Nella fabbrica intelligente le macchine parlano e imparano

Intervista a Antonino La Magna, CNR IMM

Industria 4.0: si può parlare di rivoluzione?

“Industria 4.0”, pur essendo diventata una keyword che fa riferimento ad ambiti e tecnologie differenti, investe a 360° gradi in particolare il comparto manifatturiero italiano, adattandosi alla diversa tipologia di industria che vuole modificare: da quella di un artigiano a quella di una piccola impresa e di una grande impresa. In ogni realtà ci può essere una specifica soluzione innovativa da adottare.

Antonino La Magna
CNR IMM, Istituto di Microelettronica e Microsistemi
Primo ricercatore
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Possiamo dire che l’acronimo 4.0 indica qualcosa non di nuovo, ma un miglioramento continuo dell’automazione nel campo industriale. Dalla prima rivoluzione industriale siamo andati costantemente verso una maggiore automazione, con un intervento umano sempre più ridotto e la presenza via via maggiore di macchine. Da anni si produce ormai con l'ausilio di robot; è da molto tempo che l’uomo è stato sostituito dalle macchine nelle catene di montaggio, in particolare in settori come l’automotive. Ma nell’era dell’Internet of Things e del machine learning, la vera differenza sta nella comunicazione.

Nell’automazione tradizionale, la macchina faceva il suo lavoro senza comunicare il risultato, mentre oggi, soprattutto nella grande impresa, ci troviamo dinanzi alla possibilità che le macchine possano parlare tra loro e imparare senza l’intervento dell’uomo, riferendo il risultato del proprio processo l’una all’altra: la macchina diventa quindi parte di un sistema complesso, che interagisce con altri elementi dello stesso.

Come sta cambiando la microelettronica in questo contesto? Su cosa sta lavorando il CNR IMM?

Il comparto dalla microelettronica ha anticipato l’Industria 4.0 di circa dieci anni, in quanto è la manifattura a più alto contenuto tecnologico. In quest’ambito si parla principalmente di digitalizzazione della manifattura, ovvero di affiancare alla fabbricazione reale una sua “gemella virtuale”, una sorta di intelligenza artificiale della fabbrica, per poterla controllare. La versione digitale imparerà ad emulare la fabbricazione reale estraendo dati dai macchinari. Al momento stiamo lavorando sull’integrazione di simulazioni fisico-chimiche nella fabbrica digitale, con l’obiettivo di riprodurre virtualmente anche i fenomeni chimico-fisici che la macchina induce durante la lavorazione.

Cosa fa la simulazione nella fabbrica digitale?

La simulazione cerca di riprodurre gli effetti della macchina per ottenere una possibilità predittiva che non è legata allo storico del suo funzionamento precedente. La predittività intrinseca è fondamentale per quei processi che danno effetti molto differenti cambiando anche di poco la geometria e i materiali del campione da lavorare. Ad esempio, nelle call dell’Unione Europea del 2018, si incoraggia a fare proposte per migliorare l’uso del laser come mezzo di produzione, ma proprio controllare un processo con il laser non è semplice, perché il laser dà un risultato differente a seconda dell’oggetto che incontra e, senza avere uno strumento di simulazione, è difficile capire come un laser possa agire su una micro o nano-struttura in lavorazione diversa. I vantaggi dell'integrazione della simulazione nella fabbrica digitale sono molteplici. In particolare si potranno ridurre i costosi controlli di metrologia, velocizzare i tempi di passaggio dal prototipo alla produzione di un nuovo prodotto e infine comprendere più profondamente la cause dei fallimenti di un processo riducendo i tempi morti.

Come vede il futuro?

Siamo dinanzi ad una manifattura più efficace perché, con la popolazione che cresce, diventa fondamentale essere più efficienti, non solo per ragioni di mercato, ma anche per l’ambiente. C’è una forte esigenza sociale ed etica e l’Industria 4.0 non va pensata solo relativamente al mercato, dato che l’innovazione si sposa con la sostenibilità ambientale. Tuttavia i dubbi etici rimangono, perché una parola chiave di Industria 4.0 è proprio la robotica, quindi la sostituzione della forza-lavoro umana. Non si tratta più dei robot della Fiat degli anni ‘70, ma di robot che interagiscono come degli umanoidi. Anche se non hanno sembianze umane, un braccio che fa dei movimenti e comunica con un altro può essere molto più umanoide di quanto noi pensiamo. Di sicuro non possiamo fermare lo sviluppo e bloccare l’innovazione dell’Industria 4.0, non avrebbe senso, perché rischieremmo di arretrare il livello della nostra manifattura e non essere competitivi con il resto del mondo.

Probabilmente, ci troveremo davanti a nuovi assetti della società, magari avremo più tempo libero, cambieranno i tipi di lavoro, agli operai 4.0 serviranno competenze diverse, in quanto dovranno lavorare con realtà virtuali e aumentate, ma se la formazione nelle scuole e nelle università sarà al passo con gli sviluppi a livello mondiale e la legislazione del lavoro metterà al centro l'uomo e non il prodotto, da questa rivoluzione non potremo che trarre benefici

MANIFATTURA ADDITIVA E STAMPANTI 3D
spiegata da Antonino La Magna

Nella manifattura additiva, la comunicazione avviene tra chi progetta l’oggetto e la macchina stessa, in quanto la progettazione dell’oggetto viene passata alla stampante 3D, in grado di produrre da sé l’oggetto. Negli anni ‘60 invece, facendo un esempio noto, il designer Pininfarina preparava il disegno della nuova macchina e passava all’officina, dove gli artigiani realizzavano il prototipo. Oggi il designer può produrre istantaneamente il prototipo grazie alla stampante 3D, che diventa così un ausilio del gruppo di ricerca e sviluppo di un’azienda nella prototipazione del prodotto. Tuttavia, c’è anche la possibilità che la stampante 3D possa produrre, in un futuro prossimo, oggetti su larga scala. Il vantaggio più evidente è che avremo una gamma di prodotti molto più vasta per adattarli alle esigenze del cliente, passando a una produzione personalizzata. Nel biomedicale, ad esempio, così come nel settore dell’auto, gli ambiti di applicazione potrebbero essere molto vasti, spaziando dalla produzione di supporti medicali personalizzati alla possibilità di poter modificare i modelli di auto senza cambiare la linea di produzione.