Smau milano 2013 andrea bacchetti

LA TERZA RIVOLUZIONE
INDUSTRIALE: IL DIGITAL
MANUFACTURING
Stato dell’arte e scenari a tendere.

Ing. Andrea Bacchetti
Università di Brescia - Centro di ricerca SCSM
LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING
Community Inf-Os

AGENDA

DIGITAL
REVOLUTION

ADDITIVE
MANUFACTURING


LA NOSTRA
RICERCA

LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE
 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)

Third
Industrial
Revolution
now

 Che la terza sia in corso e sia
quella della MANIFATTURA
DIGITALE?
Parole chiave:
• Rapidità
• Trasversalità (settoriale, dimensionale)
• Flessibilità / Personalizzazione

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


DOVE È CERTAMENTE GIÀ IN CORSO
La rivoluzione digitale ha già radicalmente trasformato interi settori di
business:

FINANZA

Bancomat

MEDIA

Home
Banking

Sportello


IMAGING
KODAK, dopo 131 anni di attività, ha
dichiarato la bancarotta. La mancata
ristrutturazione (inizio anni 2000) verso
il formato digitale ha condotto l’azienda
a subire il nuovo mercato, invece che
(continuare a) essere un protagonista.

QUINDI, È LECITO CHIEDERSI…
La rivoluzione digitale ha già radicalmente trasformato interi settori di
business:

FINANZA

MEDIA

E’ IN CORSO ANCHE LA RIVOLUZIONE DEL

MANIFATTURIERO
E FORSE NON CE NE STIAMO ACCORGENDO?


IMAGING

UN PRIMO INDIZIO
Da dove arriva l’Internet of Things

Mobile
RTLS

RFID

…IoT’s roots can be traced back to the Massachusetts Institute of
Technology (MIT), from work at the Auto-ID Center. Founded in 1999,
this group was working in the field of networked radio frequency
identification (RFID) and emerging sensing technologies.…
The Internet of Things, Cisco, 2011


SE I PRODOTTI SONO INTELLIGENTI…

Portano le
informazioni

Raccolgono le
informazioni

Trasmettono le
informazioni

Il prodotto porta con sé
l’informazione lungo la supply chain
(manuale d’uso, disegni tecnici,
garanzia, …)

Il prodotto monitora sé stesso e
l’ambiente grazie a tutti i sensori di
cui è dotato (informazioni
ambientali, informazioni d’utilizzo)

Il prodotto modifica il proprio
funzionamento e influenza
l’ambiente circostante (interazione
con altri dispositivi)


…LE FABBRICHE DIVENTANO INTELLIGENTI

LOGISTICA
- Posizionamento materiali e prodotti
lungo la filiera
- Verifica delle condizioni di trasporto
dei prodotti

PRODUZIONE
- Verifica dei parametri di lavorazione
- Monitoraggio dello stato della
produzione

- Tracciabilità del prodotto nelle filiera


SERVICE
- Raccolta delle informazioni sull’uso
dei prodotti

- Monitoraggio delle prestazioni dei
prodotti
- Identificazione di politiche di
manutenzione specifiche

IL PROCESSO DI SERVITIZZAZIONE
…creazione di valore attraverso l’aggiunta di servizi all’offerta di prodotti, all’interno di una consapevole
ed esplicita service strategy in cui i servizi sono visti come una componente a valore aggiunto

Crescenti pressioni
competitive dei mercati

Domanda stagnante

Ridotte marginalità
La letteratura scientifica, ricerche e casi di studio mostrano come l’estensione
del business dei servizi possa garantire:
• differenziazione dell’offerta
• vantaggi competitivi difficilmente imitabili
• nuove fonti di profitto, stabili nel tempo

IL CASO ROLLS-ROYCE
•

•
•

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

Livello strategico

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

•

•

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)

Livello operativo

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

Portafoglio

Fatturato

•
•
•

Utile lordo


Ottimizzazione scheduling intervento
Riduzione del MTTR / MTBF
Efficacia/efficienza diagnosi

UN SECONDO INDIZIO – AUGMENTED REALITY
• …l'arricchimento della percezione sensoriale umana mediante
informazioni, in genere manipolate e convogliate
elettronicamente, che non sarebbero percepibili con i cinque
sensi…
• la persona continua a vivere la comune realtà fisica, ma
usufruisce di informazioni aggiuntive o manipolate della
realtà stessa
• Applicazioni industriali:
– Logistica di magazzino
– Service


ALTRE TECNOLOGIE DIROMPENTI…

Internet of things

Additive
manufacturing

Nanotechnologies

Artificial
intelligence

Augmented reality

Energy storage


Advanced
materials

… IN GRADO DI INNOVARE IL BUSINESS

INNOVAZIONE NELL’OUTPUT

• Cambiare le cose che si fanno,
per aggiungere funzionalità prima
non esistenti, o conferire loro
proprietà in precedenza
impossibili.

