L’automazione industriale, definita come l’insieme di tecnologie e soluzioni volte a gestire una macchina o un processo in maniera automatica, ossia senza l’intervento umano, è la componente trainante di molti settori industriali. Dopo essere stata uno dei cardini della terza rivoluzione industriale, l’automazione si presta, con l’avvento delle tecnologie dell’Internet of Things e dell’Industria 4.0, a coprire un ruolo ancora più centrale nella produzione industriale.
In questo approfondimento, cercheremo insieme di capire come l’automazione si stia evolvendo, sia per adattarsi alle nuove esigenze di mercato sia per sfruttare le potenzialità delle nuove tecnologie connesse abilitanti.
Vantaggi dell'automazione industriale applicata agli impianti
Negli ultimi anni, l’automazione industriale 4.0 ha assunto un ruolo sempre più centrale nel rispondere alle sfide poste da mercati dinamici, dalla pressione sulla sostenibilità e dalla necessità di una produzione più flessibile e resiliente.
L’integrazione di soluzioni digitali nei sistemi di automazione consente di raccogliere, analizzare e utilizzare dati in tempo reale, migliorando la gestione degli impianti e ottimizzando ogni fase della produzione.
Ecco i principali vantaggi dell’automazione industriale applicata agli impianti:
Efficienza energetica
Il consumo di energia è sicuramente una delle principali voci di costo nella maggior parte degli impianti industriali.
Una gestione intelligente delle risorse energetiche consente di evitare o ridurre le richieste di picchi di potenza dalla rete di alimentazione, immagazzinando e rigenerando il surplus energetico, da sfruttare poi nelle operazioni che richiedono più potenza, abbattendo il consumo energetico; inoltre, con un controllo in real-time dei parametri inerenti al consumo di energia, si possono implementare soluzioni che minimizzino l’effetto delle armoniche sull’efficienza dell’impianto elettrico, ottenendo così maggiore stabilità della rete e riducendo rischi di rotture e fermo impianto.
Sostenibilità
Automazione significa anche ottimizzazione ambientale. L’uso efficiente di materiali, la riduzione degli scarti e il controllo delle emissioni contribuiscono a una produzione più sostenibile e orientata all’economia circolare. Questa trasformazione è in linea con gli obiettivi ESG e le politiche europee di decarbonizzazione.
Flessibilità produttiva
L’automazione 4.0 consente di adattare rapidamente gli impianti a nuove configurazioni o a picchi di domanda. È possibile gestire lotti ridotti, produzioni personalizzate e switch di prodotto con tempi ridotti e minore intervento manuale.
Semplicità nella gestione e nel controllo
Per quanto visto finora, potrebbe sembrare che l’automazione di un processo produttivo si stia muovendo verso sistemi a complessità crescente. Al contempo, ci si aspetterebbe che questo aumento di complessità porti a notevoli complicazioni nella gestione dei sistemi industriali. Curiosamente, l’evoluzione dei sistemi di automazione industriale si sta muovendo nel verso opposto, ovvero verso la semplificazione degli impianti.
Sebbene infatti le soluzioni utilizzate facciano uso di tecnologie digitali sempre più avanzate, viene prestata una notevole attenzione alla loro integrazione per costituire un sistema caratterizzato da uno schema semplice e lineare che si basi su soluzioni modulari e una struttura decentralizzata.
Rapidità operativa
La Mass Customization è una delle nuove esigenze di mercato che stanno trasformando i paradigmi della produzione nell'Industria 4.0. Questa consiste in una elevata possibilità di personalizzazione dei prodotti secondo le esigenze del cliente, mantenendo al contempo le caratteristiche di efficienza e produttività tipiche della produzione di massa. In questo modo si possono offrire prodotti personalizzati con costi di produzione vantaggiosi e quindi a prezzi molto contenuti.
Le macchine automatizzate lavorano a cicli più veloci e costanti rispetto a quelle tradizionali. In combinazione con sistemi di manutenzione predittiva, è possibile evitare fermi imprevisti e aumentare la disponibilità dell’impianto.
Miglioramento della sicurezza
L’automazione permette di ridurre l’esposizione degli operatori ad attività pericolose, demandandole a robot, sistemi automatizzati o controlli da remoto. Inoltre, le tecnologie di safety integrata (es. arresto di emergenza digitale, sensori di prossimità) aumentano la protezione attiva.
Questi benefici dimostrano come l’automazione industriale applicata agli impianti non sia solo un miglioramento tecnologico, ma una leva strategica per la competitività, la sostenibilità e la continuità operativa delle aziende manifatturiere.
Differenza fra automazione industriale rigida e flessibile
Nel contesto dell’automazione impianti industriali, è fondamentale distinguere tra automazione rigida e automazione flessibile, due approcci con caratteristiche, obiettivi e livelli di adattabilità profondamente diversi.
Automazione industriale rigida
L’automazione rigida è progettata per svolgere compiti specifici e ripetitivi, in genere ad alto volume e con bassa variabilità di prodotto. Le operazioni sono affidate a un singolo macchinario o a un’isola di lavorazione, configurata per eseguire sempre le stesse operazioni, con cicli produttivi costanti.
Questo tipo di automazione è tipico in produzioni di massa e ambienti altamente standardizzati.
- Pro: alta velocità, precisione, ottimizzazione dei tempi ciclo
- Contro: bassa adattabilità, costi elevati in caso di riconfigurazione dell’impianto
Automazione industriale flessibile
L’automazione flessibile interessa l’intero sistema produttivo, non solo le macchine ma anche la gestione dei prodotti, dei servizi e dei flussi informativi. Consente di modificare rapidamente i processi in base alle variazioni della domanda o alla personalizzazione del prodotto.
