La rivoluzione digitale della manifattura

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LA RIVOLUZIONE DIGITALE DELLA MANIFATTURA: NUOVE TECNOLOGIE PER NUOVI SISTEMI DI FARE IMPRESA Massimo Zanardini LA RIVOLUZIONE DIGITALE DELLA MANIFATTURA: NUOVE TECNOLOGIE PER NUOVI SISTEMI DI FARE IMPRESA UNIVERSITÀ DI BRESCIA LABORATORIO SCSM Supply Chain & Service Management

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Le nuove tecnologie a disposizione delle aziende manifatturiere possono abilitare una nuova rivoluzione industriale, di carattere digitale?

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LA RIVOLUZIONE DIGITALE DELLA MANIFATTURA: NUOVE TECNOLOGIE PER NUOVI SISTEMI DI FARE IMPRESA Massimo Zanardini

LA RIVOLUZIONE DIGITALE DELLA MANIFATTURA: NUOVE TECNOLOGIE PER NUOVI SISTEMI DI FARE IMPRESA

UNIVERSITÀ DI BRESCIA LABORATORIO SCSM Supply Chain & Service Management

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LA RIVOLUZIONE DIGITALE DELLA MANIFATTURA: NUOVE TECNOLOGIE PER NUOVI SISTEMI DI FARE IMPRESA

DISCLAIMER

Il documento è stato steso da Andrea Bacchetti e Massimo Zanardini del gruppo di ricerca SCSM (Supply Chain & Service Management) dell’Università di Brescia.

Le informazioni in esso contenute hanno valore solo con il commento orale dell’autore. La proprietà intellettuale del documento appartiene al gruppo di ricerca.

L’utilizzo e la riproduzione di questo materiale sono consentiti solo con il consenso scritto del gruppo di ricerca.

Ogni abuso potrà essere perseguito secondo quanto stabilito dalle vigenti leggi.

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LA RIVOLUZIONE DIGITALE DELLA MANIFATTURA: NUOVE TECNOLOGIE PER NUOVI SISTEMI DI FARE IMPRESA

La prima avvenne con la

sostituzione della fatica dell’uomo attraverso l’uso di macchine (Inghilterra, fine XVIII secolo)

La seconda con l’avvento della produzione di massa (USA, inizio XX secolo)

Che la terza sia in corso e sia quella della MANIFATTURA DIGITALE?

LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE

Fonte: Angus Maddison, “Statistics on world population”, 2008

Third Industrial Revolution now

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DOVE È GIÀ AVVENUTA…

La rivoluzione digitale ha già radicalmente trasformato interi settori di business:

È IN CORSO ANCHE LA RIVOLUZIONE DEL

MANIFATTURIERO

E FORSE NON CE NE STIAMO ACCORGENDO?

FINANZA MEDIA IMAGING

E DOVE (FORSE) È IN CORSO!

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ALLE RADICI DELLA RIVOLUZIONE

SERVIZI

I clienti non vogliono solo acquistare un prodotto, ma vogliono essere seguiti dal produttore durante la vita utile dello stesso definizione di servizi atti a supportare il cliente nell’interazione col prodotto

SOLUZIONE = PRODOTTO+SERVIZIO

VOLUMI

Il mercato domestico post-crisi sarà caratterizzato da una domanda stagnante.

Per sopravvivere le aziende dovranno intraprendere percorsi di internazionalizzazione.

VOLUMI RIDOTTI

PERSONALIZZAZIONE

La domanda tenderà ad essere sempre più personalizzata, e quindi frammentata, in cui la gamma prodotto sarà sempre più elevata. Le aziende dovranno muoversi da produzioni di massa, verso produzioni customizzate.

