la rivoluzione digitale della manifattura: nuove tecnologie per nuovi sistemi di fare impresa
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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
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.
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Ogni abuso potrà essere perseguito secondo quanto stabilito dalle vigenti leggi.
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
LA RIVOLUZIONE DIGITALE DELLA MANIFATTURA: NUOVE TECNOLOGIE PER NUOVI SISTEMI DI FARE IMPRESA
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!
LA RIVOLUZIONE DIGITALE DELLA MANIFATTURA: NUOVE TECNOLOGIE PER NUOVI SISTEMI DI FARE IMPRESA
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
LA RIVOLUZIONE DIGITALE DELLA MANIFATTURA: NUOVE TECNOLOGIE PER NUOVI SISTEMI DI FARE IMPRESA
IL RUOLO DELLE TECNOLOGIE DIGITALI
Connettività h24 Intelligenza diffusa
Socializzazione Flessibilità
Sostenibilità
FATTORE ABILITANTE ALLA CAPACITÀ DI INNOVARE DELLE IMPRESE
LA RIVOLUZIONE DIGITALE DELLA MANIFATTURA: NUOVE TECNOLOGIE PER NUOVI SISTEMI DI FARE IMPRESA
LE TECNOLOGIE DISRUPTIVE
Additive manufacturing
Augmented Reality
Artificial intelligence &
Robotics
Nanotechnologies & Advanced
Materials
Internet of things
Social Manufacturing
Virtual Reality
LA RIVOLUZIONE DIGITALE DELLA MANIFATTURA: NUOVE TECNOLOGIE PER NUOVI SISTEMI DI FARE IMPRESA
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
LA RIVOLUZIONE DIGITALE DELLA MANIFATTURA: NUOVE TECNOLOGIE PER NUOVI SISTEMI DI FARE IMPRESA
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
LA RIVOLUZIONE DIGITALE DELLA MANIFATTURA: NUOVE TECNOLOGIE PER NUOVI SISTEMI DI FARE IMPRESA
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
Additive manufact
uring
Augmented Reality
Artificial intelligen
ce & Robotics
Nanotechnologies
& Advanced Materials
Internet of things
Social Manufact
uring
Virtual Reality
LA RIVOLUZIONE DIGITALE DELLA MANIFATTURA: NUOVE TECNOLOGIE PER NUOVI SISTEMI DI FARE IMPRESA
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
Additive manufact
uring
Augmented Reality
Artificial intelligen
ce & Robotics
Nanotechnologies
& Advanced Materials
Internet of things
Social Manufact
uring
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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Artificial intelligen
ce & Robotics
Nanotechnologies
& Advanced Materials
Internet of things
Social Manufact
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Virtual Reality
LA RIVOLUZIONE DIGITALE DELLA MANIFATTURA: NUOVE TECNOLOGIE PER NUOVI SISTEMI DI FARE IMPRESA
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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Augmented Reality
Artificial intelligen
ce & Robotics
Nanotechnologies
& Advanced Materials
Internet of things
Social Manufact
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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 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
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
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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Nanotechnologies
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LA RIVOLUZIONE DIGITALE DELLA MANIFATTURA: NUOVE TECNOLOGIE PER NUOVI SISTEMI DI FARE IMPRESA
DALLE ALTRE TECNOLOGIE… R
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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
Additive manufact
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Nanotechnologies
& Advanced Materials
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Social Manufact
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Virtual Reality
LA RIVOLUZIONE DIGITALE DELLA MANIFATTURA: NUOVE TECNOLOGIE PER NUOVI SISTEMI DI FARE IMPRESA
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
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
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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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
LA RIVOLUZIONE DIGITALE DELLA MANIFATTURA: NUOVE TECNOLOGIE PER NUOVI SISTEMI DI FARE IMPRESA
GRAZIE PER L’ATTENZIONE!
Ing. Massimo Zanardini Università di Brescia
(030) 6595.217