Le applicazioni collaborative industriali

Durante la fase più critica dell’emergenza da COVID-19 l’industria manifatturiera ha dovuto gestire situazioni eccezionali molto diverse tra loro, causate dai problemi del lock-down, del social distancing, dello stravolgimento del mercato e della paralisi delle supply chain. Qualcuno ha accelerato la produzione, qualcuno l’ha riconvertita, qualcuno si è fermato.

In questo scenario di veloci cambiamenti, il digitale ha aiutato le imprese a sostenere il cambiamento. E tra le tecnologie che hanno supportato le imprese del manifatturiero, un ruolo particolare è stato giocato dalle tecnologie e dalle strategie di Collaboration sia tra persone (per esempio videoconferenza) che tra uomini e macchine che hanno contribuito ad accelerare il processo di trasformazione digitale dell’industria italiana (digital journey) e risultano vincenti anche nel cosiddetto ‘new normal’.

Utilizzando la tecnologia Internet of Things (IoT) con le Comunicazioni Unificate (UC – audio, video, grafica e dati) e l’Intelligenza Artificiale (AI) le macchine possono lavorare in modo efficiente fianco a fianco con gli esseri umani per risolvere le situazioni critiche sulla base di un processo collaborativo basato sull’apprendimento automatico e umano. Grazie all’intelligenza artificiale e alle capacità di monitoraggio costante fornite dai sensori connessi a Internet, i tecnici, gli ingegneri e i dirigenti umani possono migliorare notevolmente la loro efficienza.

Con i sensori IoT incorporati in un dispositivo connesso alla rete, che si tratti di un ascensore, un robot o un’intera fabbrica, i dati della macchina possono essere trasmessi direttamente dal campo. Le soluzioni basate sull’intelligenza artificiale possono rilevare i primi segni di stress e prevedere l’ora e il punto del guasto del dispositivo o dell’attrezzatura. Il sistema può quindi avvisare i responsabili della manutenzione che possono organizzarsi al meglio per decidere come intervenire prima della rottura prevista (manutenzione predittiva).

Dall’interazione uomo-macchina alla cooperazione uomo-macchina

Dagli Anni ‘60, la rapida crescita dei sistemi informativi ha portato allo sviluppo della ricerca sull’interazione uomo-computer (HCI- human computer interface) e alla progettazione di interfacce uomo-computer con proprietà ergonomiche e amichevoli, che sono state poi adottate anche nei pannelli di controllo delle macchine utensili e delle control room degli impianti.

Le macchine moderne non solo elaborano le informazioni, ma agiscono anche su situazioni dinamiche come hanno fatto gli esseri umani in passato, gestendo la borsa, gli impianti industriali, gli aerei e molto altro ancora.
Si rende quindi necessario un nuovo approccio alla cooperazione uomo-macchina (HMC – human machine cooperation) per affrontare le nuove sfide introdotte da questa tendenza. L’HMC comprende gli aspetti dell’interazione macchina-macchina (M2M), uomo-computer (HCI), uomo-macchina (HMI), uomo-agente (HAI) e uomo-robot (HRI).

Il modo in cui le persone interagiscono con le macchine sta cambiando sempre più negli ambienti di produzione intelligenti e collegati in rete. Mentre le human machine interface (HMI) di ieri erano installata sulle macchine, le HMI 4.0 di oggi possono essere indossate direttamente sulle persone. I dispositivi indossabili (wearable devices) come caschi e visori per realtà aumentata e virtuale, smart glasses, data glove e smart watch mettono a disposizione degli operatori e dei manutentori tutti dati relativi alla produzione e alla manutenzione delle macchine e degli impianti.

Un nuovo modo di lavorare

In questo nuovo modo di lavorare, detto machine-to-human collaboration (M2H), le macchine fanno parte di un sistema virtualmente senza soluzione di continuità, lavorando a fianco degli esseri umani, le cui capacità possono essere aumentate e potenziate.

