La fabbrica intelligente, per sua natura, punta infatti alla creazione di prodotti controllati sotto ogni aspetto, quantità e qualità comprese. Non si tratta solo di verificare l’aderenza del processo agli standard attesi, ma anche di definire momenti, punti e frequenza di controllo in modo che nessun passaggio sfugga all’attenzione dell’occhio digitale. Dal controllo qualità dipende la soddisfazione del cliente, ma anche l’efficienza dell’ambiente produttivo e, di conseguenza, il controllo dei costi. Ecco perché la sfida oggi è snellire e semplificare la fase di raccolta delle informazioni, in modo da poter contare su elementi certi per un controllo puntuale della qualità dei prodotti.

Nella fabbrica intelligente anche il controllo qualità è smart

L’adozione di soluzioni intelligenti permette un monitoraggio in tempo reale di tutti i flussi produttivi. Sulla base dei dati raccolti dai sensori posizionati nei punti strategici della linea di produzione, il software è in grado di elaborare le informazioni e migliorare la tracciabilità lungo l’intero processo.

Con le moderne soluzioni MES (Manufacturing Execution System), è oggi possibile gestire in modo preciso e affidabile tutti i controlli qualitativi eseguiti dagli operatori di produzione, del controllo qualità, di laboratorio, sia in fase di produzione sia in fase di accettazione dei materiali. Il sistema MES, infatti, monitora i parametri di controllo lungo tutto il processo produttivo, rilevando eventuali anomalie o non conformità grazie ai dati forniti dai sensori e consentendo un intervento tempestivo per ottimizzare il processo prima che si arrivi allo scarto.

Il sistema stesso indica gli scarti, i prodotti buoni e quelli da rilavorare, permettendo di eseguire i controlli direttamente sulle linee di produzione. È poi anche in grado di suggerire il piano di controllo in base alla frequenza impostata, che può variare in funzione di una determinata scansione temporale, in considerazione del numero di pezzi prodotti o in relazione alla necessità di cambi attrezzaggio. Inoltre, il sistema fornisce all’operatore tutti i documenti necessari a supporto del controllo qualità: immagini, procedure e istruzioni operative.

I vantaggi di una soluzione MES per il controllo qualità

L’ausilio del digitale aiuta a minimizzare la possibilità di errore, perché consente di guidare l’operatore nelle varie fasi, di velocizzare l’esecuzione e di eliminare la necessità di comunicazioni continue. I vantaggi sono evidenti: un sistema digitalizzato permette, infatti, di avere una visione d’insieme sull’andamento di ogni reparto e di ricevere immediatamente la notifica di un eventuale stallo o rallentamento, così da poter intervenire per ripristinare l’efficienza aziendale.

Affinché questa semplificazione sia effettiva, è essenziale però che le informazioni siano centralizzate, omogenee e accessibili. Non si tratta solo di dematerializzare il processo di acquisizione dei dati affidandosi a sistemi digitali, ma anche di poter contare su informazioni aggiornate in ogni fase del processo produttivo, dall’ingresso delle materie prime alla verifica di conformità del prodotto finito.

L’integrazione delle informazioni lungo tutta la linea permette all’organizzazione di attivare un canale diretto e sicuro tra la produzione e le attività di controllo. La smart factory abilita così delle procedure di controllo qualità molto più efficienti e sicure rispetto ai processi tradizionali, garantendo standard di prodotto elevati. A tutto vantaggio della reputazione del brand e della soddisfazione del cliente.

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I requisiti per accedere alle agevolazioni

Il Nuovo Piano Nazionale Transizione 4.0 espone in maniera esplicita i requisiti necessari affinché i beni (o servizi) possano rientrare nelle agevolazioni. In particolare, i beni devono obbligatoriamente rispondere alle seguenti 5 caratteristiche:

1. controllo per mezzo di CNC (Computerized Numerical Control) e/o PLC (Programmable Logic );
2. interconnessione ai sistemi informatici di fabbrica con caricamento da remoto di istruzioni e/o part program;
3. integrazione automatizzata con il sistema logistico della fabbrica o con la rete di fornitura e/o con altre macchine del ciclo produttivo;
4. interfaccia tra uomo e macchina semplici e intuitive;
5. rispondenza ai più recenti parametri di sicurezza, salute e igiene del lavoro.

