DIGITAL TRANSFORMATION INTEGRAZIONE TECNOLOGICA: LA “NUOVA” SFIDA PER L’AUTOMAZIONE/TECHNOLOGICAL INTEGRATION: THE “NEW” CHALLENGE FOR AUTOMATION Giambattista Gruosso

INTEGRAZIONE TECNOLOGICA: LA “NUOVA” SFIDA PER L’AUTOMAZIONE

Non sono tanto la tecnologie digitali in sé a guidare la trasformazione, piuttosto la loro integrazione dentro scenari complessi. In particolare il concetto di “gemello digitale” è uno dei cardini dell’integrazione: un sosia in cui operare in modo virtuale, potenziando nuove opportunità.

Giambattista Gruosso (*)

In questi anni si è parlato molto di tecnologie abilitanti per la trasformazione digitale delle imprese focalizzandosi su singoli domini tecnologici. Oggi, alla luce delle esperienze fatte dalle aziende italiane, si è sempre più propensi a parlare di Integrazioni abilitanti, dove il focus è posto su come le tecnologie interagiscono tra di loro dando origine a nuovi modi di uso. Cerchiamo di capovolgere il punto di vista: non più sperimentare tecnologie per capire cosa queste possano portare nei prodotti e nei processi, ma definire lo scenario che si vuole implementare e quali sono gli attori tecnologici principali. Integrazione è la parola chiave: integrazione di tecnologie all’interno di contesti complessi, integrazione tra uomo e macchina, integrazione tra uomini all’interno di contesti di fabbrica, soprattutto integrazione delle tecnologie informatiche e a partire dalle tecnologie informatiche. Lo stesso modo di progettare i prodotti ed i processi, necessità un cambio di mentalità. Bi-

sogna rendere processi e prodotti in grado di interagire tra di loro non solo relativamente alle fasi della loro produzione ma in tutte le funzioni aziendali. E non solo vanno integrati tra di loro uomini e processi che vengono da diversi contesti produttivi.

Fig.1 Integrazione tra tecnologie: una vista basata sulle piattaforme.

Ma come tutto questo può avvenire? Intanto è necessario definire una strategia di insieme che aiuti a pianificare gli attori, le relazioni e le tecnologie che devono essere implementate. In questo ci sono di aiuto il più delle volte le piattaforme, cioè degli ecosistemi costituiti da software, hardware, applicazioni e servizi in grado di essere scalabili e configurabili a seconda delle esigenze del progetto che si vuole implementare. Uno dei vantaggi principali di queste architetture è la capacità di ridurre il tempo necessario allo sviluppo di una integrazione in ottica industria 4.0. Non ha senso investire energie per partire da zero, conviene invece lavorare per promuoverne alcune piattaforme di riferimento che offrono da un lato dei semilavorati, chiamate applicazioni o middleware, e dall’altro la possibilità di sviluppare porzioni di progetto ad hoc.

Il valore del gemello digitale Un fattore abilitante dell’integrazione è il gemello digitale che deriva dalla digitalizzazione e formalizzazione dei processi interni alle aziende fin dalla fase di definizione delle specifiche fino ad arrivare alla progettazione e produzione, ma non si ferma qui. Il gemello digitale permette di gestire ed analizzare il comportamento dei prodotti e dei processi anche in fasi successive e soprattutto aiuta l’integrazione. Uno degli esempi classici di questa integrazione la si riscontra nel filone della manutenzione predittiva: il gemello digitale viene utilizzato per rappresentare il riferimento del funzionamento di una macchina o di un componente; questo valore viene confrontato con le informazioni misurate in campo e verificato se esiste uno scostamento dai

Integrazione è la parola chiave: integrazione di tecnologie all’interno di contesti complessi, integrazione tra uomo e macchina, integrazione tra uomini all’interno di contesti di fabbrica, soprattutto integrazione delle tecnologie informatiche e a partire dalle tecnologie informatiche.

