Dalla macchina al dato: il laboratorio dell’INDUSTRIA 4.0

Siamo andati a visitare l’I4.0 Lab, pensato e sviluppato dal Manufacturing Group della School of Management del Politecnico di Milano. Un luogo d’eccellenza dove fare formazione, promuovere il trasferimento tecnologico e prendere parte a progetti di ricerca nazionali e internazionali. Partendo dalla realizzazione di macchine concrete, come l’impianto modulare e flessibile che simula l’assemblaggio di uno smartphone e che ha nel sistema di tracciabilità e monitoraggio avanzato il suo cuore didattico e tecnologico.

di Fabrizio Dalle Nogare

Prevedere il futuro. Anzi, anticiparlo. Studiando, testando, trasmettendo le informazioni e facendo lavorare insieme, nell’ottica dell’arricchimento reciproco, professionalità differenti. Come impone l’industria interconnessa e digitalizzata che caratterizza la nostra epoca.
All’interno del campus di Bovisa del Politecnico di Milano si trova l’I4.0 Lab, pensato e sviluppato dal Manufacturing Group della School of Management (SoM) del Politecnico di Milano (vedi box a pag. 70). Il laboratorio, il cui responsabile scientifico è il professor Marco Taisch, consente agli studenti del Politecnico di Milano, ma anche alle aziende che collaborano ai progetti di ricerca, di svolgere attività in un ambiente simil-industriale, toccando diversi aspetti dei sistemi manifatturieri: dal ruolo degli operatori e dei decision-maker alle fasi di tracciabilità e monitoraggio sia dell’impianto che del prodotto.

Formare i protagonisti del cambiamento
“Industria 4.0 implica un cambiamento importante, che riguarda il ruolo di chi opera a bordo macchina, ma anche degli ingegneri e di coloro i quali prendono le decisioni all’interno delle aziende”, racconta il professor Giacomo Tavola del Dipartimento di Ingegneria Gestionale del Politecnico di Milano. “Noi vogliamo che, specialmente chi entra oggi a far parte del mondo del lavoro, sia portatore di un cambiamento che è anche – se non soprattutto – culturale e riguarda anche le figure professionali. All’interno del laboratorio, infatti, testiamo i benefici della multidisciplinarietà”.
In parole povere, lo schema secondo il quale sarebbero principalmente ingegneri e progettisti meccanici ed elettrici a occuparsi di una macchina di produzione è evidentemente superato. “Basti pensare agli ingegneri gestionali – il cui obiettivo è migliorare le prestazioni complessive del processo, più che delle singole stazioni o lavorazioni -, agli specialisti di informatica e automazione, o ancora ai data scientist, che un tempo erano richiesti in settori come quello bancario o assicurativo, ma che oggi sono sempre più cruciali all’interno delle fabbriche. Perché saper leggere e interpretare le informazioni provenienti dai sistemi di produzione sta diventando fondamentale”. A dircelo, non a caso, è Laura Cattaneo, Post-doc, ricercatrice del Manufacturing Group e specializzata nell’analisi dei dati grazie a una laurea in Ingegneria Matematica.

Un laboratorio aperto
Le attività che si svolgono nell’I4.0 Lab del Politecnico vanno dalla formazione – quindi tesi di laurea magistrale o di dottorato, lezioni nell’ambito dei corsi di laurea magistrale o ancora attività di formazione specifica per aziende o associazioni – ai progetti di ricerca in ambito nazionale ed europeo, fino alla cruciale attività di trasferimento tecnologico alle imprese, sempre nell’ambito delle soluzioni innovative che ricadono sotto l’ombrello di Industry 4.0. “Il Manufacturing Group della SoM, a cui fa capo il laboratorio, si pone come riferimento per aziende di diverse dimensioni che vogliono capire quali sono le opportunità di innovazione più adatte a loro, offrendo un servizio di readiness e di assessment per Industria 4.0”, spiega Elisa Negri, Post-doc, anche lei ricercatrice del Manufacturing Group con una laurea in Ingegneria Gestionale. “Supportiamo sia realtà più piccole, che hanno bisogno di capire qual è il loro posizionamento all’interno del paradigma di Industria 4.0, sia aziende più strutturate, che vogliono operare un cambio di paradigma nel loro ciclo produttivo”.
Inoltre, il Gruppo di ricerca partecipa attivamente al Cluster Fabbrica Intelligente, a livello sia regionale che nazionale, collabora con i Digital Innovation Hub per il supporto alle imprese ed è parte integrante di iniziative a livello continentale che hanno l’obiettivo di armonizzare le politiche industriali dei principali paesi europei nell’ottica della digitalizzazione di fabbrica.

Un sistema flessibile e riconfigurabile
L’I4.0 Lab è il “braccio operativo” di questa strategia, un luogo dove – grazie anche alla collaborazione con alcune delle principali realtà manifatturiere – sperimentare concretamente soluzioni innovative.
E cosa c’è di più concreto di un impianto per l’assemblaggio di uno smartphone? “A partire dalle nostre specifiche, sia hardware che software, abbiamo realizzato insieme a Festo Didactic un impianto compatto e assolutamente modulare, che rispetta tutte le normative in termini di sicurezza proprio perché pensato per la didattica”, afferma il professor Tavola. “La linea è composta da sei stazioni – cinque automatiche e una manuale – fisicamente distinte una dall’altra, in modo da poter cambiare la configurazione dell’impianto, rimuovere delle parti, sostituirle o aggiungerne delle altre. Volevamo, insomma, un sistema che fosse altamente riconfigurabile e il più possibile aperto, in termini non solo fisici ma anche di protocolli di comunicazione”.
L’impianto – che presenta, tra l’altro, un robot a sei assi con cambio gripper automatizzato e una stazione di controllo con sistema di visione – ha nel monitoraggio e nella tracciabilità il suo cuore tecnologico. Sul MES, infatti, vengono convogliati sia le informazioni e i dati sull’evoluzione del processo produttivo, sia i dati strettamente legati al prodotto. Quest’ultimo, in particolare, è univocamente identificato: un prerequisito fondamentale per ottenere il cosiddetto digital twin, il gemello virtuale in grado di rappresentare l’oggetto in tutte le sue principali caratteristiche.

I quattro concetti fondamentali
Ma quali sono i concetti fondamentali che hanno guidato la realizzazione della macchina? “Innanzitutto, la possibilità di effettuare operazioni automatizzate – prosegue il professor Giacomo Tavola -, sia semplici che robotizzate con un’automazione flessibile. Il secondo punto riguarda la visibilità del dato e il monitoraggio continuo della produzione tramite dispositivi fisici (PLC, sensori, ecc.) e opportuni software. La terza caratteristica è quella di coprire non solo aspetti strettamente legati all’automazione e alla gestione del processo, ma anche alla sostenibilità del processo stesso, quindi il tema dei consumi energetici, dall’elettricità all’aria compressa. Infine, la presenza di supervisori che consentano di implementare processi flessibili in grado di emulare in modo semplice realtà industriali anche molto complesse”.
Proprio per via della struttura aperta dell’impianto – a ben vedere essenziale quando si parla di ricerca e didattica – non finiscono qui gli elementi oggetto di sperimentazione: a supporto dell’operatore a bordo macchina, ma anche del manutentore, sono stati, per esempio, implementati sistemi di realtà aumentata. Inoltre, in collaborazione con Vodafone, si stanno sperimentando le possibilità di connettività di nuova generazione con la rete 5G, con lo scopo di superare i limiti attuali delle connessioni tramite Wi-Fi.
Ma queste sono altre, affascinanti storie, che racconteremo in altre, affascinanti puntate.