Mentre i punti 1 e 5 non si applicano ai sistemi software per la gestione della produzione, le tre restanti caratteristiche devono fare parte della soluzione MES perché questa possa dare accesso alle agevolazioni fiscali previste dal piano.

Sistemi MES: come si evolvono verso il 4.0

Affinché i sistemi MES siano conformi alle richieste del Piano Transizione 4.0, questi devono essere interconnessi con i sistemi informatici e le macchine del sistema produttivo aziendale. La connessione deve inoltre essere bidirezionale: i dati raccolti dalle macchine, cioè i sensori, gli allarmi, i parametri macchina, devono raggiungere il MES per permettere l’integrazione del processo (es. se la macchina è in allarme l’ordine di produzione si ferma con causale fermo macchina, e viene inviata una notifica al manutentore per poter intervenire in real time). Per la direzione opposta, possiamo dire che in base all’ordine eseguito e al prodotto, devono essere trasmessi in automatico alla macchina specifici parametri, per evitare errori umani (senza interconnessione l’operatore deve andare ad impostare i setup sui singoli plc delle macchine con possibilità di errore) ed efficientare il processo.

Una soluzione per l’interconnessione tra il MES e le macchine è fornita dalla Industrial Internet of Things (IIoT), che permette la comunicazione in real time tramite l’intermediazione di un gateway IoT e su un protocollo dedicato MQTT. Questa architettura consente sia di avere una panoramica globale ed in tempo reale su tutto lo shop floor, sia di poter agire sul singolo componente.

La migrazione verso l’industria 4.0 garantisce che, dall’altra parte, le macchine con cui il MES si interconnette abbiano sia la sensoristica per la raccolta dei dati, sia un protocollo di comunicazione industriale standard e documentato (e.g.  l’OPC-UA) per rendere disponibili i dati ai livelli superiori. Nel caso in cui il software MES debba interfacciarsi con macchine obsolete, sarà prima necessario un revamping delle macchine stesse per consentirgli la comunicazione e la connessione sulle reti di comunicazione.

Il MES deve inoltre essere interconnesso ed integrato con la rete logistica dell’azienda, interfacciandosi in maniera automatica con i sistemi di gestione del magazzino (WMS), l’ERP e la gestione qualità. Un nodo fondamentale della rete logistica è costituito dagli operatori: sulla base degli ordini da produrre. Il MES invia in automatico all’operatore di magazzino (mulettista/pickerista) i prelievi da eseguire per l’asservimento delle linee in real time.

Il rapporto tra uomo e macchina, come anche tra uomo e sistema gestionale, è uno dei perni della rivoluzione 4.0. Per questo motivo, e non per ultimo il fatto che questa sia una delle richieste per accedere ai benefici del Piano Industria 4.0, anche il software MES deve basarsi su interfacce efficaci, intuitive e personalizzate: si devono ad esempio prevedere interfacce diverse per l’operatore di linea e l’operatore di ufficio.

In conclusione: implementare un sistema MES 4.0 vuol dire dare una spinta significativa all’azienda nella direzione della digitalizzazione, favorendo l’ottimizzazione della gestione della produzione, fornendo una panoramica dei flussi lungo tutta la supply chain in tempo reale, automatizzando le attività di report e rendendole paperless. Con gli incentivi fiscali del Nuovo Piano Nazionale Transizione 4.0, l’adozione di un MES moderno è ancora più conveniente!

¹ Fonte: Nuovo Piano Nazionale Transizione 4.0

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Per agevolare ulteriormente le imprese è stata infatti confermata la possibilità di effettuare nuovi contratti di acquisto dei beni strumentali definiti entro il 31 dicembre 2022 (inclusi nell’elenco dell’allegato A del Piano Nazionale Industria 4.0). Sarà comunque possibile beneficiare del credito di imposta anche a fronte del solo pagamento di un anticipo del 20% sull’importo totale, a patto che la consegna dei beni avvenga entro i sei mesi successivi, quindi prima della scadenza del 30 giugno 2023.