MASS CUSTOMIZATION

TRASVERSALITÀ & RAPIDITÀ & FLESSIBILITÀ

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IL RUOLO DELLE TECNOLOGIE DIGITALI

Connettività h24 Intelligenza diffusa

Socializzazione Flessibilità

Sostenibilità

FATTORE ABILITANTE ALLA CAPACITÀ DI INNOVARE DELLE IMPRESE

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LE TECNOLOGIE DISRUPTIVE

Additive manufacturing

Augmented Reality

Artificial intelligence &

Robotics

Nanotechnologies & Advanced

Materials

Internet of things

Social Manufacturing

Virtual Reality

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LA STAMPA 3D: DI COSA STIAMO PARLANDO

3D PRINTING

ADDITIVE MANUFACTURING

ADDITIVE FABRICATION

Definizione

Tecnologia brevettata nel 1980 da Chuck Hull, presidente di 3D Systems, maggiore produttore di questi dispositivi. Processo di unione di materiale per realizzare oggetti partendo da modelli virtuali 3D, solitamente depositando strati di materiale l’uno sull’altro. Processo opposto ai metodi di produzione sottrattivi.

Wohlers Associates

FREEFORM FABRICATION

“Making things with a 3D printer changes the rules of Manufacturing’’

The Economist

PROTOTIPAZIONE RAPIDA

Applicazioni

PARTI DI RICAMBIO

COMPONENTI FINITI

Additive manufact

uring

Augmented Reality

Artificial intelligen

ce & Robotics

Nanotechnologies

& Advanced Materials

Internet of things

Social Manufact

uring

Virtual Reality

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PROTOTIPAZIONE RAPIDA

• Case history: FORD

Opportunità

• Realizzare prodotti unici allo stesso costo di prodotti standard (in serie)

• Realizzare forme e geometrie non possibili con tecnologie tradizionali

Risultati operativi

• Riduzione dei tempi di progettazione

• Riduzione dei tempi di prototipazione e prima serie

• Riduzione del costo di progettazione & prototipazione

The main benefit of implementing these new technologies lies in the ease of passing from design to production, avoiding intermediate steps such as tool creation […] enabling the manufacture of low-volume products and increased design flexibility.

Hague et al. 2003

Additive manufact

uring

Augmented Reality

Artificial intelligen

ce & Robotics

Nanotechnologies

& Advanced Materials

Internet of things

Social Manufact

uring

Virtual Reality

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COMPONENTI FINITI

• Case history: GE AVIATION

Opportunità

• Realizzare forme e geometrie non possibili con tecnologie tradizionali

• Realizzare prodotti finiti senza giunture e saldature (direttamente l’assieme in un unico step)

• Realizzare prodotti finiti impiegabili in esercizio

Risultati operativi

• Riduzione del lead time di produzione

• Riduzione del time to market

• Riduzione del costo diretto dei materiali

• Aumento delle prestazioni di durevolezza e conformità

In effect, AM technologies could change the paradigm for manufacturing, moving away from mass production in factories and high costs, to mass customization and distributed manufacture

White and Lynskey 2012

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Augmented Reality

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& Advanced Materials

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Social Manufact

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Virtual Reality

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PARTI DI RICAMBIO

Opportunità

• Acquisizione del modello 3D dell’oggetto

• Vendita del modello 3D invece del prodotto fisico

• Possibilità di produrre in loco i pezzi di ricambio

Risultati operativi

• Riduzione o annullamento delle scorte lungo la filiera

• Modifica della configurazione della supply chain

• LT = LTPROD + LT TRASP

• Case history: NASA

The potential supply chain benefits in terms of simultaneously improved service and reduced inventory makes the distributed deployment of AM very interesting for spare parts supply.

Holmström et al. 2010

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& Advanced Materials

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Social Manufact

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Virtual Reality

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STATO DELL’ARTE DEL MERCATO

Numero di dispositivi professionali* venduti

*attrezzature con prezzo di vendita superiore a 5.000 $.

