Cos'è la produzione avanzata?

La produzione avanzata descrive l'uso di tecnologie e tecniche creative per migliorare la competitività delle imprese. Le industrie manifatturiere usano tecnologie creative per stare continuamente al passo con i progressi dell'informazione elettronica, della tecnologia informatica, dei macchinari, dei materiali e della gestione tecnologica per migliorare la qualità e il processo di produzione.

Questi progressi tecnologici possono essere legati a qualsiasi parte del processo di progettazione e produzione: dall'ideazione alla creazione, alla verifica online, ai requisiti di marketing e alla gestione generale. L'obiettivo è creare un prodotto efficiente e di alta qualità con un basso consumo e un processo di produzione pulito e scalabile. In breve, la produzione avanzata copre tutti gli aspetti della produzione, dalla concezione allo scaffale del mercato e oltre, in alcuni casi. Si basa molto sulla tecnologia dell'informazione e della comunicazione (ICT) per una perfetta integrazione all'interno dei reparti produttivo e commerciale di un'organizzazione.

Tipi di produzione avanzata

La produzione avanzata si divide in tecnologie e tecniche legate a tre settori principali:

Produzione efficiente

Le tecnologie adottate sono legate alla progettazione, seguita dalla simulazione. Riguardano la modellazione fisica e computerizzata, tutte le tecnologie di produzione avanzate e le relative tecniche di controllo che un'unità di produzione può dover adottare. L'attenzione è sull'ingegneria simultanea piuttosto che basata sulla sequenza. Le tecnologie di produzione includono la creazione rapida di prototipi e la fabbricazione di forme quasi finite, nonché le tecniche di fusione di precisione, di lavorazione e giunzione.

Produzione intelligente

La produzione intelligente utilizza la tecnologia dell'informazione e della comunicazione nei sistemi di produzione e di logistica. Questo sistema si concentra sulla creazione e l'implementazione di sistemi per ottimizzare gli impianti di produzione, con un monitoraggio efficace unito a piani di manutenzione e riparazione regolarmente aggiornati.

Organizzazione efficace

L'organizzazione efficace si riferisce allo sviluppo di una creazione e di un coordinamento efficace delle risorse produttive. Comprende sia le risorse materiali sia le conoscenze correlate e lavora in aree in cui la tecnologia può essere usata per migliorare la partecipazione e le capacità di una PMI o anche di una grande azienda. L'organizzazione efficace esamina gli aspetti legati alla produzione come l'offerta virtuale, la condivisione di strutture e risorse, le unità di incubazione per le nuove idee e tecnologie, la gestione delle conoscenze e tutti gli aspetti del commercio elettronico.

Se queste sono le macrocategorie di tecnologie, alcune tecniche di produzione avanzata aiutano le imprese a trovare nuove strategie, nuovi mercati e metodi di approccio per i loro prodotti. Quanto segue è un elenco indicativo, poiché le tecnologie sono innovate costantemente per soddisfare le esigenze di un mercato dinamico.

Produzione additiva

I produttori usano metodi come la stampa 3D, la modellazione a deposizione fusa o i sistemi di stampa laser a letto di polvere per creare modelli complessi a partire da un singolo materiale. In questo modo, i produttori sono in grado di individuare possibili punti deboli nei loro sistemi senza sprecare materiali e risorse. Tra i molto settori che utilizzano la produzione additiva troviamo quello aerospaziale, medico, la prototipazione, l'automobilistico e i beni di consumo. L'implementazione di tali tecnologie continua a costare meno.

Materiali avanzati e compositi

I materiali avanzati consentono miscele composite estremamente precise per applicazioni particolari, come miscele di metalli, plastica, vetro e ceramica. I materiali che richiedono precisione nelle loro proprietà chimiche e fisiche sono manipolati per favorire progressi nelle prestazioni, riducendo i compromessi nei materiali stessi. I materiali compositi utilizzati spesso includono tra gli altri plastiche riciclabili, leghe ad alta resistenza e ceramiche avanzate.

Robotica e automazione

La robotica si inserisce naturalmente fra le tecniche di produzione avanzate ed è progettata per automatizzare i processi che implicano movimenti di precisione, il sollevamento di oggetti pesanti e l'unione di elementi, coerenti fra le unità di produzione. Inoltre, la robotica riduce il rischio nei lavori pericolosi come il settore automobilistico e aerospaziale.

Lavorazione e saldatura laser

L'utilizzo del laser consente la precisione nella lavorazione e nella saldatura. La tecnologia laser lavora rapidamente pezzi di alta precisione, poiché l'integrità del componente viene mantenuta con quantità di calore inferiori e costanti. Tali processi sono utilizzati per realizzare contenitori pressurizzati e saldature di sensori di prossimità. Si vede anche nella saldatura delle batterie e nell'elettronica sensibile.