Per i Responsabili di Produzione, il Piano Transizione 4.0 è una vera e propria opportunità per implementare le nuove soluzioni che la Quarta Rivoluzione Industriale mette al servizio delle aziende. Ne derivano particolari vantaggi i manager che desiderano investire nell’introduzione e nel rinnovamento di piattaforme cloud, nel paperless, ovvero nella digitalizzazione delle procedure di produzione, e nella formazione 4.0, mirata all’innovazione dei processi aziendali e delle relative tecnologie (per esempio, IA, IIoT, Big Data e Addictive Manufacturing).

Transizione 4.0: occorre abbattere i rischi

Il piano si rivolge logicamente a tutte quelle aziende che vogliano potenziare e rinnovare le proprie tecnologie al fine di migliorare le performance produttive, sfruttando quei sistemi in grado di gestire tutto il flusso della supply chain. Transizione 4.0 vuole quindi essere non solo uno stimolo di ripresa ma altresì abbattere o almeno ridurre sensibilmente il rischio di investimento per gli imprenditori italiani in questa difficile congiuntura economica.

Il beneficio per le aziende è chiaro. Si è passati da modelli di super ed iperammortamento introdotti negli anni scorsi a facilitazioni più immediate come il nuovo credito di imposta del 2020, per arrivare a un suo sensibile potenziamento nel 2021. Nel 2022, salvo ulteriori modifiche, è invece prevista una tendenza a decrescere del credito di imposta che tornerà ai valori del 2020.

Il piano del MISE spinge quindi le imprese a investire in sistemi e piattaforme innovative (hardware e software), tecnologie più sicure e green, processi di ricerca e sviluppo, attività di design e innovazione estetica dei prodotti, aggiornamento professionale 4.0. Gli investimenti previsti vogliono quindi dare continuità di supporto alle aziende consentendo a molte di esse, soprattutto PMI, di approcciarsi in modo più maturo al mondo data driven. In particolare, gli sgravi fiscali per la parte di Formazione 4.0 potrebbero avvantaggiare le piccole e medie imprese con programmi di crescita professionale consentendo loro di entrare, in modo concorrenziale, su nuovi mercati.

Ma vediamo queste agevolazioni in dettaglio suddividendole per categoria.

Nota: per i beni materiali e immateriali non 4.0 (software non presenti all’interno dell’Allegato B della Legge di Bilancio del 2017) verrà applicato un “décalage” di imposta pari al 10% nel 2021 e del 6% nel 2022. Si tratta quindi di una premialità per le aziende che investiranno in questo anno fiscale.

Beni strumentali materiali 4.0

Aliquote differenziate in base all’importo e all’anno in cui vengono effettuati gli investimenti:

• Per spese fino a 2.5 milioni di euro: 50% nel 2021 e 40% nel 2022.
• Con spesa superiore a 2.5 milioni di euro e fino a 10 milioni: 30% nel 2021 e 20% nel 2022.
• Con spesa superiore a 10 milioni di euro e fino a 20 milioni: 10% nel 2021 e 2022.

Beni immateriali 4.0

Software, sistemi e system integration, piattaforme e applicazioni:

• Credito di imposta pari al 20% fino a 1 milione di euro e sono ammesse anche le soluzioni in cloud.
• Investimento in lavoro agile, credito di imposta è pari al 15% ma sono in corso di definizione ulteriori emendamenti.

Ricerca e sviluppo

Requisiti di base: sono ammissibili tutte le attività che rispettino i requisiti del manuale di Frascati edizione 2015.

• Aliquota innalzata al 20% per il biennio 2021-2022 con un massimale di 4 milioni di euro.

Innovazione Tecnologica e Digitale 4.0 e Transizione ecologica

Questo credito di imposta va a corollario di quelli che sono i lavori svolti a livello progettuale per transare l’azienda verso Impresa 4.0. L’azienda può acquistare beni strumentali 4.0 interconnessi e quindi rivolgersi a consulenti esterni per la digitalizzazione dell’impresa, studio dei processi, potenzialità dei beni strumentali 4.0, analisi, etc.

