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Sistemi MES, IIoT e Industria 4.0 tra ostacoli e opportunità

22.10.2018 - Articolo, Veronica Peressotti

L’Internet of Things è oggi considerata una delle tecnologie 4.0 che, tra sfide e opportunità, rivoluzionerà il modo di gestire la produzione. In questo scenario di innovazione ci si chiede: come cambierà il ruolo del software di gestione della produzione e dei sistemi MES all’interno della fabbrica 4.0?

La possibilità tecnica di collegare a una rete informatica degli oggetti anche semplici come lampadine, sensori, utensili, contenitori che, attraverso schemi di indirizzamento unico, sono in grado di interagire tra loro e cooperare coi processi produttivi per raggiungere uno scopo specifico, ha dato il via al concetto di “Internet delle cose” (“Internet of Things” o, abbreviato, IoT).

Uno degli ambiti in cui si sente più parlare dell’applicazione di tecnologie IoT è sicuramente quello dei processi di fabbrica, conosciuto col termine “Industrial Internet Of Things” (IIoT) e considerato uno degli elementi fondanti della 4° rivoluzione industriale che, assieme alle altre tecnologie dell’Industry 4.0, trasformerà il modo di pensare la fabbrica, i processi e le relazioni all'interno di tutta la supply chain, portando alla realizzazione di veri e propri nuovi modelli di business.

A conferma dell’effetto dell’IIoT non solo sulle imprese manifatturiere ma su tutte le aziende product-oriented, un recente studio di Forbes identifica le 5 aree aziendali in cui l’IoT ha il più elevato impatto in termini di business. Il 45% dei rispondenti (composto solo in parte da manager di aziende manifatturiere) definisce prioritaria l’applicazione di queste tecnologie ai processi produttivi (Forbes, 2018).

4 ostacoli tecnici all'IoT in fabbrica

Se dal punto di vista del business la visione è positiva e ottimistica, dal punto di vista tecnico va detto che l’implementazione di soluzioni IIoT può rivelarsi un’attività tutt’altro che semplice. In un recente studio di Forbes (Forbes Insights (2018), “Intelligent world - the state of the IoT”), infatti, sono stati identificati quattro ostacoli principali all’uso di tecnologie IoT in fabbrica.

• Il primo riguarda la complessità di integrazione con tecnologie, impianti e macchinari già esistenti. L’acquisto di un macchinario industriale comporta un investimento piuttosto elevato, per questo motivo difficilmente viene sostituito prima dei 20 anni di utilizzo. La realizzazione di un progetto di IIoT può, quindi, diventare complessa a causa dell’integrazione con sistemi legacy.
• Un secondo ostacolo all’implementazione dell’IIoT è dato dal proliferare di numerosi protocolli industriali con i quali la tecnologia IoT deve comunicare per poter realizzare l’integrazione con macchine e dispositivi. Ogni protocollo ha le sue regole, le sue criticità e vantaggi e, non essendoci uno standard comune, è necessario identificare i protocolli per ciascun caso d’uso e assicurarsi che le tecnologie scelte siano compatibili con l’intera piattaforma.
• Un terzo aspetto potenzialmente critico è quello relativo alla connettività dei dispositivi IoT. È importante che il flusso di dati sia rapido e affidabile, questo significa garantire la sicurezza del dato tramite adeguati sistemi di criptazione e, allo stesso tempo, la massima efficienza in termini di consumo elettrico e di banda. Si tratta di due aspetti chiave se si pensa a uno scenario in cui migliaia di dispositivi comunicano tra loro collegandosi a una rete wireless.
• Infine, Forbes segnala la mancanza di adeguate best-practice a disposizione degli esperti IT per poter capire come configurare o programmare hardware e software collegati al mondo IoT e per poter gestire eventuali inconvenienti e problematiche, quali, per esempio, intrusioni nei dispositivi connessi alla rete.