Trend positivo (quasi esponenziale), ma su numeri (ad oggi) ancora limitati

Installazioni nel mondo

- 38% delle installazioni totali è negli USA

- In Europa si trova il 25% delle applicazioni industriali

- L’Italia è tra i paesi europei più attivi

Fonte: Wohlers Report 2012 & 2013

Altri 12%

USA 38%

TURCHIA 1%

CANADA 2%

GERMANIA 10%

FRANCIA 3%

SVEZIA 1%

UK 4%

ITALY 4%

SPAGNA 1%

GIAPPONE 10%

KOREA 2%

CINA 9%

TAIWAN 2%

RUSSIA 1%

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& Advanced Materials

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Social Manufact

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IMPATTO (POTENZIALE) SULLA MANIFATTURA

% di componenti di prodotto finito realizzabili con la tecnologia dell’additive manufacturing

OGGI La quota parte di prodotto finito realizzabile tramite Additive Manufacturing è del

28% del totale

2016 La quota parte di componenti realizzabili con stampanti 3D sarà superiore al 40%

Fonte: Wohlers Report 2013

“3D printing could become an increasingly common approach for highly complex, low-volume, highly customizable parts. We estimate that 3D printing could generate $100 to $200 billion in economic impact per year by 2025”

McKinsey, 2013

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CICLO DI VITA DELLE TECNOLOGIE EMERGENTI Posizionamento dell’additive manufacturing nel 2012

• L’Additive Manufacturing si trovava sul picco del ciclo di evoluzione delle tecnologie emergenti

• Argomento “di moda”, con ampi spazi sui media

• Periodo di maturazione della tecnologia: 5-10 anni

Fonte: Gartner Inc.'s 2013-2014 Hype Cycle

for Emerging Technologies

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LA RIVOLUZIONE DIGITALE DELLA MANIFATTURA: NUOVE TECNOLOGIE PER NUOVI SISTEMI DI FARE IMPRESA

CICLO DI VITA DELLE TECNOLOGIE EMERGENTI Posizionamento dell’additive manufacturing nel 2013

• Le soluzioni tecnologiche professionali hanno subito una significativa accelerazione del processo di maturazione

• Si prevede una piena maturazione nei prossimi 2-5 anni

Fonte: Gartner Inc.'s 2013-2014 Hype Cycle

for Emerging Technologies

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LA RIVOLUZIONE DIGITALE DELLA MANIFATTURA: NUOVE TECNOLOGIE PER NUOVI SISTEMI DI FARE IMPRESA

BENEFICI & LIMITI (ATTUALI)

DIMENSIONE & VELOCITÀ DI STAMPA

Limite dimensionale dei pezzi da realizzare in funzione della dimensione della stampante (e della velocità di stampa)

COSTO

Elevato costo dei materiali e delle

stampanti

MIX DI MATERIALI

Limitate possibilità di utilizzare differenti materiali nello stesso processo di stampaggio

STABILITÀ & FINITURA

Mancata adesione del materiale negli strati inferiori (instabilità) e ridotta finitura superficiale

“People often overestimate what will happen in the next two years and underestimate what will happen in ten”

Bill Gates

Realizzare forme e geometrie non possibili con tecnologie tradizionali

Realizzare prodotti unici allo stesso costo di

prodotti standard in serie

Realizzare direttamente prodotti finiti senza operazioni di finitura

Vendita del modello 3D invece del prodotto fisico

Riduzione del materiale di scarto / materia prima in input

Riduzione dei consumi: processo additivo meno energivoro rispetto alle tecniche tradizionali

VS

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INTERNET OF THINGS: IL CASO ROLLS-ROYCE

I dati sul funzionamento (prestazioni e condizioni) dei motori

sono rilevati da sensori e inviati in tempo reale via satellite al

centro operativo R-R in cui vengono elaborati con algoritmi

avanzati che producono report contenenti segnalazioni poi

interpretate dagli ingegneri R-R

Livello operativo

Livello strategico

• Introduzione di un business model innovativo:

dalla vendita del motore alla vendita delle

ore di utilizzo

• Shift dei rischi operativi verso il produttore (a

beneficio di chi utilizza)

• Ottimizzazione scheduling intervento

• Riduzione del MTTR / MTBF

• Efficacia/efficienza diagnosi

• Strategia: aumentare il valore al cliente attraverso servizi innovativi abilitati dalla tecnologia (Total care)