a. PRODOTTO

• Cambiare il modo di costruire
valore interagendo
differentemente con i clienti.

c. MODELLO DI
BUSINESS

• Cambiare il modo attraverso cui
si fanno le cose, per farle in
modo più efficiente, efficace,
trasparente, collaborativo, …

b. PROCESSO

INNOVAZIONE NELL’ASSETTO ORGANIZZATIVO


BACK TO THE FUTURE?
1980 – 2000
•
•
•

Produzione in serie
Alta incidenza del costo del lavoro sul costo
totale
Necessità di ridurre l’impatto di questa voce
di costo

2008 – 2015
• Progressiva saturazione del mercato
• Aumento del costo del lavoro nei paesi in via
di sviluppo
• Aumento del costo di trasporto
• Servitizzazione
• Nuove tecnologie disponibili

2020 (??)
…this will encourage makers to move some
of the work back to rich countries, not least
because new manufacturing techniques
make it cheaper and faster to respond to
changing local tastes.
st

“As mass production has migrated to developing Fonte: The Economist, Apriland2012
countries, European 21 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

DI COSA STIAMO PARLANDO
Definizione

Applicazioni

3D PRINTING

PROTOTIPAZIONE
RAPIDA

FREEFORM
FABRICATION
ADDITIVE
FABRICATION

COMPONENTI /
PARTI DI RICAMBIO
PRODOTTI COMPLESSI
PERSONALIZZATI

ADDITIVE
MANUFACTURING
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

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


ADDITIVE VS. SUBTRACTIVE MANUFACTURING
MANIFATTURA CLASSICA
- Qualsiasi tipo di profilo /
angolazione / struttura interna
realizzabile

- Riduzione materiale di scarto
- Idea => Modello 3D =>
prodotto

- Profili e angolazioni difficili da
realizzare
- Più scarti non riutilizzabili
immediatamente
- Stadi intermedi di lavorazione
e di finitura del prodotto

MANIFATTURA DIGITALE

MODALITÀ DI STAMPA & MATERIALI
Fused Deposition Modeling (FDP)
• Materiale termoplastico fuso, layer by layer

Digital Light Processing (DLP)
• Polimero liquido indurito attraverso l’esposizione a fasci di luce DLP

Stampa a getto d’inchiostro
• Polvere (di gesso o resina) tramite un getto di legante
• Consente stampe a colori ed è molto veloce

Selective Laser Sintering (SLS) – Electron Beam Mealting (EBM)
• Fusione selettiva di un mezzo stampato granulare (termoplastica, sabbia, vetro,
metalli) sintetizzato/fuso tramite laser


STATO DELL’ARTE DEL MERCATO
*attrezzature con prezzo
superiore a 5.000 $.

di

vendita

Installazioni nel mondo

Numero di dispositivi professionali* venduti

2011: +5% di vendite rispetto al 2010
Trend palesemente positivo, ma su
numeri (ad oggi) limitati

-

Fonte: Wohlers Report 2012


40% delle installazioni totali è negli
USA
In Europa si trova il 25% delle
applicazioni industriali
L’Italia è tra i paesi europei più
attivi su questo fronte

IMPATTO (POTENZIALE) SULLA MANIFATTURA
OGGI
La quota parte di prodotto
finito realizzabile tramite
Additive Manufacturing è
del 24% del totale

2016
La
quota
parte
di
componenti
realizzabili
con stampanti 3D sarà del
50%

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

“3D printing could become an increasingly common approach for highly
complex, low-volume, highly customizable parts. We estimate that 3D printing
LA TERZA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE: IL DIGITAL MANUFACTURING in economic impact per year by 2025”
could generate $100 to $200 billion
McKinsey, 2013

Fonte: Wohlers Report 2012

CICLO DI VITA DELLE TECNOLOGIE EMERGENTI
Gartner propone un andamento tipico delle aspettative
riposte in una certa tecnologia, in funzione del tempo.
Tendenzialmente si osservano almeno 3 macro fasi:
sovra-entusiasmo, disillusione, realismo.
DOVE STA OGGI L’ADDITIVE MANUFACTURING?