Con una sempre maggiore diffusione dell’IoT, la situazione, secondo Forbes, andrà complicandosi: sia i dispositivi hardware, sia il software diventeranno sempre più evoluti e sofisticati, ci saranno nuovi standard, protocolli e opzioni di connettività. Per tenere il passo con questi cambiamenti tecnologici, le imprese dovranno assicurarsi che questi nuove funzionalità siano compatibili con i macchinari, i sistemi e i processi già esistenti.

Le opportunità e i vantaggi dell'Industrial Internet of Things

Nonostante le attuali criticità, sono molte le opportunità offerte dall’IIoT. Come dichiarato da Rich Rogers, dirigente del gruppo Hitachi Vantara, in una recente intervista a Forbes (2018), l’IIoT permette, da un lato di ottenere completa visibilità in tempo reale su quanto sta accadendo in fabbrica e, dall’altro, di rendere autonomi macchine e impianti di produzione.
Grazie alla tecnologia IIoT che mette in comunicazione macchine, sensori, dispositivi, applicazioni e oggetti fisici, i dati relativi a tempi, quantità, ordini, fermi o eventuali altre problematiche derivanti dal processo produttivo possono essere comunicati in tempo reale dagli impianti di produzione. In questo modo è possibile, per esempio, individuare in modo tempestivo eventuali difetti in produzione e verificare in tempo reale l’aderenza del prodotto alle specifiche di realizzazione, con rilevanti effetti positivi sulla qualità del prodotto e del servizio.
Alla luce di quanto illustrato, ci si chiede se la precedente architettura standard e i sistemi applicativi di fabbrica tradizionali sono ormai da considerarsi sorpassati o se possono convivere con queste nuove tecnologie.

L’IIoT è, di fatto, un nuovo modo per mettere in comunicazione macchine e dispositivi con le tradizionali applicazioni industriali utilizzate in fabbrica, quali sistemi SCADA, sistemi MES e ERP.
Dal punto di vista logico-architetturale, l’applicazione delle tecnologie IoT al manifatturiero rivoluziona lo schema logico-architetturale che collega le diverse soluzioni software presenti in fabbrica, dalle applicazioni SCADA ai sistemi MES e gestionali ERP.

Nell’impostazione standard, infatti, l’architettura delle soluzioni presenti in fabbrica segue uno schema piramidale dove i sistemi MES rappresentano il collegamento tra il livello business ed il processo produttivo alla base della piramide.

L’Industrial Internet of Things cambia questo schema introducendo nuove regole del gioco: si passa dai dispositivi collegati alle applicazioni, ad applicazioni e dispositivi collegati ad una infrastruttura di comunicazione centrale, rompendo la rigidità dello scambio di dati verticale tra i diversi livelli della piramide.

IIoT e sistemi MES: nuovi ruoli e nuove opportunità

Nell’ambito di questa nuova modalità d’interconnessione tra sistemi, tecnologie e componenti vecchi e nuovi, i sistemi MES (Manufacturing Execution System) hanno bisogno di reinventare il proprio ruolo. Restare ancorati allo schema tradizionale comporta il rischio di un progressivo isolamento e dell’esclusione dalle nuove opportunità della Industria 4.0, pertanto è necessaria un’evoluzione verso un’architettura aperta e un paradigma di comunicazione e collaborazione che va oltre i confini della fabbrica (Tecnest, 2017).

Con le nuove tecnologie dell’Industria 4.0, infatti, le aziende manifatturiere possono creare nuove forme di collaborazione tra produttori, fornitori e clienti e, all'interno delle imprese stesse, possono attivare il dialogo tra macchinari, sistemi, attrezzature e mettere in connessione interi stabilimenti anche distanti fisicamente e logicamente tra loro. Si parla infatti di integrazione orizzontale e di collaborative manufacturing: si passerà da una organizzazione a silos, monolitica e verticale, a una visione integrata e aperta basata sulla collaborazione tra persone e tra sistemi intelligenti.

In questo contesto i sistemi MES e le tradizionali applicazioni di fabbrica non perdono la loro importanza all’interno di un sistema informativo per la gestione della produzione, anzi, il loro ruolo è sempre più centrale per gestire ed elaborare il gran numero di dati raccolti dal campo con queste nuove tecnologie.