valori attesi. E non solo le informazioni raccolte possono servire a migliorare il modello stesso ad individuare delle relazioni con altri fenomeni, al fine di prevedere il comportamento del sistema sotto-osservazione. Avere un gemello digitale di un prodotto, di un macchinario o di un processo aiuta a relazionarsi con il committente per comprenderne i reali bisogni e a definire quindi l’architettura che si vuole implementare, a individuare la lista dei materiali alla sua realizzazione e le procedure da mettere in atto, fino ad arrivare alla raccolta dei modi di uso del cliente finale per sviluppare nuove features del prodotto o servizi di manutenzione. In questo modo il gemello digitale parla a funzioni aziendali diverse (commerciale, produzione, vendita, post-vendita) e può essere analizzato in modo diverso a seconda delle esigenze di chi lo utilizza. Il vero punto di forza di un modello realizzato in questo modo è che puoi definire relazioni inaspettate tra le diverse viste e quindi ottenere informazioni utili per i tuoi processi decisionali. Ed è questo il punto chiave dell’integrazione attraverso le tecnologie digitali: creare una sosia in cui operare in modo virtuale, potenziando nuove opportunità. È in questo contenitore che risiedono tutte le informazioni che possono essere condivise e analizzate permettendo alle varie funzioni aziendali di interagire tra loro per finalizzare le attività dell’azienda. I gemelli digitali di diversi processi sono a loro volta abilitanti di nuove interazioni, permettendo la collaborazione con i fornitori ed i clienti. È possibile a pensare a nuovi prodotti o a riconversioni, scambiandosi modelli e prototipando in modo virtuale quello che si vuole realizzare, ma si possono mettere anche in relazione tra di loro i gemelli digitali, andando verso una forma di controllo di alto livello, chiamato multi-agente. Dove ogni elemento (gemello digitale) permette di governare sé stesso, ma nello stesso tempo si relaziona con altri elementi per raggiungere un ottimo di sistema. Si va sempre di più verso i sistemi ciberfisici, che sono proprio uno degli aspetti che più caratterizzano questa stagione dell’Industria 4.0: come stormi di uccelli, tali sistemi sono dotati di una intelligenza collettiva coordinata con le proprie capacità di controllo e volta al raggiungimento di un obiettivo comune, senza nessuna supervisione In altre parole un’integrazione spinta che avviene a livello digitale e che si fonda su un’ossatura di tecnologie hardware e software che vanno dalla robotica al Cloud.

*Prof. Giambattista Gruosso

Politecnico di Milano Responsabile scientifico area tecnica MADE (Competence Center Industria 4.0)

Keywords: Integrazione, Digital Twin, MADE, Prototipazione, Industria 4.0

MADE, centro di competenze tecniche e manageriali, supporta le imprese nel loro percorso di trasformazione digitale verso l’Industria 4.0. Mette a disposizione un ampio panorama di conoscenze, metodi e strumenti sulle tecnologie digitali che spaziano sull’intero ciclo di vita del prodotto: dalla progettazione all’ingegnerizzazione, dalla gestione della produzione alla consegna al cliente fino ad arrivare alla consegna del prodotto e alla gestione del fine ciclo di vita del prodotto.

Link

www.made-cc.eu

TECHNOLOGICAL INTEGRATION: THE “NEW” CHALLENGE FOR AUTOMATION

It is not so much the digital technologies themselves that drive the transformation, but rather their integration into complex scenarios. In particular, the concept of “digital twin” is one of the cornerstones of integration: a double in which to operate in a virtual way, enhancing new opportunities. Giambattista Gruosso (*)

