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INDUSTRY 4.0 (AU.5)

Tateo’s Interdisciplinary Lifelong Learning Project
T I L L L

LEARNING - SHARING - NETWORKING
Learning, knowledge sharing and Communities engagement about:

Artificial Intelligence, Augmented / Virtual / Mixed Reality, Automation, Electronics, Computer Science and Information Technology, Mobile Technologies, Problem Solving, Readings, Social Media, Simulation, Artificial Vision, Work and Soft Skills

by Tateo Giovanni Battista

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LEARNING

AUTOMATION

Fabbrica 4.0: la quarta rivoluzione industriale


Hashtag keywords
: #automation #digitalRevolution #industry10 #industry20 #industry30 #industry40 #cyberPhisical #TILLL 
#TateoBlog 

Sommario. L'industria moderna ha bisogno di personalizzazione, flessibilità, efficienza, sicurezza, facilità d'uso, diagnostica preventiva. Per venire incontro a queste nuove esigenze è nata una nuova era industriale caratterizzata dall'uso intensivo della comunicazione, dai dispositivi cyber-fisici intelligenti e dalla condivisione delle informazioni a tutti i livelli della gestione.

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§1. Storia delle rivoluzioni industriali

  Dall'inizio del 21° secolo, stiamo vivendo una trasformazione digitale, che sta cambiando molti aspetti della società e dell’economia, come per esempio u il modo di fare innovazione. Questo nuovo modo di concepire il lavoro e la produzione è alla base di una nuova rivoluzione industriale che è attualmente in corso.  Parliamo di “nuova” rivoluzione perché in effetti In Occidente già abbiamo vissuto tre rivoluzioni industriali: la prima caratterizzata dall’energia idroelettrica con il crescente uso della forza vapore e lo sviluppo di macchine; la seconda caratterizzata dall’elettricità e dalla produzione di massa (assemblaggio in linea); e la terza, ossia la più di recente che è caratterizzata dall’ automazione utilizzando l'elettronica e l’informatica.

  La "nuova" rivoluzione, che è la quarta, che è attualmente in corso, è caratterizzata quindi dal digitale. In questa nuova evoluzione, gli oggetti fisici sono perfettamente integrati nella rete delle informazioni. Internet si combinerà sempre più con le macchine intelligenti, processi produttivi e processi per formare una sofisticata rete. Il mondo reale si sta trasformando in un enorme sistema di informazioni. 


  La fabbrica 1.0. Prima rivoluzione industriale. Meccanizzazione della produzione con energia idraulica e vapore. L'inizio di questa era può essere identificato con il primo telaio meccanico costruito nel 1784L’Industria 1.0 corrisponde a una rivoluzione della manifattura rispetto all’uso dell’energia: l’invenzione della macchina a vapore, infatti, consente alle fabbriche di abbandonare mulini e introdurre una meccanizzazione della produzione all’insegna di una maggiore velocità e potenza.

  La fabbrica 2.0. Seconda rivoluzione industriale. Divisione del lavoro e produzione di massa col supporto dell'energia elettrica. L'inizio di questa era può essere identificato con la prima linea di montaggio costruita nel 1870 a Cincinnati. L’Industria 2.0 rappresenta la seconda generazione energetica, legata all’utilizzo dell’elettricità prima e del petrolio poi, che permettono di incrementare ulteriormente i livelli di meccanizzazione e di produzione. È grazie a questa rinnovata potenza che nella manifattura si afferma progressivamente quella catena di montaggio che inaugura l’era della produzione di massa.

  La fabbrica 3.0. Informatizzazione degli uffici e automatizzazione della produzione. L'inizio di questa era può essere identificato con la realizzazione del primo PLC, il Modicon 084 nel 1969. L’industria 3.0 riassume l’ingresso in fabbrica dell’ICT di prima generazione: informatica ed elettronica incrementano ulteriormente i livelli di automazione non solo nell’ambito produttivo ma anche (e soprattutto) organizzativo. Si diversificano le infrastrutture e si avviano nuovi processi che, all’insegna della progressiva digitalizzazione, diversificano e agevolano il lavoro delle persone migliorando la qualità della produzione.