Nanotecnologia

I dispositivi stanno rimpicciolendo e, naturalmente, la necessità di parti e componenti più piccoli è in aumento. La nanotecnologia prende sempre più piede tra i progettisti che stanno cercando di incrementare la funzionalità e diminuire le dimensioni dei dispositivi. La nanotecnologia ha aiutato i sistemi di produzione avanzata a ridurre al minimo il loro ingombro complessivo, aumentando al massimo la funzionalità nelle linee di produzione.

Integrazione di rete e dell'IT

Con Internet, la connettività è impareggiabile e i progressi nelle tecnologie legate a Internet hanno reso possibile anche la connettività da e verso sistemi e macchine. La comunicazione tra i settori può essere elettronica e non deve essere effettuata manualmente. Con l'accesso Internet a tutti gli aspetti della produzione, viene inviata una notifica istantanea riguardo a qualsiasi problema che possa sorgere, consentendo riparazioni preventive e risparmiando tempo e denaro.

Vantaggi delle tecnologie di produzione avanzata

Le tecnologie di produzione avanzata sono diventate essenziali per le operazioni di produzione che sono sensibili ai costi e focalizzate sull'eliminazione degli sprechi. Tecnologie come la robotica, la produzione additiva e la nanotecnologia stanno rivoluzionando il modo in cui funziona l'industria manifatturiera. Tuttavia, è essenziale comprendere i vantaggi della produzione avanzata per garantire migliori livelli di controllo sull'efficienza del processo di produzione.

1. Aumento dei livelli di qualità

Il vantaggio principale delle tecnologie di produzione avanzata è il miglioramento della qualità. Quando la robotica e l'automazione fanno parte del processo di produzione, le possibilità di errore umano sono poche. Questo è il motivo principale per cui le infrastrutture di produzione sono passate alla robotica quando si tratta di produzione su larga scala. Il numero di incidenti, difetti e le conseguenti inefficienze dei costi si riducono.

Passare all'automazione libera i lavoratori consentendo loro di concentrarsi su compiti più strategici che coinvolgono il processo decisionale. In poche parole, il lavoro manuale viene consegnato alle macchine e il lavoro più intellettuale agli umani.

2. Miglioramento della produttività

Le tecnologie di produzione avanzata aumentano la produttività in diversi modi. Danno ai produttori la possibilità di aumentarla o ridurla in base alle esigenze del mercato. Dalla creazione di prodotti personalizzati in piccoli lotti alla produzione di massa su larga scala, la produttività viene migliorata e può essere anche personalizzata.

3. Incoraggia l'innovazione

Essere in grado di scalare la produzione offre ai produttori la possibilità di creare prodotti più nuovi in modo conveniente. Prodotti in piccoli lotti, personalizzati possono essere creati senza compromettere le regolari tempistiche di produzione. La qualità dei prodotti rimane alta, tuttavia l'uso delle materie prime è ridotto, abbattendo anche le emissioni di carbonio.

4. Tempo di produzione ridotto

La fabbricazione digitale fa uso della virtualizzazione per creare fabbriche digitali che simulano il processo di produzione. Tali simulazioni aiutano gli ingegneri a progettare un layout di fabbrica impeccabile, una sequenza di produzione e un modello di output. Qualsiasi potenziale blocco può essere affrontato prima dell'inizio della produzione. Questi ambienti creati digitalmente possono essere replicati nella realtà in più sedi, riducendo i tempi di immissione sul mercato.

Passi fondamentali per l'implementazione di tecnologie di produzione avanzata

Le tecnologie di produzione avanzata non sono pronte per l'uso e dipendono da persone qualificate e processi formali. Ecco quattro passi chiave per l'implementazione di tecnologie di produzione avanzata:

Sincronizzare la produzione e la strategia aziendale

Le aziende devono avere una strategia di produzione accuratamente studiata che si lega fortemente alla strategia aziendale. Questo si può ottenere quantificando aspetti come i tempi di consegna, la qualità del prodotto, la flessibilità della produzione e i costi sostenuti per vari segmenti di clienti. Una volta quantificati, i dati di queste due strategie possono essere usati per creare obiettivi di produzione innovativi. A loro volta, le conoscenze relative ai dati consentono di prendere decisioni di spesa in conto capitale e investimenti per l'adozione di nuove tecnologie e la loro implementazione.

Le strategie di produzione ideali dovrebbero anche elencare quando, o in quali circostanze, gli investimenti devono essere messi in attesa. Questo previene dimenticanze dei progetti e riduce la tensione dell'infrastruttura.

Queste strategie possono essere difficoltose se la dirigenza gestionale non ha accesso al giusto tipo di dati riguardanti le esigenze aziendali e le varie opzioni di costo per raggiungere gli obiettivi d'impresa. Un altro problema è la disconnessione tra i vari reparti e le loro strategie e gli incentivi dati ai dipendenti. Il primo problema può essere gestito investendo in solide competenze di acquisizione e analisi dei dati. Il secondo problema è gestito assicurando che gli incentivi di ogni reparto siano in linea con il lavoro svolto. I canali di feedback dovrebbero essere tenuti sempre aperti per ridurre gli errori di comunicazione tra la direzione e gli altri uffici.

