Competere nel contesto dell’Industry 4.0: La Fabbrica Intelligente secondo sedApta

Quattro sono le rivoluzioni tecnologiche che, nel corso della storia, hanno modellato l’industria manifatturiera fino a definire il contesto in cui oggi si trovano a competere le aziende del settore. Le prime tre rivoluzioni hanno determinato lo sviluppo di sistemi economici basati su di una produzione industriale di massa, caratterizzati da un mercato prettamente “product driven”.

Oggi le aziende si trovano invece ad operare e competere in quello che è il contesto della quarta Rivoluzione Industriale, definita anche come Industry 4.0, caratterizzato da un mercato ora fortemente “demand driven”. Punto chiave di questa più recente rivoluzione è rappresentato dalla necessità di creare “[...] sistemi di fabbrica pienamente integrati e collaborativi che rispondono in tempo reale per andare incontro ai cambiamenti della domanda ed allo stato della fabbrica, della rete di fornitura ed alle necessità del cliente...”, ovvero da “Fabbriche Intelligenti” come dalla definizione data dall’Istituto Nazionale delle Tecnologie Standard (NIST).

Creare una Fabbrica Intelligente significa adottare un’infrastruttura aperta ed interconnessa, che consenta di gestire e monitorare i processi aziendali in tempo reale e di supportare la definizione e l’implementazione di soluzioni orchestrate che rispondano alle esigenze dell’azienda nel modo giusto e al momento giusto, così da creare un reale valore aggiunto ottimizzando i processi e soddisfacendo al contempo le esigenze del mercato.

Gli strumenti che possono essere impiegati nella creazione di questi sistemi intelligenti sono molteplici, e nascono per rispondere all’insieme di esigenze che le aziende operanti nel contesto competitivo dell’Industry 4.0 sono chiamate ad affrontare oggi.

In particolare, alcuni elementi (Smart Manufacturing Technologies) che possono semplificare il processo di trasformazione da semplice fabbrica a “fabbrica intelligente” sono:

• microprocessori che consentono di lavorare attraverso dispositivi mobili ovunque ed in qualsiasi momento;
• tecnologia cloud, che consente di accedere ad una quantità pressoché illimitata di dati e di elaborarli da qualsiasi dispositivo client;
• sistemi di controllo di ultima generazione, applicazioni software e sensori (IoT) che, combinati e adeguatamente orchestrati, possono essere usati per rilevare informazioni in real time e tracciare uno svariato numero di attività diverse, quali ad esempio il numero di prodotti che transitano su una certa linea produttiva o il numero di ore impiegato da un macchinario per svolgere un determinato ordine.
• standard di integrazione, che garantiscono la possibilità di integrare strumenti e tecnologie diverse, facilitando ed ottimizzando i processi di scambio e raccolta delle informazioni.

L’impiego di strumenti quali quelli citati non è però sufficiente a rendere una fabbrica “intelligente”. L’integrazione e l’orchestrazione di queste tecnologie abilitanti nel contesto dei diversi processi aziendali diventa quindi il punto chiave per le aziende che vogliono creare fabbriche dotate di una “intelligenza” di sistema che ne garantisca la capacità di prendere decisioni immediate, coinvolgendo i giusti stakeholder, e basate su dati affidabili e contestuali.

Le Smart Manufacturing Technologies trovano applicazione praticamente in tutti i processi di un’azienda industriale e manifatturiera; per inquadrare meglio il discorso, tuttavia, è utile ricorrere ad uno schema articolato in tre aree:

• Process Orchestration: si riferisce all’ottimizzazione dei flussi e processi aziendali, siano essi legati allo sviluppo di un nuovo prodotto, alla gestione del ciclo di vita o dei diversi fornitori da coinvolgere.
• Smart Supply Chain: include la pianificazione dei flussi fisici e finanziari nel sistema logistico-produttivo allargato, guidata da logiche “assembly & configure to order”.
• Smart Factory: include i processi che rappresentano il cuore della manifattura: produzione, logistica interna, manutenzione e qualità

Orchestrare significa quindi integrare e gestire queste tecnologie all’interno di un sistema che garantisca un’ottimizzazione trasversale di tutte le attività dell’azienda, sia in termini di Sales & Operation Planning, sia in termini di attività a livello Shop Floor, al fine di soddisfare le esigenze di una supply chain e di un mercato entrambi strettamente “demand driven”.

Come la suite sedApta si posiziona nel contesto delle smart factories

La suite sedApta (che nasce da oltre 30anni di esperienza industriale dei prodotti Nicim) è stata studiata e sviluppata per essere un insieme integrato e orchestrato di moduli che operano insieme al fine di ottimizzare i processi lungo l’intera supply chain, partendo da un’accurata pianificazione strategica e tattica per poi migliorare la schedulazione di dettaglio sulla base della disponibilità delle risorse all’interno della fabbrica stessa. Nell’ecosistema moderno più le aziende sono in grado di interconnettere e far cooperare le proprie risorse (impianti, dipartimenti, persone, informazioni) e i propri strumenti di ottimizzazione, più saranno capaci di ottenere vantaggi competitivi importanti e sostenibili.

