Industria 4.0: far comunicare macchine e software

Come si sta modificando l’industria

Il mondo dell’industria è stato, sin dalla sua nascita, in costante cambiamento e l’innovazione tecnologica ha da sempre rappresentato la leva per questo sviluppo. Innovazione che, in genere, si attribuisce ai macchinari impiegati, ma anche alle nuove conoscenze e allo sviluppo di ambienti software che permettono il controllo delle stesse macchine. Al giorno d’oggi, con l’avvento di calcolatori sempre più potenti e l’integrazione di quest’ultimi con macchinari di elevata precisione, è possibile lavorare i materiali più disparati con precisione millimetrica. Sempre più frequentemente si parla, infatti, di industria 4.0; con questa accezione si intende un contesto in cui il processo di automatizzazione è il punto focale dello sviluppo tecnologico. Tuttavia, l’automatizzazione è possibile solo se ci sono software appositi in grado di poter controllare autonomamente, o con la sola supervisione di un operatore, un complesso di macchinari.

L’importanza del controllo automatico nell’industria moderna

Qualsiasi sia l’esempio di industria presa in considerazione, finiremo per trovare, probabilmente, macchinari controllati da remoto. Ma perché questo trend sembra essere così marcato? Anzitutto, va specificato che si parla tipicamente di grandi stabilimenti industriali, in cui il fattore ripetibilità è presente in maniera importante. I vantaggi dell’utilizzo di macchinari a controllo automatico sono diversi e si riportano qui di seguito i principali:

Riduzione dell’errore umano/Ripetibilità. Una volta che l’ambiente software è stato rilasciato, verificato e certificato, l’operazione della macchina non è più soggetta all’errore umano. Ovviamente ci possono essere sempre dei problemi nelle parti meccaniche della macchina, ma tutti gli errori associati ad un non corretto utilizzo degli strumenti da parte di un operatore sono praticamente azzerati. Questo porta, al contempo, ad una produzione altamente standardizzata, sia in termini di prodotto finale che di qualità.

Fattore tempo. Avere a disposizione un macchinario controllato da software permette di stabilire in maniera esatta qual è il tempo necessario per realizzare un determinato processo; questo consente una gestione ottimale di tutte le risorse in uno stabilimento. In più, la velocità con la quale opera un macchinario automatizzato è sicuramente superiore a quella rappresentata da un operatore che utilizza manualmente quello stesso strumento.

Per contro lo “svantaggio” è rappresentato dal fatto che è necessaria una manodopera altamente specializzata, non facilmente reperibile sul mercato, in grado di comprendere i linguaggi di programmazione.

Esempi e applicazioni

Entrando nel merito delle applicazioni che vedono una sinergia tra macchina e software, si riportano le più interessanti:

Macchine a controllo numerico. Estremamente diffuse, le macchine a controllo numerico sono impiegate in qualsiasi ambito della meccanica; fra queste abbiamo presse piegatrici, torni, fresatrici, saldatrici, macchine di taglio lamiera, al laser e a getto d’acqua. La presenza di un ciclo chiuso con un computer centrale permette, quindi, la realizzazione di prodotti con ripetibilità elevatissima e con tempi ridotti. Per quanto concerne l’accuratezza di questi strumenti, si parla di una precisione più che millimetrica, e 100 nanometri può ben rappresentare quest’ultima.

Stampanti 3D ed integrazione con software CAD. Negli ultimi anni si è rapidamente diffusa la cosiddetta stampante 3D, che a differenza di quelle tradizionali è in grado di poter realizzare oggetti a partire da una loro definizione analitica. L’avvento di questi strumenti è stato possibile grazie anche allo sviluppo parallelo di software CAD che permettono di realizzare modelli in 3D con una completa definizione in termini di geometria e materiali impiegati. L’input da fornire alla stampante è quindi un modello tridimensionale, che verrà realizzato grazie a braccia meccaniche controllate in maniera autonoma. Le stampanti 3D stanno prendendo sempre più posto nel panorama dell’industria 4.0, questo perché permettono la realizzazione di pezzi con materiali e forme innovative.

Digitalizzazione dell’industria. L’integrazione di software con macchinari non è valida solo per applicazioni dirette e legate alla realizzazione di un prodotto; è possibile, infatti, impiegare software di gestione che interagiscono con le macchine per monitorare i processi e collezionare dati per statistiche future. Questo diventa un parametro chiave per poter ottimizzare al meglio tutto il processo produttivo.

Previsioni future

Ma quali sono le aspettative per il futuro dell’Industria? Sicuramente il trend è quello di un’automatizzazione sempre maggiore, che si baserà anche su processi decisionali autonomi. L’avvento dell’intelligenza artificiale, infatti, sembra poter prendere sempre più campo ed essere impiegata tra i settori più disparati. Immaginando un contesto produttivo in cui i macchinari sono collegati tra loro e con un computer centrale, l’intelligenza artificiale permetterebbe ad un algoritmo di imparare dalle decisioni prese dall’uomo in relazione ai dati forniti. A valle di questo processo di “machine learning”, l’algoritmo diverrebbe in grado di replicare quei processi decisionali in base alle conoscenze pregresse acquisite. Non è difficile intuire che tutto questo processo sarebbe una qualcosa di rivoluzionario sia in termini di risparmio di tempo che manodopera, con i pro e contro che ne derivano.