In recent years there has been much talk of enabling technologies for the digital transformation of businesses focusing on individual technological domains. Today, in the light of the experiences made by Italian companies, there is an increasing tendency to talk about Enabling Integration, where the focus is placed on how technologies interact with each other giving rise to new ways of use. Let’s try to turn the point of view upside down: no longer experimenting with technologies to understand what they can bring in products and processes, but defining the scenario you want to implement and what are the main technological actors. Integration is the key word: integration of technologies within complex contexts, integration between man and machine, integration between men within factory contexts, especially integration of information technologies. The same way to design products and processes, need a change of mentality. It is necessary to make processes and products able to interact with each other not only in relation to the phases of their production but in all business functions. And not only they go integrated between them men and processes that come from different productive contexts. But as all this can happen? Meanwhile it is necessary to define a strategy of whole that helps to plan the actors, the relationships and the technologies that must be implemented. In this we are helped most of the time by platforms, i.e. ecosystems made up of software, hardware, applications and services able to be scalable and configurable according to the needs of the project to be implemented. One of the main advantages of these architectures is the ability to reduce the time needed to develop an integration in an industry 4.0 perspective. It makes no sense to invest energy to start from scratch, instead it is better to work to promote some reference platforms that offer on the one hand semi-finished products, called applications or middleware, and on the other hand the possibility to develop ad hoc project portions. But how can all this happen? In the meantime it is necessary to define an overall strategy that helps to plan the actors, relationships and technologies that must be implemented. In this we are helped most of the time by platforms, i.e. ecosystems made up of software, hardware, applications and services that can be scalable and configurable according to the needs of the project to be implemented. One of the main advantages of these architectures is the ability to reduce the time needed to develop an integration in an industry 4.0 perspective. It makes no sense to invest energy to start from scratch, instead it is better to work to promote some reference platforms that offer on the one hand semi-finished products, called applications or middleware, and on the other hand the possibility to develop ad hoc project portions.

The value of the digital twin An enabling factor of integration is the digital twin that comes from the digitalization and formalization of internal processes within companies from the definition of specifications to design and production, but does not stop there. The digital twin allows you to manage and analyze the behavior of products and processes even in later stages and above all helps integration. One of the classic examples of this integration is found in the line of predictive maintenance: the digital twin is used to represent the reference of the operation of a machine or a component; this value is compared with the information measured in the field and verified if there is a deviation from the expected values. And not only the information collected can serve to improve the model itself to identify relationships with other

phenomena, in order to predict the behavior of the system under-observation. To have a digital twin of a product, a machine or a process helps to relate with the customer to understand the real needs and to define the architecture that you want to implement, to identify the list of materials to its realization and the procedures to be put in place, until you get to the collection of ways of use of the end customer to develop new features of the product or maintenance services. In this way the digital twin speaks to different business functions (commercial, production, sales, after-sales) and can be analyzed differently depending on the needs of those who use it. The real strength of a model realized in this way is that you can define unexpected relationships between the different views and then get useful information for your decision-making processes. And this is the key point of integration through digital technologies: to create a double in which to operate in a virtual way, enhancing new opportunities. It is in this container that reside all the information that can be shared and analyzed allowing the various business functions to interact with each other to finalize the activities of the company. The digital twins of different processes are in turn enabling new interactions, allowing collaboration with suppliers and customers. It is possible to think about new products or reconversions, exchanging models and prototyping in a virtual way what you want to realize, but you can also relate the digital twins to each other, going towards a form of high-level control, called multi-agent. Where each element (digital twin) allows to govern itself, but at the same time it relates with other elements to achieve an optimal system. We are moving more and more towards cyberphysical systems, which are just one of the aspects that characterize this season of Industry 4.0: as flocks of birds, such systems are equipped with a collective intelligence coordinated with their own control capabilities and aimed at achieving a common goal, without any supervision. In other words, a push integration that takes place digitally and is based on a framework of hardware and software technologies ranging from robotics to the Cloud.

Keywords: Integration, Digital Twin, MADE, Prototyping, Industry 4.0

MADE, a center of technical and managerial skills, supports companies in their path of digital transformation towards Industry 4.0. It provides a wide range of knowledge, methods and tools on digital technologies spanning the entire product life cycle: from design to engineering, from production management to customer delivery and end-of-life product management www.made-cc.eu

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