Cos'è l'Intelligent manufacturing?

I produttori oggi affrontano molte sfide. I clienti richiedono sempre più personalizzazioni, il che si traduce in lotti di produzione più piccoli, cambiamenti frequenti e più sprechi. Anche le linee di fornitura stanno diminuendo e c'è un aumento dell'esternalizzazione. Per competere, i produttori devono ottimizzare la produttività delle loro costose apparecchiature, ridurre gli sprechi, massimizzare i rendimenti e ridurre i tempi di ciclo. Le nuove capacità di elaborazione dei dati dei sensori, insieme ai big data, al machine learning e all'intelligenza artificiale, al cloud e alle tecnologie edge consentono un passaggio dalla risoluzione reattiva dei problemi a una gestione sempre più proattiva delle apparecchiature, dei processi, del prodotto e delle fabbriche.

Le fabbriche di domani oggi

Smart factories o intelligent manufacturing è l'utilizzo dell'analisi dei dati in tempo reale, dell'intelligenza artificiale (IA) e del machine learning nel processo di produzione per realizzare i miglioramenti di cui sopra. Utilizzando sensori sulle apparecchiature per acquisire ed elaborare dati in tempo reale, la produzione intelligente consente ai produttori di avere una visione integrata e completa a 360 gradi, ad alta fedeltà e basata sui dati, di tutte le operazioni, dai fornitori e dalle catene di approvvigionamento, passando per le apparecchiature, i processi e le pratiche di produzione, fino alle verifiche finali del prodotto e alla soddisfazione del cliente. 

Elaborando i dati in tempo reale dei sensori delle macchine e applicando IA e ML, è possibile prevedere eventi critici e intraprendere azioni preventive per evitare problemi. Una fabbrica intelligente può monitorare i dati dei sensori trasmessi utilizzando regole aziendali e modelli di ML per parlarci della salute delle nostre apparecchiature e dei nostri processi. Una vasta gamma di soluzioni può essere utilizzata per comprendere meglio le apparecchiature, i processi, i prodotti, le operazioni, i clienti e le vendite; e poi aiutare ad agire sulle intuizioni acquisite. Molte aziende manifatturiere in tutto il mondo stanno già utilizzando la produzione intelligente nei seguenti settori: semiconduttori, elettronica e dispositivi medici; automotive e aviazione; produzione di apparecchiature, prodotti farmaceutici; prodotti chimici, metalli e miniere e beni di consumo confezionati.

Forse la maggior parte delle promesse e del successo dell'Industria 4.0 e delle tecnologie IoT per la produzione dipende da efficaci ML, IA, big data e altre tecnologie analitiche avanzate, implementate in modo completo per fornire la virtualizzazione, l'intuizione e la prevedibilità del gemello digitale. Inoltre, le organizzazioni devono anche capire i dettagli di come i clienti usano i loro prodotti sul campo e come i prodotti invecchiano o come la loro affidabilità si deteriora o anche quando avrebbero bisogno di manutenzione. Oggi, alcuni produttori offrono un servizio aggiuntivo di manutenzione proattiva. Pensa agli ascensori (Kone, Schindler, OTIS, ecc.) che rimandano informazioni e avvisano quando è necessaria l'assistenza. Tali intuizioni apriranno quasi sempre nuove opportunità di business per migliorare l'esperienza del cliente. Tutto questo deve accadere mentre i produttori diventano più trasparenti e aderiscono ai requisiti normativi, essendo questi ultimi comuni e sempre più rilevanti nella maggior parte dei settori per la gestione del rischio del consumatore.

Ecco alcuni campi di applicazione tangibili di smart manufacturing

• Qualità e affidabilità dei prodotti
• Machine learning per modellare e prevedere accuratamente apparecchiature, processi e risultati dei prodotti
• Controllo e capacità di processo con allarme
• Manutenzione delle apparecchiature: predittiva, basata sulle condizioni e programmata con allarme
• Monitoraggio della fabbrica, compresi i pannelli di controllo per la gestione, i grafici KPI e l'OEE. 
• Catena di fornitura:  previsione della domanda, ottimizzazione delle scorte, efficienza dei fornitori
• Modellazione e ottimizzazione delle risorse
• Customer Analytics: segmentazione dei clienti e del prodotto, opportunità di cross-selling/up-selling
• Vendite: ottimizzazione dei prezzi e gestione degli account
• Previsione del rendimento, manutenzione predittiva, metrologia virtuale
• Grafici di controllo univariati/multivariati, serie temporali
• Rilevamento delle anomalie - IA: Deep Learning