  L'industria del futuro dovrà affrontare e risolvere alcuni aspetti che sono importanti per sopravvivere alla condizione economica attuale: occupazione, produttività, crescita economica.
   Per perseguire i suoi obiettivi l'industria del futuro dovrà utilizzare in modo armonioso tutte le nuove tecnologie per migliorare i seguenti aspetti chiave della produzione industriale:
  § Personalizzazione, ossia possibilità di ri-configurarsi;
  § Flessibilitàossia capacità di adattarsi e specializzarsi velocemente alle esigenze del mercato, essendo in grado di produrre anche quantità minime in tempi ristretti, senza la necessità di modificare gli impianti;
  § Efficienza, ossia ridotti tempi di progettazione e ottimizzazione dei consumi energetici e di materie prime;
  § Sicurezza, innanzitutto per gli operato umani, ma anche per ogni componente dell'impianto; facilità d'uso da parte degli operatori che dovrebbero riuscire ad interagire con le macchine in modo naturale e intuitivo;
  § Diagnostica preventiva in modo da pianificare in anticipo interventi di manutenzione al fine di prevenire costosi eventi di fermo-macchina.
  § La fabbrica 4.0. L'industria del futuro segna una nuova tappa, la 4.0, del processo di rivoluzione industriale iniziato più di due secoli fa. L’Industria 4.0, per mezzo di un mix tecnologico di robotica, sensoristica, connessione e programmazione, propone un nuovo e rivoluzionario modo di fabbricare i prodotti e di organizzare il lavoro. 

Hashtag keywords: #automation #digitalRevolution #industry10 #industry20 #industry30 #industry40

Risorse utili per approfondimenti
 1. Industria 4.0: storia, significato ed evoluzioni tecnologiche a vantaggio del business, Digital 360 (link)
 2. Fabbrica 4.0 - La rivoluzione della manifattura digital - Come ripensare i processi e i prodotti con i servizi innovativi e tecnologici - Confindustria servizi innovativi e tecnologici. - Il sole 24 ore - 19 marzo 2015
 3. Industria 4.0 - Storia di macchine e uomini - Gianni Potti (link)
 4. La fine del lavoro - Jeremy Rifkin / 4. Superando la frontiera dell'alta tecnologia 


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§2. Industry 4.0.
Fabbrica 4.0.

  What we are experiencing today is the fourth industrial revolution, identified by the name Fabbrica 4.0 and characterized by the interaction between physical systems and computer systems, the connection of networked devices through the internet, decentralized intelligence and the interaction between the real world and the virtual world.
  Quella che stiamo vivendo oggi è la quarta rivoluzione industriale, identificata dal nome Fabbrica 4.0 e caratterizzata dalla interazione tra sistemi fisici e sistemi informatici, dal collegamento dei dispositivi in rete attraverso internet, dalla intelligenza decentrata e dalla interazione tra mondo reale e mondo virtuale.

  Let's see below what are the tools made available by modern technologies to pursue these key aspects of the factory of the future.
  Vediamo in seguito quali sono gli strumenti messi a disposizione dalle tecnologie moderne per perseguire questi aspetti chiave della fabbrica del futuro.

  Communication and smart objects. One of the basic concepts of Industry 4.0 is the communication within a given ecosystem between intelligent objects to the point of being able to make decisions independently, according to the stimuli coming from the surrounding world.
  Comunicazione e oggetti intelligenti. Uno dei concetti alla base dell'industria 4.0 è la comunicazione all'interno di un determinato ecosistema tra oggetti intelligenti a tal punto da poter prendere in autonomia delle decisioni, in funzione degli stimoli provenienti dal mondo circostante.

  Cyber-physical systems. A cyber-physical system, in English cyber-physical system or shortly CPS, is a computer system capable of continuously interacting with the physical system in which it operates. The system has calculation, communication and control capabilities.
  Sistemi ciberfisici. Un sistema ciberfisico, in inglese cyber-phisical system o brevemente CPS, è un sistema informatico in grado di interagire continuamente con il sistema fisico in cui opera. Il sistema ha capacità di calcolo, comunicazione e controllo.