Secondo la visione di Tecnest, il valore aggiunto del software all’interno della fabbrica 4.0 è legato in particolare alla capacità di convogliare e rendere disponibili in tempo reale tutte le informazioni raccolte in fabbrica e di integrarle con l’aspetto umano, unendo i principi del collaborative manufacturing e dell’Internet of Things nel nuovo concetto di Human Centered Manufacturing.

Al cuore dell'industria del futuro c’è l’informazione generata all’interno della fabbrica che dovrà essere gestita e trasformata, grazie all’intervento umano, da semplice dato a conoscenza utile per migliorare i processi e la catena del valore. L’operatore di fabbrica può, ad esempio, visualizzare la propria work list di reparto e integrare i dati raccolti dai dispositivi IoT con quelli relativi allo svolgimento della propria attività in reparto (set-up della macchina, dichiarazione inizio-fine lavorazione, dichiarazione fermi con causali, ecc.). Il manutentore può visualizzare sul suo terminale mobile l’elenco delle attività di manutenzione preventiva da svolgere o dei set-up di macchina previsti dal piano di produzione che necessitano di una sua azione oppure ricevere avvisi in tempo reale su malfunzionamenti o condizioni di allarme per i quali è necessario intervenire. Il supervisore di reparto, invece, ha a disposizione tutte le informazioni per tenere sotto controllo lo stato della produzione sulle diverse linee e prendere decisioni in caso di problemi o necessità (Tecnest, 2017).

Manifatturiero, come 30 anni di tecnologia hanno cambiato il settore. «La competitività dipende da una miglior organizzazione»

07.03.2017 Comunicato Stampa

Trent’anni di tecnologia applicata al manifatturiero sono un’eternità. Eppure i semi della quarta rivoluzione industriale di cui tanto si parla oggi risalgono proprio alla fine degli anni 80.

Fine anni '80 - anni '90: cambio di prospettiva

«In quel periodo si è iniziato a cambiare prospettiva: non un’informatica fine a se stessa, ma quale occasione per migliorare la competitività della propria azienda», spiega Fabio Pettarin che diede vita in quegli anni insieme con Mario Chientaroli a Tecnest. «Non si trattava solamente di modernizzare gli strumenti con gli ultimi sistemi informativi, ma si iniziava a voler cambiare “vestito” all’azienda intervenendo direttamente sulla sua organizzazione, andando a migliorarne i processi. Un aspetto che oggi è ancor più sentito e richiesto dal mercato».

Trent’anni fa i mouse non erano ancora su tutte le scrivanie, i pc nelle aziende erano merce rara ed estremamente costosa e spesso l’informatizzazione si fermava alla gestione contabile ed amministrativa. «A partire dagli anni 90 l’avvento delle interfacce grafiche e, soprattutto, del web hanno di fatto aperto due grandi fronti: da una parte l’informatica è stata resa più accessibile; dall’altra, si sono velocizzate tutte le comunicazioni», ricorda Chientaroli.

Anni 2000 - oggi: un contesto sempre più complesso e competitivo

All’inizio del nuovo millennio l’accelerazione è stata repentina e le aziende si sono trovate nelle condizioni di dover gestire una complessità di informazioni in un mercato in profondo cambiamento.

«Le imprese manifatturiere oggi sono inserite in un contesto sempre più competitivo e complesso. La filiera è molto più articolata e distribuita sia in termini di fasi di lavorazione sia dal punto di vista geografico, con un crescente ricorso strategico al conto lavoro, lotti di produzione sempre più piccoli e ridotto time-to-market - spiega il cofondatore di Tecnest -.  La competitività è sempre più agguerrita, e non riguarda solo la varietà e la personalizzazione dell’offerta, ma anche la tempistica, la puntualità e la frequenza di consegna. Uno scenario che ha accentuato la necessità di rivedere e ottimizzare i propri processi produttivi anche attraverso sistemi e tecnologie avanzate con l’obiettivo di migliorare il servizio al cliente finale».
«Nel frattempo sono cambiati anche i nostri referenti: i primi nostri interlocutori le cui competenze in materia di pianificazione e gestione della produzione si basavano sull’esperienza hanno lasciato il posto a persone non solamente più giovani, ma con una formazione specifica in questi ambiti e quindi più orientate a mettere in discussione i processi organizzativi sulla base di obiettivi strategici» aggiunge Pettarin.