I vantaggi della collaborazione M2H sono molteplici:

– La raccolta continua dei dati migliora il potere predittivo delle soluzioni.
– Con una conoscenza precisa dei singoli componenti, i lavoratori umani possono risolvere i problemi più velocemente.
– Utilizzando la tecnologia IoT con l’Intelligenza Artificiale (AI) e la modellistica dei digital twin, i sistemi possono aiutare a ottimizzare il funzionamento di macchine e impianti, e prevedere i guasti prima che si verifichino.
– La collaborazione umana basata sui dati della macchina e sugli strumenti IoT/UC può consentire una risoluzione dei problemi più efficiente.
– Nella logistica, l’utilizzo dei carrelli a guida autonoma (AGV – Automatic Guided Vehicle), droni e servizi di controllo geografico (LBS – Location Based Services) integrati nei sistemi di controllo dei magazzini e dei trasporti, consente di automatizzare e ottimizzare gli spostamenti dei materiali e dei prodotti.
– La collaborazione tra uomo e macchina non si limita a una singola funzione e potrebbe permettere alle aziende di estrarre i dati dai silos informativi, creando piattaforme a livello aziendale che agiscono come un ‘unico punto di verità’ per tutti i dati dell’azienda. Questa piattaforma di aggregazione dei dati potrebbe connettere helpdesk, CRM, Contact Center, MES, ERP e altre parti dell’azienda, utilizzando un approccio olistico per supportare tutte le funzioni e ottenere risultati migliori.

Collaborative Intelligence (Intelligenza Collaborativa)

Il futuro può essere costruito su una collaborazione di successo di macchine e uomini, con l’apprendimento automatico che aumenta ed estende l’intelligenza umana per aiutare a mantenere costantemente in esecuzione sistemi complessi, con tempi di inattività minimi e maggiore efficienza dei costi. Nella produzione, i robot si stanno evolvendo da macchine industriali ‘stupide’ e potenzialmente pericolose in ‘cobot’ intelligenti e consapevoli del contesto che costituiscono di fatto degli assistenti intelligenti (HRC – human robot collaboration).

Tutte queste tecnologie e applicazioni, che abilitano l’Industria 5.0, possono uscire dall’ambito aziendale e abilitare le smart city e la Società 5.0: “Una società centrata sull’uomo che bilancia il progresso economico con la risoluzione dei problemi sociali mediante un sistema che integra altamente cyberspazio e spazio fisico”.

Come si arriva alla Società 5.0

Volendo dare una panoramica dell’evoluzione che ci sta portando alla Società 5.0 possiamo pensare alla seguente classificazione:

Società 1.0, caratterizzata da caccia e raccolta di frutti spontanei.
Società 2.0, agricoltura e pastorizia.
Società 3.0, industria.
Società 4.0, informazione.
Società 5.0, integrazione e collaborazione tra uomini e macchine, tra mondo fisico e mondo virtuale.

Nella Società 5.0 si raggiunge un alto grado di convergenza tra cyberspazio (spazio virtuale) e spazio fisico (spazio reale). Nella società dell’informazione (società 4.0), le persone accedono a un servizio cloud nel cyberspazio tramite internet e cercano, recuperano e analizzano informazioni o dati. Nella Società 5.0, viene accumulata nel cyberspazio un’enorme quantità di informazioni prodotti dai sensori nello spazio fisico.

Questi big data vengono analizzati dall’intelligenza artificiale e i risultati dell’analisi vengono inviati agli esseri umani e alle macchine nello spazio fisico in varie forme. Nella società dell’informazione, la pratica comune è quella di raccogliere informazioni tramite la rete e di farle analizzare dagli esseri umani. Nella Società 5.0, le persone, le cose e i sistemi sono tutti collegati nel cyberspazio e i risultati ottimali ottenuti dall’intelligenza artificiale, che superano le capacità degli esseri umani, vengono restituiti allo spazio fisico. Questo processo apporta nuovo valore all’industria e alla società in modi prima impossibili.