Classificazione delle immagini e dei modelli

• Classificazione delle immagini dei difetti, modelli Wafermap
• Multi-image, multi-media, suoni delle apparecchiature
• IA: deep learning
• Controllo di processo avanzato: sensor analytics e IoT
• Classificazione dei difetti e degli errori, controllo run-to-run
• Monitoraggio della salute delle apparecchiature
• Pannelli di controllo delle mappe di fabbrica e allarme

Catena della fornitura e gemelli digitali della fabbrica

• Programmazione predittiva: strumenti di fabbricazione e catena della fornitura
• Smistamento dei materiali e dei veicoli
• Programmazione lineare, algoritmo genetico

Piattaforma della fabbrica digitale

Per abilitare l'intelligent manufacturing con successo, una piattaforma di fabbrica digitale deve avere le seguenti caratteristiche:

• Integrazione dei dati: dati storici e in streaming
• Visual analytics e pannello di controllo interattivi
• IA e machine learning: flussi di lavoro visivi senza codice
• Edge analytics e sensor analytics

Vantaggi dell'intelligent manufacturing

I vantaggi dell'intelligent manufacturing includono la capacità di rilevare e rispondere proattivamente agli eventi, il che migliora la qualità, la resa, riduce i tempi di fermo e si traduce anche in una migliore efficacia complessiva delle apparecchiature (OEE). Avendo un gemello digitale della fabbrica, è possibile simulare in anticipo nuove produzioni e comprendere i colli di bottiglia. L'intelligent manufacturing consente cambiamenti proattivi nella catena di fornitura e un inventario intelligente, ottimizzando altre logistiche di fabbrica tra cui l'imballaggio e il trasporto. L'intelligent manufacturing può scoprire nuove opportunità di business, flussi di entrate e monetizzazione delle risorse per un vantaggio competitivo sostenuto. Può anche automatizzare, controllare e prevedere i guasti dei prodotti in un'ottica di manutenzione preventiva per evitare i tempi di fermo. Con l'intelligent manufacturing è possibile elaborare e analizzare i dati in tempo reale vicino al punto di generazione dei dati per una risposta rapida alle anomalie di processo. 

Nelle vendite e nel marketing l'intelligent manufacturing può consentire alla tua organizzazione di comprendere i mercati, fare previsioni e adattarsi alle preferenze dei clienti. Per ottimizzare la catena di fornitura, l'intelligent manufacturing può aiutare con le previsioni della domanda, l'ottimizzazione delle scorte e il monitoraggio dei fornitori. L'analytics è sempre stata utilizzata nelle organizzazioni della catena di fornitura per la previsione e la gestione delle scorte, ma nell'era dell'IoT, ora conosciamo la posizione praticamente di quasi tutto e ciò richiede maggiori capacità in tempo reale. Le reti 5G potrebbero portare le fabbriche al livello successivo. Il 5G ha la capacità di supportare un'alta densità di connessione con decine di migliaia di endpoint, consentendo in tal modo veramente l'uso dei dati industriali su larga scala. 

La smart manufacturing può essere usata per migliorare la qualità del prodotto e del processo con un controllo statistico intelligente del processo, la gestione del rendimento e l'analisi dell'affidabilità. Essere in grado di capire e dimostrare che i processi sono sotto controllo è il cuore delle iniziative che utilizzano la Quality by Design (QbD) e le buone pratiche di produzione/documentazione/sicurezza (GxP). Riguardo alla conformità normativa l'intelligent manufacturing può aiutare per standardizzare, automatizzare e monitorare le iniziative di QbD e GxP. Essere in grado di dimostrare alle autorità di regolamentazione che i processi sono acquisiti e sotto controllo può pesare anche sulla più sofisticata delle organizzazioni. L'analytics può essere utilizzata per le rendicontazioni a fini normativi automatizzate e convalidate, l'iter completo di revisione, il controllo delle versioni e le firme elettroniche per documentare le modifiche ai processi analitici, alle procedure e ai rapporti per monitorare e automatizzare il flusso di lavoro e le approvazioni.

L'applicazione dell'intelligent manufacturing è vitale per le imprese digitali, perché la semplice automazione non è più sufficiente per stare al passo con il mercato e l'Industria 4.0. Per sopravvivere alla perturbazione digitale portata dall'IoT e dall'Industria 4.0, i produttori devono applicare un'analisi dei dati incentrata sul settore e sul cliente.