• Aliquota: 15% per il biennio 2021-2022
• Massimale: 2 milioni di euro

Design e Ideazione estetica

Si applica alle imprese dei settori tessile e della moda, calzaturiero, dell’occhialeria, orafo, del mobile e dell’arredo, della ceramica:

• Aliquota: 10% per il 2021-2022
• Massimale: 2 milioni di euro

Formazione 4.0

Ambiti tecnologici: Big data e Analytics, Cloud e fog computing, Cyber Security, simulazione e sistemi cyber-fisici, prototipazione rapida, sistemi di visualizzazione, AR e VR, robotica avanzata e collaborativa, interfaccia uomo macchina, manifattura additiva (o stampa tridimensionale), Internet delle cose e delle macchine, integrazione digitale dei processi aziendali.

• Aliquote: 50% delle spese ammissibili e nel limite massimo annuale di 300mila euro per le piccole imprese; 40% delle spese ammissibili e nel limite massimo annuale di 250mila euro per le medie imprese; 30% delle spese ammissibili e nel limite massimo annuale di 250mila euro per le grandi imprese.
• Spese ammissibili: personale dipendente docente, personale dipendente discente, costi di esercizio connessi alla formazione, servizi di consulenza.

Innovare vuol dire investire sul Dato

Il Piano Transizione 4.0 offre la possibilità alle aziende di investire sui tre pillar fondamentali: persone, processi, tecnologie. Gli investimenti possono portare a un incremento di competitività solo se indirizzati verso le tecnologie abilitanti dell’Industria 4.0.

Macchinari innovativi e necessariamente interconnessi, piattaforme evolute come MES (Manufacturing Execution System), sensoristica IoT (Internet of Things) e PLC (Programmable Logic Controller) possono offrire enormi vantaggi duranti tutti i processi della supply chain.

Ma, cosa più importante, tecnologie e software dovranno integrarsi con i sistemi eventualmente già presenti in azienda, per esempio, le piattaforme ERP (Enterprise Resource Planning), rendendo così i dati aziendali finalmente tracciabili, trasparenti e sicuri. Solo una corretta gestione del Dato può accelerare il processo decisionale, migliorare le strategie di business e aprire all’impresa nuovi scenari di mercato.

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Il controllo della produzione di fabbrica nasce nel momento stesso in cui nasce il concetto di fabbrica. Di pari passo con la complessità dei sistemi produttivi, anche i sistemi per il controllo di produzione di fabbrica si sono evoluti. Negli ultimi anni, l’evoluzione di questi sistemi e dei sistemi di controllo della produzione (MES, Manufacturing Execution System) è stata vincolata alla necessità di trattare processi di fabbrica sempre più complessi e di presentare, al contempo, forme comprensibili e di facile accesso.

Per questo motivo, molti dei gestionali per il controllo di produzione, spesso realizzati immaginando processi produttivi statici, risultano ora obsoleti agli stessi operatori e chiusi nell’interfaccia verso altri software per la gestione aziendale.

Rivoluzione 4.0 nel controllo di produzione di fabbrica  

L’Industria 4.0 delinea un nuovo approccio integrato al controllo di produzione di fabbrica: nuove tecnologie abilitanti consentono la visualizzazione e l’analisi in tempo reale dei dati di flusso della produzione, la generazione automatica e paperless di report di produzione, l’interconnessione e l’integrazione tra il controllo di produzione, il livello di produzione stesso e gli altri player della gestione aziendale (ERP, PLM, WMS…).

La transizione verso queste tecnologie gode inoltre di forti incentivi e agevolazioni, riconfermati per il 2021, garantiti dal Piano nazionale Industria 4.0, che rendono quello italiano uno dei regimi fiscali più favorevoli per l’implementazione di questo innovativo approccio.

Vediamo come le tecnologie dell’industria 4.0 possono portare ad un nuovo livello la produttività aziendale il controllo integrato della produzione di fabbrica.

IIoT: una panoramica sulla produzione in tempo reale

L’Industrial Internet of Things (IIoT) non è solo la digitalizzazione dei singoli componenti dei sistemi produttivi tramite la loro sensorizzazione.

