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Impresa 4.0 e le Tecnologie Abilitanti

pubblicato il 17/01/2018 11:15, ultima modifica 04/09/2018 11:36

Di seguito vengono presentate alcune delle tecnologie promosse dal piano nazionale Industria 4.0

Stampa 3D

La stampa 3D viene definita anche con il nome di additive manufacturing perché vengono costruiti dei semilavorati attraverso la deposizione di più strati di materiale. Per questa tipologia di prototipazione è necessario disporre del disegno 3D, del software e ovviamente della stampante 3D, i cui costi sono diminuiti sensibilmente dal 2009 con l'aumento delle aziende che hanno iniziato a produrle. Dal 1986 la stampa 3D si è evoluta: attualmente esistono nuove tecniche di stampa e la possibilità di utilizzare innumerevoli materiali con diverse caratteristiche meccaniche, stampabili sia da soli che in combinazione, ha permesso di implementare questa tecnica di produzione in molti ambiti industriali, infatti è possibile utilizzarla dall’ambito medico all’ambito edile, etc. Questa tecnologia permette a chi sviluppa il prodotto di creare oggetti e manufatti completamente nuovi, senza la necessità di creare modelli ed evitando i problemi classici di estrazione degli oggetti dai modelli. Questo consente di avere la più totale libertà di realizzare un oggetto di qualsiasi forma. Inoltre questa tipologia di produzione ha il vantaggio di poter produrre un oggetto singolo, dando alle aziende l'opportunità di assecondare le richieste di massima personalizzazione che il mercato richiede.

Realtà Aumentata

Per realtà aumentata si intende l'arricchimento della percezione sensoriale umana con informazioni, in genere manipolate e convogliate elettronicamente, che non sarebbero percepibili. Per realizzarla si usano apparecchiature elettroniche e visori. Oggi l’innovazione tecnologica e il potenziamento delle performance di connessione permettono di accedere alla realtà aumentata in modo più semplice ed economico. Gli occhiali a realtà aumentata avevano fatto la loro apparizione in un lavoro di Ivan Sutherland del 1968, ma erano ancora troppo avveniristici per quel periodo. Grazie all'elettronica miniaturizzata negli anni 90, i dispositivi portatili, internet e la geolocalizzazione potevano condurre a mondi virtuali e/o arricchiti. La maturità si ha nei primi anni duemila, e i primi prodotti d'uso comune si affacciano sul mercato alla fine di quel decennio. L’elettronica che aumenta la realtà viene effettuata attraverso un dispositivo mobile (smartphone, tablet), un personal computer dotato di webcam o altri sensori, un dispositivo di visione (occhiali a proiezione sulla retina), di ascolto (auricolari) e di manipolazione (guanti).

Simulazione

La simulazione consiste nel simulare i comportamenti che avvengono nella realtà tramite un modello virtuale (Cyber Physical System). Un esempio interessante è il software adottato in un’importante fonderia italiana che simula i comportamenti del metallo fuso. Questi sistemi hanno avuto un lento sviluppo, per la difficoltà di creare algoritmi per la previsione dei comportamenti dei processi/prodotti/materiali. Si deve pensare che i primi sistemi di previsione sono software a elementi finiti che prevedono come i componenti meccanici possono danneggiarsi per l’applicazione di carichi concentrati. Il principio di simulazione si può impiegare anche all'interno dell'intero processo produttivo al fine di ottenere interessanti informazioni come tempi di lavorazione, analisi logistica, analisi delle materie prime, rifornimenti oppure all'interno di processi commerciali per definire le strategie di vendita.

Integrazione dei Sistemi

Per Integrazione dei Sistemi si intende l’inserimento delle informazioni per mezzo di tecnologie che sfruttano l’Internet of things (IoT: internet delle cose). In sintesi, significa che qualsiasi oggetto può diventare connesso e comunicante, usando un insieme di tecnologie: l’identificazione univoca, la tecnologia wireless e un nuovo tipo di intelligenza software. Questo approccio può rendere, per esempio, più affidabili e veritiere le simulazioni, facendo in modo di avere un Cyber Physical System, più allineato alla realtà. L’IoT non è una tecnologia ma un insieme di tecnologie. Un oggetto diventa intelligente (smart) quando è dotato di un tag RFID, un chip con una piccola antenna e memoria a bordo letto da un dispositivo (fisso o mobile), mentre le informazioni gestite vengono elaborate da un software (middleware) che può essere integrato a qualsiasi sistema gestionale (ERP inclusi).