Fonte: Gartner Inc.'s 2012 Hype Cycle for Emerging Technologies


CICLO DI VITA DELLE TECNOLOGIE EMERGENTI
Posizionamento dell’additive manufacturing
•

•
•

•

L’Additive Manufacturing si trova
ora sul picco del ciclo di
evoluzione delle tecnologie
emergenti
Argomento di moda, con ampi
spazi sui mass media
Le aspettative sono molto
rilevanti
e
potenzialmente
dirompenti, ma l’impatto sarà
ridimensionato nei prossimi anni
(disillusione)
La tecnologia sarà matura nel
medio-lungo periodo: 5-10 anni

Fonte: Gartner Inc.'s 2012 Hype Cycle for Emerging Technologies


QUALI BENEFICI QUANDO?
MATURITÀ
BENEFICI

Tra 2-5 anni

Tra 5-10 anni

• Business Model Innovation

• Additive Manufacturing

•
•
•
•

• BPO
• Location Intelligence
• Product Cost and Life Cycle
Management
• Supply Chain Management

•
•
•
•
•
•
•

• Customer Experience
Management
• Data Science Management
• Design Thinking
• E-Discovery
• Exploiting Sensor Grids
• Neurobusiness
• Robostaffing

Trasformativi

Elevati

>10 anni

Business Analytics
Cloud Business
Mass Collaboration
M-Commerce
Micrometered Revenue Models
Risk Management/GRC
Traceability and Provenance

• Innovation Management

Business Process Management
Managementless Organization
Sustainability Management
Talent Science

• Augmented-Human Staffing
• Mass Customization

Moderati

Matrice delle Priorità delle Tecnologie Emergenti, adattato da Gartner's 2012 Hype Cycle for Emerging Technologies


ATTUALI LIMITI DELLA TECNOLOGIA
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

IN OGNI CASO… ATTENZIONE!
‘’I forni a microonde saranno il futuro
della cucina. Sostituiranno del tutto i
sistemi di cottura tradizionali.’’

‘’Le stampanti 3D arriveranno nel
2020 a realizzare più dell’80% di tutti i
componenti
dei
prodotti
in
commercio.’’

Ad oggi i forni a microonde non
hanno avuto l’impatto rivoluzionario
atteso nel 1950. Non sono uno
strumento sostitutivo dei sistemi di
cottura, bensì sono complementari.

PERCHÉ QUESTA RICERCA
“A new digital revolution is
coming, this time in
fabrication.”
Neil Gershenfeld

INDIZI A SUPPORTO DELLA
RIVOLUZIONE IN ESSERE
• Diversi autori sostengono che sia in corso la
terza rivoluzione industriale: “The Economist”
ha pubblicato un intero numero su questo
tema
• Un numero sempre maggiore di applicazioni
industriali di nuove tecnologie digitali a
supporto dei processi
“…now what is being
programmed
is the physical world
rather than the virtual
one...”
Neil Gershenfeld

MANCANZA DI EVIDENZE SCIENTIFICHE
• La letteratura non offre (ad oggi) filoni di ricerca
volti ad approfondire questo argomento
• Pochi contributi affrontano il tema dell’impatto
delle nuove tecnologie (digitali) sui processi
aziendali, al più solo dal punto di vista tecnologico,
tecnologia per tecnologia

“As manufacturing goes
digital is out of all
recognition...”
Paul Markillie


A QUALI DOMANDE VOGLIAMO RISPONDERE

FACT FINDING
1. Quali conoscenze hanno di questi temi le
imprese manifatturiere e provider IT?

THEORY BUILDING
1. Quali sono le trasformazioni economiche e
sociali che possono derivare dall’uso di queste
tecnologie?

2. Quante e quali di esse si stanno muovendo, e
come?
3. Quali sono i fattori abilitanti e quali quelli
inibenti?
4. Che ricadute si possono osservare sui first
movers, e quali svantaggi potrà subire chi resta
indietro?

2. La manifattura digitale permetterà di
riportare la produzione nei paesi sviluppati?

3. Quali scenari di crescita sono ipotizzabili nel
medio-lungo periodo?


A CHI CI VOGLIAMO RIVOLGERE

Manifatturiere...

…di mediograndi
dimensioni…

…che producono
(anche) in Italia

Campione di interesse


QUESTIONARIO ON LINE
Informazioni
anagrafiche

• Informazioni sull’azienda
• Informazioni sul referente aziendale della ricerca
x ogni tecnologia

• Informazioni sul rispondente della singola sezione tecnologica
• Interesse dell’azienda verso la tecnologia in esame
Interesse verso • Aspettative verso la tecnologia e fattori inibenti
tecnologia

Progetti in
corso / svolti

• Descrizione progetti pianificati/in corso/svolti
• Aree impattate e coinvolte
• Principali risultati ottenuti rispetto alle aspettative
• Investimento sostenuto


GRAZIE PER L’ATTENZIONE!
Ing. Andrea Bacchetti
Università di Brescia
Via Branze, 38 – 25123 Brescia
(030) 6595.213
andrea.bacchetti@ing.unibs.it


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