Figura: La sedApta Suite

La Suite SedApta propone diversi prodotti per la gestione dei processi di S&OP e per la sincronizzazione delle attività di impianto. Tutti i moduli offerti sono inoltre supportati dall’innovativo ecosistema O.S.A. per l’orchestrazione dei processi, il supporto alla “work force” e l’analisi delle performance.

Sales and Operation Planning

Le attività di Sales and Operation Planning (S&OP) sono gestite da diversi moduli della SedApta Suite, la quale permette una pianificazione della domanda realistica (Demand Management), grazie all’analisi di diversi set di indicatori aziendali generati attraverso la simulazione di diversi scenari di domanda per determinarne l’impatto sulla catena di fornitura.

I moduli della Suite sedApta forniscono la possibilità di coinvolgere la forza vendita in questo studio previsionale (Sales Managers, Area Managers) garantendo così il raggiungimento di un forecast di vendita consensuale che tenga conto delle esigenze delle singole aree di vendita.

Una volta raggiunto questo forecast consensuale, grazie all’orchestrazione dei flussi, la Pianificazione (Resource & Supply Planning) può essere quindi eseguita su distinte e cicli reali a valle di una pre-allocazione automatica dei materiali sui diversi impianti in base alla domanda finale, permettendo l’utilizzo di logiche “pull”.

Gestire i processi di pianificazione basandosi su un modello che tiene in considerazione la domanda e le esigenze di ogni singolo mercato locale, permette di ridurre drasticamente le scorte di sicurezza e di ottimizzare le logiche di approvvigionamento, generando benefici in termini di efficienza e di riduzione dei costi (ad oggi i problemi sui livelli di stock e rotazioni merci restano altissimi senza l’implementazione di logiche “pull”).

Figura. Un sistema orchestrato: dalla pianificazione strategica all’ottimizzazione delle attività produttive

Il processo di pianificazione delle risorse permette di stimare ed allocare le risorse necessarie alle attività di produzione, tenendo conto dei rispettivi vincoli, siano essi fisici, logistici, finanziari o di produzione. Alla fine del processo le informazioni derivanti dal processo di pianificazione vengono distribuite (sempre grazie al sistema di orchestrazione) ai diversi responsabili finanziari, di vendita, di produzione e di logistica.

In aggiunta a queste importanti funzionalità, i componenti della Suite sedApta consentono anche di aggiornare automaticamente il sistema gestionale (ERP) per la rielaborazione degli ordini precedentemente rilasciati e dei nuovi ordini pianificati tramite l’MRP.

Una volta rilasciati dal sistema ERP, gli ordini vengono inviati alla soluzione Inventory Planning della Suite sedApta per elaborare una o più simulazioni a capacità finita: ogni scenario simulativo prevede, per ogni lotto di produzione, l’assegnazione automatica di uno specifico macchinario sulla base dei vincoli di disponibilità dello stesso. Funzioni di forzatura manuale consentono poi ai responsabili d’impianto di gestire eccezioni e necessità specifiche.

Plant Synchronization

A valle dell’ottimizzazione dei processi di pianificazione strategica i componenti Plant Synchronization della Suite sedApta offrono all’azienda il supporto necessario per ottimizzare i processi a livello di fabbrica e shop floor.

Il processo d schedulazione e monitoraggio si concentra principalmente sulla conciliazione tra gli obiettivi di acquisto e produzione di medio periodo e l’ottimizzazione delle sequenze di breve periodi all’interno di ogni reparto produttivo. Ogni giorno il responsabile della pianificazione dell’impianto aggiorna il piano di produzione considerando nuovi ordini di lavoro in entrata e lo stato di produzione in ogni reparto; il sistema Factory Scheduler aiuta l’attività dando al pianificatore uno strumento flessibile basato su un modello dettagliato dell’impianto di produzione, che tenga conto dei processi, delle risorse, dei calendari, e delle regole tipiche di ogni mercato / impianto

Le attività di ottimizzazione della produzione a livello Shop Floor sono possibili solo grazie ad un monitoraggio costante delle attività di fabbrica. Il componente Shop Floor Monitoring della Suite sedApta permette di fare ciò attraverso un costante monitoraggio delle linee produttive e alla generazione di set di KPI riguardanti produttività, saturazione dei macchinari, allarmi in tempo reale sui fermi macchina, scarti, movimentazione dei materiali ed eventi di manutenzione.

In questo frangente si inserisce l’insieme di tecnologie eterogenee che prende il nome di Smart Manufacturing Technologies (IIOT, Advanced Automation, Advanced HMI e Additive Manufacturing), le quali possono essere integrate allo strumento di Shop Floor Monitoring grazie a un fondamentale tratto comune: quello di abilitare una forte interconnessione tra le risorse utilizzate nei processi operativi. I dati raccolti grazie anche a questi strumenti e alla loro integrazione con il componente Shop Floor Monitoring permettono, una volta analizzati e rielaborati, di migliorare la capacità produttiva e l’efficienza dell’impianto, nonché di connettere logicamente la fabbrica al resto del sistema logistico/produttivo e ai suoi clienti.