In ambito industriale, una Piattaforma IIoT, oltre al livello hardware degli smart actuators, si compone di un primo livello di elaborazione dei segnali (l’IoT Gateway), con il compito di alleggerire il costo computazionale per l’elaborazione di tutti i segnali provenienti dal plant che spetterebbe altrimenti al livello superiore, quello del Cloud. Questo approccio di elaborazione decentralizzata prende il nome di Edge Computing.

I dati inviati al Cloud vengono elaborati dal livello di gestione, Responsabile della gestione della sicurezza (generazione alerts ed allarmi), della modellizzazione ed archiviazione dei dati. In una architettura IoT che si rispetti, l’ultimo livello è sempre quello dell’applicazione: i dati vengono resi accessibili alle applicazioni tramite connessione al Cloud per la visualizzazione in tempo reale e la loro analisi.

MES e IoT per il controllo della produzione di fabbrica

Una delle caratteristiche fondamentali dei sistemi per l’Industria 4.0, che viene peraltro esplicitamente richiesta per accedere al credito d’imposta, è l’”Integrazione automatizzata con il sistema logistico della fabbrica o con la rete di fornitura e/o con altre macchine del ciclo produttivo”.

In questa ottica, l’approccio 4.0 alla struttura della piramide dell’automazione si basa sull’integrazione e sull’interconnessione, con le informazioni che passano dal Cloud, tra il MES ed i componenti del livello field (PLC e sistemi SCADA). Una integrazione tra i due livelli permette sia il controllo in tempo reale dei reparti di produzione che, ad esempio, l’aggiornamento delle dichiarazioni di avanzamento.

In questo modo, ad esempio, il Responsabile di Produzione può monitorare i dati sulla produzione, già elaborati da moduli software personalizzati, in real time su tablet in linea. Dallo stesso tablet può poi comunicare direttamente con gli impianti produttivi e con i livelli di produzione, controllo qualità, logistica e manutenzione anche affidando task specifici che responsabilizzino gli operatori.

I dati forniti dalla Piattaforma IoT al MES permettono inoltre l’implementazione di algoritmi integrati per la gestione della manutenzione, anche predittiva, per la riduzione dei fermi impianto ed un conseguente ed immediato aumento della produttività.

Integrazione dei sistemi per l’ottimizzazione della produzione

Fino ad oggi, i livelli della piramide dell’automazione erano separati, e potevano condividere tra loro informazioni solo attraverso rigide interfacce. L’industria 4.0 stravolge questo schema: in un’architettura dove le informazioni sono liberamente accessibili accedendo al Cloud, l’integrazione tra i diversi livelli per la gestione della fabbrica può avvenire con maggiore flessibilità.

Con l’integrazione tra MES, ERP e PLM si riducono gli errori umani e si migliora la tracciabilità del prodotto, con un filo diretto che unisce il controllo di produzione di fabbrica, la pianificazione delle risorse e l’innovazione di processo di prodotto. Con un feedback in tempo reale dalla produzione, non solo si controlla l’avanzamento e la gestione dei lavori, ma si ottimizza la pianificazione degli approvvigionamenti e delle scorte e si individuano i colli di bottiglia che inficiano sulla produttività, per un controllo completo di tutta la Supply Chain.

Controllo di produzione di fabbrica: soluzioni modulari e personalizzate

Le tecnologie all’avanguardia dell’industria 4.0 richiedono competenze specifiche. La transizione verso la produzione 4.0 non è qualcosa che “si fa in casa”, ma deve essere attentamente progettata con un approccio consulenziale e professionale, che sia in grado di adattare le soluzioni per il MES alle necessità specifiche; Non si parla qui sono di licenze software, ma piuttosto di una progettazione completa che accompagna e supporta il Responsabile di Produzione dalla definizione degli obiettivi fino al loro raggiungimento, con un supporto costante nel tempo.

Le nuove tecnologie dell’Industria 4.0 connettono e integrano i livelli dell’automazione di fabbrica, fornendo al controllo della produzione una visuale completa ed in tempo reale, per ridurre ad ogni istante al minimo il gap tra il riferimento fornito dalla pianificazione e la produzione attuale. La scelta del giusto partner per adeguare il controllo di produzione allo standard 4.0 è il primo passo, e quello più importante, verso un nuovo livello di efficienza.

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