• Abilitatori: capacità auto-diagnosi e interconnessione del prodotto

• Risultati: stabilizzazione del cash-flow, crescita dei profitti

Portafoglio Fatturato Utile lordo

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DALLE ALTRE TECNOLOGIE… R

eal

tà A

um

en

tata

•Utilizzo di device indossabili per la sovrapposizione di immagini elaborate al computer alla visione reale

•Logistica – Manutenzione

•BMW - AUDI - MITSUBISHI In

telli

gen

za A

rtif

icia

le

•Realizzazione di robot e macchine più sofisticate e avanzate in grado di comunicare con l’uomo in modo diretto e naturale, con tempi di programmazione ridotti e di apprendere dal mondo circostante

•GOOGLE CAR

Soci

al M

anu

fact

uri

ng •Possibilità di

estendere la capacità di progettazione / realizzazione del prodotto fisico verso la rete, in modo da essere più rapidi ed efficienti per la piccola produzione

•STARBUCKS

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UN CAMBIO DI PARADIGMA?

“Una qualsiasi PMI può in teoria produrre (stampare) componenti di prodotti complessi e assemblarli, azzerando (o quasi) gli investimenti in macchinari… di fatto godendo delle stesse possibilità di una grande impresa”

J. Rifkin, 2013

“As mass production has migrated to developing countries, European and US companies are forced to rapidly switch towards low volume production of more innovative, customised and sustainable products with high added value”

Mellor et al, IJPE, 2013

Page 20: La rivoluzione digitale della manifattura

LA RIVOLUZIONE DIGITALE DELLA MANIFATTURA: NUOVE TECNOLOGIE PER NUOVI SISTEMI DI FARE IMPRESA

ED IN TERMINI DI OCCUPAZIONE?

• La manifattura sta perdendo occupati a favore dell’emergente settore dei servizi (servitizzazione)

• Tale trend non potrà che intensificarsi

alla luce della digitalizzazione in essere

• Parte della forza lavoro persa dal

settore manifatturiero a causa della (sempre) maggiore automazione dei processi, potrà essere ragionevolmente assorbita dal mondo dei servizi, che però richiede competenze diverse, tendenzialmente da costruire

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LA RIVOLUZIONE DIGITALE DELLA MANIFATTURA: NUOVE TECNOLOGIE PER NUOVI SISTEMI DI FARE IMPRESA

PRODUTTIVITÀ vs OCCUPAZIONE

• Il sempre maggiore ricorso all’automazione industriale ha di fatto ha scavato un solco tra produttività e livello di occupazione

• Nel medio lungo periodo è

però lecito aspettarsi una riconfigurazione dell’occupazione, con nuovi posti di lavoro (di più alto livello), anche alla luce della spirale positiva sperabilmente generata

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LA RIVOLUZIONE DIGITALE DELLA MANIFATTURA: NUOVE TECNOLOGIE PER NUOVI SISTEMI DI FARE IMPRESA

una ricerca di

CENTRO DI RICERCA SCSM

c/o UNIVERSITÀ DI BRESCIA

THE DIGITAL MANUFACTURING REVOLUTION

Con il patrocinio di

Main sponsor

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QUESTIONARIO ON LINE

Informazioni anagrafiche

•Informazioni sull’azienda

• Informazioni sul referente aziendale della ricerca

Interesse verso tecnologia

• Informazioni sul rispondente della singola sezione tecnologica

• Interesse dell’azienda verso la tecnologia in esame

•Aspettative verso la tecnologia e fattori inibenti

Progetti in corso / svolti

•Descrizione progetti pianificati/in corso/svolti

•Aree impattate e coinvolte

•Principali risultati ottenuti rispetto alle aspettative

• Investimento sostenuto

x ogni tecnologia

Maggiori informazioni:

http://eepurl.com/QAm-H

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GRAZIE PER L’ATTENZIONE!

Ing. Massimo Zanardini Università di Brescia

(030) 6595.217

[email protected]