È resa possibile da tecnologie come robot collaborativi, sensoristica avanzata, interfacce digitali e software integrati, che permettono la riconfigurazione automatica e la gestione intelligente della produzione.
- Pro: adattabilità, personalizzazione, riduzione time-to-market
- Contro: complessità tecnologica e richiesta di integrazione a livello software e dati
La transizione verso un’automazione flessibile è oggi una delle direttrici principali dell’Industria 4.0, perché consente alle aziende di rispondere in modo agile ai cambiamenti del mercato, senza rinunciare a efficienza e controllo.
Automazione industriale: le tecnologie abilitanti
Per raggiungere nuovi standard in termini di flessibilità, rapidità ed efficienza, il mondo dell’automazione industriale è trainato da uno dei principali motori di trasformazione degli ultimi anni: lo Smart Manufacturing e le tecnologie abilitanti a esso connesse.
Vediamo, nel dettaglio, quali sono queste tecnologie per l’automazione industriale.
IoT – Internet of Things
La connessione di sensori, attuatori e macchine consente il monitoraggio in tempo reale degli impianti. L’Industrial IoT (IIoT) permette di digitalizzare i dati di processo, ridurre gli sprechi e migliorare l’efficienza operativa.
- Dispositivi IoT raccolgono dati su vibrazioni o temperatura per anticipare anomalie nei motori elettrici.
- Standard: protocolli aperti come OPC-UA garantiscono interoperabilità tra sistemi eterogenei.
Machine Automation e edge computing
La digitalizzazione degli impianti, possibile anche grazie alle nuove tecnologie di connessione dell’IIOT (Industrial Internet of Things), consente una fusione, un punto di contatto, tra le sfere dell’Operational Technologies (OT) e dell’Information Technologies (IT), che fino a poco tempo fa erano tenute volutamente separate, sia per questioni di carattere funzionale, sia per questioni legate alla security dei dati dell’impianto.
Vantaggi: tempi di reazione ridotti, maggiore affidabilità, elaborazione dei dati localmente senza sovraccaricare il cloud.
Big Data analytics e Intelligenza Artificiale (AI)
La grande mole di dati generati dagli impianti può essere trasformata in valore attraverso algoritmi di AI e strumenti di analytics predittiva. Questo consente una visione evoluta e proattiva della produzione.
Esempio: analisi predittive su dati storici di funzionamento per migliorare la pianificazione della manutenzione.
Predictive Maintenance
Grazie alla combinazione di sensori smart, algoritmi di AI e storici di performance, è possibile attivare interventi prima che si verifichi un guasto, evitando fermi imprevisti.
Benefici: riduzione fino al 30-40% dei costi di manutenzione e aumento della disponibilità degli impianti.
Robotica collaborativa e AGV
La robotica collaborativa (cobot) affianca gli operatori in attività ripetitive o faticose, migliorando sicurezza ed ergonomia. Gli AGV (Automated Guided Vehicle) automatizzano la movimentazione interna, rendendo più flessibili e sicuri i flussi logistici.
Contesto: perfettamente integrabili nei layout flessibili dell’automazione 4.0, anche in ambienti misti uomo-macchina.
Collaborazione uomo-macchina
Nel contesto 4.0, la tecnologia non sostituisce l’operatore, ma lo supporta. Le interfacce HMI evolute e i sistemi guidati da AI facilitano decisioni rapide e sicure.
Queste tecnologie costituiscono la base per un’automazione industriale 4.0 davvero efficace, orientata a flessibilità, sostenibilità, efficienza e continuità operativa, elementi oggi imprescindibili per le imprese manifatturiere.
Smart Factory: La relazione con automazione industriale e industria 4.0
La Smart Factory rappresenta un'innovazione radicale nel panorama della produzione industriale, integrando e ampliando i concetti di automazione industriale con le tecnologie avanzate dell'Industria 4.0. In una Smart Factory, tutti gli elementi del processo produttivo – dalle macchine agli operatori, dai sistemi di gestione ai dispositivi IoT – sono interconnessi attraverso una rete intelligente che permette una comunicazione continua e in tempo reale.
Questo ecosistema interconnesso consente di raccogliere, analizzare e utilizzare grandi quantità di dati (Big Data) per ottimizzare le operazioni, ridurre i tempi di inattività e migliorare la qualità dei prodotti.
L'Internet of Things (IoT) gioca un ruolo cruciale, permettendo ai dispositivi di scambiarsi informazioni in modo autonomo e di reagire rapidamente ai cambiamenti nelle condizioni operative. L'intelligenza artificiale (AI) e il machine learning vengono utilizzati per prevedere guasti, ottimizzare i processi e personalizzare i prodotti secondo le esigenze del cliente, realizzando così il concetto di Mass Customization.
Inoltre, la Smart Factory promuove un'interazione sicura ed efficiente tra macchine e operatori umani, grazie a sistemi di collaborazione avanzati come i cobot (robot collaborativi) e i veicoli a guida autonoma (AGV). Questi sistemi non solo migliorano la produttività, ma anche la sicurezza sul lavoro, riducendo il rischio di incidenti e migliorando le condizioni di lavoro.
La Smart Factory rappresenta quindi l'avanguardia dell'automazione industriale, combinando tecnologia e innovazione per creare un ambiente produttivo altamente efficiente, flessibile e sostenibile, in linea con i principi dell'Industria 4.0.
