Il concetto di automazione è semplice: creare strumenti che eseguano compiti con un minimo coinvolgimento umano. E la motivazione per una maggiore automazione è semplice: le aziende possono fare di più con meno. "Di più" significa che le aziende possono vendere e consegnare un volume maggiore di prodotti e servizi rispetto al passato. "Meno" si riferisce al fatto che, grazie all'automazione, sono richieste meno risorse.

Automazione nella pratica

Le cose sono più complicate nel mondo reale poiché l'automazione può produrre risultati diversi a seconda di come le aziende la implementano e la adottano. Tuttavia, ci sono alcune cose che quasi tutti i tipi di automazione hanno in comune. Questo include cose come:

• Investimento iniziale significativo
  Questo di solito significa che l'automazione non genererà profitto per un po' di tempo (mesi o addirittura anni, a seconda del tipo di automazione). Poiché la maggior parte delle aziende ha budget limitati, spendere per l'automazione di solito significa prendere in prestito denaro.
• Manutenzione
  Questo può essere costoso a causa della complessità delle attrezzature e del software di automazione. I costi di manutenzione includono riparazioni, calibrazioni, pezzi di ricambio e servizi offerti dai produttori di attrezzature e dai loro partner.
• L'obsolescenza è inevitabile
  Le aziende devono tenere conto dell'obsolescenza per ottimizzare il loro investimento. La cessazione di qualsiasi tecnologia o attrezzatura può essere sia dirompente che costosa. Questo è solo aggravato dalla transizione verso nuove tecnologie, che possono anche essere costose da acquistare e implementare.

Il grafico qui sotto mostra uno scenario ipotetico dei potenziali costi e profitti durante il ciclo di vita dell'automazione, dalla selezione e implementazione alla manutenzione e ottimizzazione. I costi iniziali hanno un impatto negativo sulla redditività; tuttavia, questo cambia nel tempo man mano che l'automazione viene adottata e ottimizzata.

Questo post non si concentra esclusivamente sul componente principale dell'Industria 4.0, l'automazione industriale, perché qualsiasi tipo di automazione può contribuire al successo di un'azienda.

Diamo un'occhiata a vari tipi di automazione e ai loro vantaggi o svantaggi.

Automazione tradizionale

Le forme primarie di automazione esistono da millenni, ma la Prima Rivoluzione Industriale ha reso possibile automatizzare le operazioni su larga scala. Come descritto nel mio precedente articolo mensile, la Seconda Rivoluzione Industriale e la Terza Rivoluzione Industriale hanno creato le condizioni giuste per un'espansione globale alimentata dalla tecnologia. Man mano che le aziende espandevano le loro operazioni, hanno iniziato a utilizzare software, e successivamente internet, per aumentare la produttività e monitorare efficacemente i costi e i ricavi.

Il software è onnipresente ma richiede più del minimo coinvolgimento umano

Se usi software aziendali, probabilmente hai notato che richiedono inserimento dati, configurazione e manutenzione. Queste possono essere attività molto dispendiose in termini di tempo, specialmente per software sofisticati come i sistemi ERP. Sebbene il passaggio al cloud abbia reso la manutenzione più gestibile, rimangono altre sfide. Un nuovo problema portato dalla consumerizzazione del software è la tendenza "porta il tuo software", nota anche come IT ombra. Di conseguenza, gli utenti possono utilizzare software non formalmente acquisiti, implementati e mantenuti dal loro datore di lavoro. Tali strumenti potrebbero aiutare i dipendenti con le attività quotidiane, tuttavia, questi strumenti potrebbero portare sfide, come l'incapacità di integrare questi strumenti con altri software aziendali. La privacy e la sicurezza sono un altro problema poiché le aziende hanno poco o nessun controllo su questi strumenti.

Il principale vantaggio del software aziendale è che ci sono prodotti e soluzioni per praticamente qualsiasi esigenza aziendale. Questo può includere contabilità, risorse umane, vendite, marketing, approvvigionamento, gestione dell'inventario e persino produzione di prodotti.

Controllo numerico computerizzato (CNC) e controllore logico programmabile (PLC)

Man mano che le attrezzature diventavano più sofisticate, le aziende cercavano modi per controllarle con un intervento umano limitato. Alcune aziende hanno sfruttato i sensori sul piano di produzione per monitorare l'uso delle attrezzature e importanti caratteristiche ambientali come temperatura e umidità. I fornitori di beni fissi hanno creato software che analizzano le informazioni raccolte da questi sensori per identificare potenziali problemi prima che peggiorino, come il surriscaldamento. Queste soluzioni sono state chiamate software di controllo e acquisizione dati (SCADA) e vengono utilizzate per monitorare i dati delle attrezzature in tempo reale. Gli strumenti SCADA possono tradurre le istruzioni di lavoro in linguaggio macchina affinché i beni fissi funzionino come dovrebbero.