La 4a Rivoluzione Industriale: dalle nuove tecnologie a nuovi paradigmi organizzativi

Ripensare i processi, questo il punto. Le più recenti tecnologie connesse alla quarta rivoluzione industriale, dalle applicazioni web e smart all’internet of things, rappresentano strumenti evoluti per raggiungere questi obiettivi con modalità nuove che potenziano le soluzioni di Advanced Planning & Scheduling (APS) e Manufacturing Execution (MES) esistenti.
Lo scoglio è entrare nelle fabbriche e mettere mano ai sistemi di produzione. Un passaggio che non è stato semplice. «E non lo è tuttora», sottolinea Chientaroli. «Sotto il profilo dell’offerta, passi in avanti sono stati fatti, in particolare per rispondere alla complessità e alle esigenze di flessibilità delle pmi italiane che rappresentano la spina dorsale della nostra economia. In tal senso si sono affermate società specializzate capaci di studiare e realizzare soluzioni software di pianificazione e gestione della produzione flessibili e performanti che colmano il gap lasciato dai grossi sistemi ERP, spesso meno adatti al contesto produttivo italiano perché nati in ambiti industriali diversi dai nostri o focalizzati su altri processi aziendali. Sotto il profilo della domanda, registriamo dalle aziende un cambio di tendenza: si sta passando da una mera curiosità per le novità in campo tecnologico a precise richieste su come queste novità possono migliorare la loro competitività. Possiamo dire che c’è fame di conoscenza».

Per quanto coniato nel 2011, il termine industry 4.0 sta iniziando così a trovare concretezza oggi. «Gli incentivi che sono stati introdotti hanno rappresentato sicuramente uno stimolo - conclude Pettarin -. Di certo è che le pmi italiane, anche se lentamente, si stanno evolvendo con un cambio di approccio che è soprattutto un passaggio culturale: si passa dalla tecnologia fine a se stessa alla tecnologia per migliorare i processi organizzativi e la competitività sul mercato. Una variazione di prospettiva che è rivoluzionaria e che porta a risultati positivi a doppia cifra».

8.3.2017: VARESE NEWS http://www.varesenews.it/2017/03/manifatturiero-come-30-anni-di-tecnologia-hanno-cambiato-il-settore/601848/

8.3.2017 METEOWEB http://www.meteoweb.eu/2017/03/come-30-anni-di-tecnologia-hanno-cambiato-il-settore-manifatturiero-la-competitivita-dipende-da-una-miglior-organizzazione/867331/

8.3.2017 PRIMAPAGINANEWS http://www.primapaginanews.it/dettaglio_news_hr.asp?ctg=12&id=375413

8.3.2017 PIANETABLOG http://www.pianetablog.com/manifatturiero-come-30-anni-di-tecnologia-hanno-cambiato-il-settore/

8.3.2017 GEONEWS http://it.geosnews.com/p/it/lombardia/va/economia-manifatturiero-come-30-anni-di-tecnologia-hanno-cambiato-il-settore-economia-varese-news_14880969

9.3.2017 IMPRESAMIA http://www.impresamia.com/made-italy-tecnes-manifatturiero-come-30-anni-di-tecnologia-hanno-cambiato-il-settore-la-competitivita-dipende-da-una-miglior-organizzazione/

9.3.2017 LOGISTICAMENTE http://www.logisticamente.it/Direttamente/10307/Manifatturiero_come_30_anni_di_tecnologia_hanno_cambiato_il_settore.aspx

9.3.2017 IL GIORNALE DELLE PMI https://www.giornaledellepmi.it/manifatturiero-come-30-anni-di-tecnologia-hanno-cambiato-il-settore-la-competitivita-dipende-da-una-miglior-organizzazione/

10.3.2017 L'OPINIONISTA http://www.lopinionista.it/manifatturiero-30-anni-tecnologia-cambiato-settore-13268.html