Cloud

Le aziende, con l’inizio dell’era Industry 4.0, hanno consolidato la consapevolezza che i dati hanno un valore nel momento in cui vengono trasformati in informazioni per poter costruire nuove strategie aziendali. Alcuni grandi player hanno sviluppano diversi ambienti dove stoccare i propri dati e successivamente viene data l’opportunità di utilizzare questi spazi di archiviazione anche ai loro clienti di tutto il mondo. Questi ambienti si sono moltiplicati in diverse parti del mondo, soprattutto per l’aumento di utenti che hanno la necessità di archiviare grandi quantità di dati. In questo modo i dati e i file, tramite una connessione internet, sono sempre disponibili anche senza il software nel proprio computer.

Cybersecurity

Per cybersecurity si intende la necessità di proteggere i sistemi e i dati interni dall’intromissione di soggetti esterni (hacker). Questa pratica assicura una maggiore protezione della privacy dei cittadini e delle infrastrutture critiche che sempre più interagiscono con strumenti informatici. Per questo motivo molti paesi sono impegnati per organizzare strategie e sistemi per la protezione di dati in collaborazione anche con privati per rendere più robuste le infrastrutture informatiche contro gli attacchi cibernetici.

Big Data

Con questo termine si intende una grande quantità di dati e informazioni che consentono analisi per cercare di estrapolare, analizzare e mettere in relazione un'enorme mole di informazioni eterogenee, strutturate e non strutturate (come immagini, mail, dati aziendali e informazioni prese dai social network), per scoprire i legami tra fenomeni diversi e prevedere scenari futuri. Non c’è ancora una precisa definizione dei Big Data, ma si possono descrivere come l’insieme di Hardware e Software per catturare, gestire e elaborare in un tempo ragionevole dati provenienti da una bacino di utenti / sistemi molto ampio. Un vantaggio del lavoro sui Biga data è poter individuare tutte le possibili correlazioni, per poter comprendere meglio come governare qualsiasi processo. L’obiettivo è estrarre informazioni aggiuntive di valore per l’organizzazione dei dati elementari in possesso dell’azienda o all’interno di community.

Intelligenza Artificiale (IA)

L’intelligenza artificiale è uno sviluppo dell’informatica che si basa su algoritmi scritti all’interno di programmi elaborati da apparecchiature elettroniche, le quali imitano fedelmente i ragionamenti impiegati dagli esseri umani per risolvere giochi o realizzare deduzioni logiche in modo da poterli integrare all'interno dei sistemi intelligenti. Tali algoritmi solitamente si basano su una rappresentazione simbolica dello stato del mondo e cercano sequenze di azioni che raggiungano uno stato desiderato (emulando l’apprendimento umano). Lo sviluppo di questa tecnologia ha subito molte evoluzioni, sviluppando così diversi approcci e sintassi di programmazione per risolvere i problemi che vanno dal riconoscimento facciale, alla clusterizzazione di fenomeni fino alla realizzazione di specifiche attività.

Cobot

Con il termine «Cobot», viene evidenziata l’unione di due termini: Robot e Collaborative, ovvero sono quei robot antropomorfi che vengono impiegati nella produzione a stretto contatto con l’operatore, collaborando nelle lavorazioni. Un cobot si basa sul robot, il quale è un'apparecchiatura artificiale che compie determinate azioni in base ai comandi che gli vengono dati e alle sue funzioni, sia in base ad una supervisione diretta dell'uomo, sia autonomamente basandosi su linee guida generali, magari usando processi di intelligenza artificiale. Questi compiti dovrebbero essere eseguiti al fine supportare l'uomo, come ad esempio nella fabbricazione, costruzione, manipolazione di materiali pesanti, pericolosi, in ambienti proibitivi, non compatibili con la condizione umana o semplicemente per liberare l'uomo da impegni ripetitivi e dedicarlo ad attività a maggiore valore aggiunto. Un robot così definito dovrebbe essere dotato di connessioni guidate dalla retroazione tra percezione e azione, senza controllo umano diretto. L'azione può prendere la forma di motori elettromagnetici e attuatori che muovono un arto, aprono e chiudono una pinza, fanno deambulare il robot. Il controllo passo-passo e la retroazione sono forniti da un programma che viene eseguito da un computer esterno o interno al robot. I cobot quindi sono robot antropomorfi che possono simulare completamente il movimento del nostro braccio. Il cobot si caratterizza per essere equipaggiato di moltissimi sensori per identificare la presenza dell’operatore e lavorare insieme a lui. La normativa prevede, per motivi di sicurezza, una velocità operativa minore, perché il cobot, a differenza del robot, non lavora nelle gabbie metalliche ma è libero di muoversi nello spazio delimitato, in linea con i parametri previsti dal singolo progetto. Inoltre per assicurare la salute dell’operatore, tramite sensori di collisione, è programmato per tenere monitorata la forza di impatto nel caso di urto o scontro con un essere umano.

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