Tuttavia, ci sono alcuni svantaggi in questi strumenti. Il software SCADA di solito richiede hardware specifico come il controllore logico programmabile (PLC), che sono computer rinforzati per l'uso industriale, per funzionare correttamente. SCADA e PLC possono essere difficili da implementare e mantenere in più strutture. Inoltre, questi strumenti sono compatibili solo con beni fissi sofisticati, che sono generalmente proibitivi in termini di costi.

Nuovi tipi di automazione

I nuovi progressi tecnologici, tra cui la stampa 3D e i robot autonomi, non sono diversi da quelli tradizionali solo perché sono nuovi. Un'altra differenza fondamentale è che possono completare operazioni senza intervento umano. Il loro scopo non è sostituire i dipendenti ma automatizzare compiti banali e ripetitivi in modo che le persone possano concentrarsi su compiti complessi. Questo è affascinante poiché Peter Drucker, uno dei padri della gestione moderna, lo aveva previsto negli anni '90 quando coniò il termine "lavoratore della conoscenza". Il suo saggio del 1992 La nuova società delle organizzazioni suggeriva che "la conoscenza è la risorsa primaria per gli individui e per l'economia nel suo complesso." Predisse che "questa trasformazione non sarà completata fino al 2010 o 2020."

I nuovi tipi di automazione descritti di seguito aiutano i dipendenti a concentrarsi sul lavoro di conoscenza automatizzando i compiti ripetitivi. La maggior parte di essi non è ancora diffusa, principalmente a causa dei loro costi e di altre limitazioni, ma stanno già sconvolgendo molti settori industriali, tra cui la produzione e la logistica.

Bot e software di automazione dei processi robotici (RPA)

Un bot è un pezzo di software programmato per eseguire compiti automaticamente. A differenza del software aziendale che copre più operazioni, i bot vengono utilizzati per compiti molto specifici, tra cui trasferimenti di file o fornire risposte semplici a domande di base. Recentemente ho interagito con un bot creato da una catena di farmacie. Mentre il bot poteva fornire molte informazioni sui farmaci, l'indirizzo della farmacia e altre informazioni generiche, non era in grado di dirmi perché la prescrizione fosse in ritardo. Alcuni bot sono più intelligenti di altri, ma il loro scopo principale è eseguire compiti ripetitivi che sono semplici e diretti.

Ho esaminato le recensioni su G2 per il software di automazione dei processi robotici (RPA) per vedere come le aziende utilizzano i bot. La nuvola di parole qui sotto riassume gli usi più importanti dei bot. I benefici più comuni erano la riduzione del tempo, una migliore efficienza lavorativa, la sostituzione di Excel e un minore coinvolgimento umano. Quando si tratta di utilizzare i bot per esigenze aziendali specifiche, i più menzionati erano email, progetti e finanza. Non c'era menzione di operazioni di produzione eseguite dai bot e solo pochi riferimenti a inventario e catena di approvvigionamento.

I bot sono relativamente facili da adottare. Tuttavia, non hanno tassi di adozione più elevati poiché non sono utilizzabili per tutti i dipartimenti di un'azienda, almeno non ancora. Le aziende possono creare bot personalizzati per le loro esigenze specifiche, ma questo di solito richiede un investimento maggiore in software RPA e personale qualificato.

Stampa 3D o fai-da-te per la produzione leggera

La produzione additiva (un nome elegante per la stampa 3D) consente alle aziende di creare rapidamente oggetti e prodotti che possono essere venduti o utilizzati come componenti e parti. La stampa 3D richiede un investimento significativo in hardware (la stampante) e materiali utilizzati per la stampa. C'è anche software di stampa 3D, che potrebbe essere fornito con la stampante o separatamente. Un'altra sfida della stampa 3D è adattare i modelli 3D al software di stampa 3D. È necessario un modello 3D dell'oggetto prima che venga stampato. Di solito, questo può essere creato con software di progettazione assistita da computer. Le aziende potrebbero utilizzare software di librerie CAD per evitare costi iniziali. Questo consente agli utenti di trovare migliaia di modelli 3D che possono essere facilmente scaricati e modificati, senza avere la conoscenza approfondita per costruirli da zero.

Mentre le stampanti 3D fanno notizia per la loro capacità di creare piccole case e una barca di 25 piedi e 5.000 libbre, questo tipo di tecnologia viene principalmente utilizzato per creare piccole parti. Un altro svantaggio della stampa 3D è che non può stampare strumenti o attrezzature che hanno parti mobili, come i motori. Teoricamente, tutte le parti di un motore possono essere stampate separatamente, quindi assemblate. Tuttavia, in pratica, la maggior parte dei materiali di stampa 3D non è abbastanza robusta per creare parti di motore resistenti.

