; al riguardo si ritiene che, nel vecchio continente, tale incidenza si aggiri mediamente attorno al 40% e che possa raggiungere il 50% se si sommano anche i costi per l’energia e l’acqua.

E’ stato valutato, infatti, che se le industrie europee riuscissero a implementare un sistema produttivo di tipo circolare si potrebbe realizzare un risparmio complessivo di quasi 500 miliardi di euro l’anno, cui si ricollegherebbe una minore necessità di input materiali (riduzione del 17%-24% entro il 2030) e un incremento del Pil della UE prossimo al 4%.

Mentre in un’economia lineare si configura un sistema economico in cui le risorse naturali sono utilizzate come input nei processi di produzione e di consumo, per poi essere reimmesse, in parte, nell’ambiente come rifiuti, in un’economia circolare i processi di produzione e di consumo devono essere in grado di riutilizzare, riparare, riciclare e rimettere a nuovo i materiali e i prodotti esistenti, al fine di limitare al minimo l’utilizzo di nuove risorse naturali.

Sistema Economico Circolare

Per realizzare gli obiettivi proposti per il 2030, bisogna agire da subito per accelerare la transizione verso un’economia circolare e sfruttare le opportunità commerciali e occupazionali che offre”. Nell’ultimo periodo, l’UE ha presentato numerose iniziative per la transizione verso questo nuovo paradigma e, nella sua strategia per passare a un’economia circolare a rifiuti zero, ha individuato diversi strumenti fra i quali vi è quello di favorire l’implementazione di percorsi di simbiosi industriale.
La simbiosi industriale è una branca di un nuovo campo di studi interdisciplinare, denominato, ecologia industriale. Considerata come la scienza della sostenibilità, l’ecologia industriale trova le sue origini nel 1989, anno in cui Frosh e Gallopoulos con l’articolo Strategies for Manufacturing, affermano che “il modello tradizionale di attività industriale – in cui i singoli processi produttivi prelevano materie prime e generano prodotti da vendere più rifiuti da smaltire – deve essere trasformato in un modello più integrato: un ecosistema industriale”.

All’interno dell’ecologia industriale, la simbiosi industriale indaga le relazioni esistenti tra i sistemi industriali e il loro ambiente naturale. In particolare, con il termine simbiosi industriale si identificano gli scambi di risorse tra due o più industrie dissimili, intendendo con risorse non solo quelle materiali (sottoprodotti o rifiuti), ma anche energia termica di scarto, servizi, competenze.

Si tratta cioè di una strategia per la chiusura dei cicli delle risorse e l´ottimizzazione del loro uso all’interno di uno specifico ambito economico territoriale attraverso la collaborazione tra le diverse imprese basata sulle possibilità sinergiche offerte dalla loro prossimità geografica/economica. I principali mezzi con cui si realizza la simbiosi tra imprese sono:

  • la condivisione di utility e infrastrutture per l’utilizzo e la gestione di risorse, come il vapore, l’energia, l’acqua e i reflui;
  • la fornitura congiunta di servizi per soddisfare bisogni accessori comuni alle imprese connessi alla sicurezza, all’igiene, ai trasporti e alla gestione dei rifiuti;
  • l’utilizzo di materiali tradizionalmente intesi come scarti o sottoprodotti in sostituzione di prodotti commerciali o materie prime.

In analogia a quanto avviene negli ecosistemi, attraverso la riduzione dei rifiuti alla fonte e la creazione di legami di chiusura dei cicli, la simbiosi industriale cerca di disegnare un sistema industriale caratterizzato da rapporti di interdipendenza funzionale in cui i prodotti di scarto di una linea di lavoro diventano un prezioso input per le altre linee. In questo modo, si viene a configurare un sistema produttivo circolare, in cui scompare il tradizionale concetto di rifiuto, poiché “i materiali oggetto di scambio… non sono mai rifiuti in nessun momento della loro esistenza, ma sempre beni economici”.