Sfruttare le reti per l'individuazione delle tecnologie

Le aziende hanno bisogno di costruire forti reti interne ed esterne per individuare nuove tecnologie riguardanti il loro settore. Scommettere su una tecnologia relativamente nuova che mostra un potenziale con rischio minimo, piuttosto che restare fedeli a marchi con un elevato valore di marca che non sono la scelta giusta, può fornire grandi ritorni di investimento.

Una rete aziendale ha bisogno del giusto assetto con obiettivi chiari per i membri. Ad essi devono essere chiari i benefici e le prestazioni della rete devono essere regolarmente misurate rispetto a una serie di parametri quantificati di input e output. La diversità della rete è inoltre cruciale per il suo successo.

Prioritizzazione e valutazione della tecnologia

Ogni azienda deve avere una solida serie di processi in atto per quantificare il costo e i meriti di ogni opzione tecnologica rispetto alla propria strategia aziendale. Questo processo dovrebbe essere supervisionato da dirigenti qualificati che sono propensi al rischio e possono pilotare le innovazioni nella giusta direzione. Tali dirigenti dovrebbero anche essere pronti a staccare la spina alle tecnologie che falliscono quando necessario. Essi hanno anche bisogno del supporto di analisti specializzati che possono fornire loro i dati giusti e possono prevedere l'impatto della tecnologia in un periodo di transizione.

Implementazione rapida ma strategica delle tecnologie

Le imprese richiedono una guida e l'implementazione di nuove tecnologie in maniera rapida. Tuttavia, la maggior parte delle aziende rimane apprensiva riguardo all'implementazione di nuove tecnologie e tende a resistere fino a quando non è troppo tardi. È difficile per i dirigenti d'azienda bilanciare il funzionamento quotidiano dell'organizzazione mentre fanno ricerca e sviluppo con nuove tecnologie. Il modo per gestire la questione è creare un piccolo team specializzato in grado di lavorare in maniera indipendente all'aspetto RS delle nuove tecnologie. In tal modo, portare tecnologie avanzate in un'azienda è più facile.

Sfide e soluzioni nell'implementazione della produzione avanzata

Esistono due sfide principali nell'adozione della produzione avanzata: le risorse umane e la tecnologia.

Problemi di risorse umane

• Esiste una domanda sempre più insoddisfatta di professionisti con competenze informatiche e di design a livello manageriale, che siano disposti a correre dei rischi.
• Sono necessarie competenze avanzate di design per cicli produttivi più brevi e personalizzati.
• L'alfabetizzazione informatica e competenze quali una comprensione del software CAD/CAM e di quello per macchine CNC sono necessarie ma non sempre disponibili.
• I datori di lavoro trovano sempre più difficoltà ad assumere professionisti qualificati.
• Garantire che i membri senior dello staff possano aggiornare le loro competenze tecniche e commerciali è una sfida.

Sfide tecnologiche

Sono diverse le sfide tecnologiche che un'organizzazione deve affrontare:

• Le tecnologie di produzione avanzata richiedono naturalmente grandi investimenti in ricerca e sviluppo. C'è anche un fattore di rischio relativamente alto assunto dalle aziende, che a volte influenza il processo decisionale, in definitiva l'innovazione.
• In diversi casi, le imprese possono avere difficoltà ad accedere a materiali specifici o trovano problematico comprendere le caratteristiche del materiale. Anche le tecniche di valutazione e l'elaborazione dei progetti possono essere complesse da creare e applicare.
• Spesso la capacità di simulazione adottata da un'organizzazione non sta al passo con lo sviluppo tecnologico, causando ritardi.
• Sono necessari maggiori investimenti in sicurezza informatica per stare al passo con le innovazioni tecnologiche.

Per affrontare questa serie di sfide riguardanti la forza lavoro e i prodotti, le aziende possono adottare varie soluzioni possibili:

• Possono investire nello sviluppo di un team di professionisti esperti nel software di progettazione.
• Possono offrire più tirocini con l'incentivo di una migliore retribuzione e di profili professionali tecnici di alto livello.
• Le aziende possono iniziare con tecnologie di produzione avanzata scalabili in settori a rischio più basso, che vengono poi gradualmente introdotte nel resto dell'organizzazione. Un tale approccio graduale aiuta le aziende a comprendere le possibili sfide e a risolverle prima dell'espansione.

Le tecnologie di produzione avanzata hanno il potenziale per aumentare la fabbricazione e la produzione a livelli esponenziali, se implementate nel modo giusto. La fusione della tecnologia con l'abilità analitica umana è una combinazione imbattibile.