Internet delle cose (IoT) e IoT industriale

Internet delle cose (IoT) è un sistema che connette dispositivi di tutti i tipi utilizzando internet. Questo include telefoni, macchine e beni più sofisticati. Quando combinato con tecnologie come GPS o RFID, le reti IoT possono essere utilizzate per tracciare persone, veicoli e persino animali. Le applicazioni IoT spesso si estendono a diverse operazioni aziendali come produzione e manutenzione, vendite, servizi sul campo e catena di approvvigionamento.

Simile al controllo numerico computerizzato (CNC), l'IoT richiede hardware e reti fisiche, che vengono mantenute utilizzando piattaforme IoT. Ci sono prodotti software per la gestione dei dispositivi, lo sviluppo di applicazioni IoT o l'analisi IoT. Questi prodotti non sono sempre strettamente integrati, il che rende difficile per le aziende adottare l'IoT.

Un notevole svantaggio dell'IoT è il fatto che richiede reti complesse per scambiare dati tra dispositivi. Dispositivi di base come gli smartphone possono utilizzare connessioni internet Wi-Fi, ma attrezzature sofisticate richiedono sensori e reti personalizzate che richiedono manutenzione e consumano molta energia. L'IoT potrebbe aver bisogno di una rete dedicata. Questo è in parte il motivo per cui i carrier di telecomunicazioni hanno recentemente iniziato a fornire reti a bassa potenza e banda stretta per l'IoT.

I robot possono essere intelligenti, ma non sempre sono intelligenti

I robot sono stati utilizzati nei settori industriali come la produzione per decenni. La caratteristica principale dei robot era che potevano eseguire operazioni complesse, ma non potevano apprendere. Senza fornire ai robot istruzioni e dati chiari, semplicemente non potevano operare.

I robot autonomi utilizzano l'intelligenza artificiale e l'apprendimento automatico per adattarsi al loro ambiente. Ad esempio, i robot di magazzino possono evitare persone e altri oggetti in movimento. Nella produzione, i robot intelligenti possono smettere di eseguire compiti specifici quando rilevano una persona nelle loro vicinanze. Alcuni robot possono mantenersi da soli—non completamente ma cose semplici come trovare e collegarsi a una stazione di ricarica.

Come mostrato di seguito, il mercato dei robot industriali è destinato a crescere significativamente nel breve termine.

Fonte: Federazione Internazionale di Robotica

Per ora, i robot sono ancora costosi e la maggior parte delle aziende non può permettersi di investire in robot autonomi. Vale la pena menzionare che l'ambiente fisico in cui i robot funzionano può avere un impatto sulla loro efficienza. Questo significa che l'infrastruttura industriale come magazzini e impianti di produzione potrebbe anche dover essere migliorata.

Automazione completa e Industria 4.0

L'automazione completa è molto rara e ci sono solo pochi esempi di magazzini e fabbriche completamente automatizzati:

• Il primo magazzino "senza umani" al mondo è stato aperto a Shanghai nel giugno 2018 e utilizza 20 robot per una superficie di 40.000 metri quadrati. Non è al 100% senza umani perché richiede ancora cinque persone per mantenere le macchine. Per confronto, un magazzino di queste dimensioni impiega tipicamente 500 dipendenti.
• Le strutture di produzione "a luci spente" (o "scure") si affidano a robot che possono lavorare al buio. Il principale vantaggio è che i robot possono lavorare 24 ore al giorno ed essere più efficienti degli umani. Un ottimo esempio di produzione a luci spente è Fanuc, un'azienda giapponese dove i robot costruiscono altri robot.

Sebbene l'automazione completa sia ancora nelle sue fasi iniziali di sviluppo, si prevede che accelererà. L'automazione completa fornirà significativi benefici alle aziende, come:

• Grazie alla superiore precisione dei robot e alla loro disponibilità illimitata, le aziende sperimenteranno un aumento della produttività e dell'efficienza.
• Questa tecnologia migliorerà la sicurezza per i dipendenti, che saranno meno coinvolti in lavori pericolosi, e per i consumatori, che beneficeranno di una migliore qualità del prodotto.
• L'automazione completa significa tempi di commercializzazione più brevi e personalizzazione del prodotto più facile, poiché i robot si adattano più rapidamente a nuove istruzioni di lavoro rispetto agli umani.

Nonostante tutte le tecnologie intelligenti disponibili oggi, raggiungere l'automazione completa richiederà decenni. Pensa ai robot autonomi come a dei bambini: possono apprendere, ma le loro prestazioni future dipendono da cosa e come li istruiamo. Proprio come i bambini, i robot hanno bisogno di più che informazioni; hanno bisogno di comprendere la logica dietro ciò che fanno.

Come menzionato in un documento di ricerca su Tendenze future nell'automazione dei processi, "Una questione chiave nell'ingegneria del controllo è l'applicazione a sistemi altamente complessi: il collegamento di sistemi eterogenei complicati e grandi in cui sono coinvolte diverse discipline e sono disponibili o devono essere scoperte diversi tipi di informazioni."

Sebbene questo rapporto sia stato pubblicato nel 2007, penso che la sua conclusione sia ancora valida oggi.