  Sharing of information. Another concept at the basis of the 4.0 factory is that of the acquisition and sharing of all the data coming from the individual machines, from the production lines and from the entire factory. Such data can be useful for maintenance, supply chain, production planning. The data may consist, for example, of measurements on the progress of production, on the inventories of raw materials, the state of health of the machines (wear, residual life, etc.). Sharing takes place through the storage of all these data in relational databases accessible via the network and consulted by means of high-level management systems.
  Condivisione delle informazioni. Un altro concetto che è alla base della fabbrica 4.0 è quello della acquisizione e condivisione di tutti i dati provenienti dalle singole macchine, dalle linee di produzione e dall'intero stabilimento. Tali dati possono essere utili per la manutenzione, la supply chain, la programmazione della produzione. I dati possono consistere per esempio in misure sullo stato di avanzamento della produzione, sulle giacenze di magazzino delle materie prime, lo stato di salute delle macchine (usura, vita residua, ecc.). La condivisione avviene attraverso la memorizzazione di tutti questi dati in database relazionali accessibili via rete e consultabili per mezzo di sistemi gestionali ad alto livello.

  Software. The software is one of the fundamental pillars of modern mechatronics, thanks to which it is possible to easily reconfigure the systems in order to obtain maximum efficiency from them with respect to the specific tasks to be performed.
  Software. Il software costituisce uno dei pilastri fondamentali della meccatronica moderna, grazia al quale si riesce a riconfigurare facilmente gli impianti in modo da ottenere da essi la massima efficienza rispetto agli specifici compiti da svolgere.


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§3. Communication and smart devices.

Comunicazione e dispositivi intelligenti.


  The new production methods in order to meet the needs of the modern market require high flexibility of the plants, high availability of production resources, and high efficiency.
  Le nuove metodologie di produzione al fine di rispondere alle esigenze del mercato moderno, richiedono alta flessibilità degli impianti, alta disponibilità delle risorse di produzione, ed alta efficienza.

  The flexibility of the plants is due to the fact that often the plants have to adapt to the changing needs of the market. And, as these changes are more and more frequent, plant changes must be made as fast as possible and with minimal effort, both operational and economic.
  La flessibilità degli impianti è dovuta al fatto che spesso gli impianti si devono adattare alle mutevoli esigenze del mercato. E, poiché questi cambiamenti sono sempre più frequenti, le modifiche dell'impianto devono avvenire il più velocemente possibile e con il minimo sforzo, sia operativo che economico.

  The competitiveness of the product then depends on the efficiency of the plants both in terms of performance, but also of the availability of resources. In modern industry this goal is achieved by analyzing the enormous amount of data that devices are able to provide today (Big Data). The centralized control of this data allows to monitor in real time the status of all components, to check their state of health, and therefore to decide on appropriate preventive maintenance actions, before the device goes out of use causing harmful downtime.
  La competitività del prodotto dipende poi dalla efficienza degli impianti sia in termini di performance, ma anche di disponibilità delle risorse. Nella industria moderna questo obiettivo si raggiunge con l'analisi della enorme mole di dati che i dispositivi sono in grado di fornire oggi (Big Data). Il controllo centralizzato di questi dati permette di monitorare in tempo reale lo stato di tutti i componenti, di verificare il loro stato di salute, e quindi di decidere opportune azioni di manutenzione preventiva, prima che il dispositivo vada fuori uso causando dannosi fermi-macchina.

  One of the most interesting innovations of the communication in the Industry 4.0 is the IO-Link communication protocol.
  Una delle novità più interessanti della comunicazione in ambito di Fabbrica 4.0 è il protocollo di comunicazione IO-Link.

  IO-Link (IEC61131-9) is an open standards-based serial communication protocol that enables bidirectional data exchange between sensors and devices that support IO-Link.
These devices are connected to IO-Link master devices that perform the task of transmitting data over networks, making them available to control devices.
  IO-Link (IEC61131-9) è un protocollo di comunicazione seriale basato su standard aperti che consente lo scambio bidirezionale dei dati tra i sensori e i dispositivi che supportano IO-Link. 
Tali dispositivi sono collegati a dispositivi master IO-Link che assolvono il compito di trasmettere i dati su reti, rendendoli disponibili a dei dispositivi di controllo.


  Note that IO-Link is not a new type of fieldbus, but rather a point-to-point communication protocol between a control system and any device in the field. Furthermore, IO-Link, being an open standard, allows the integration of devices in any fieldbus or automation system. This aspect makes the wiring of the system simple and economical, making the reconfiguration of the systems simple, fast and economical.
  Si osservi che IO-Link non è un nuovo tipo di fieldbus, ma piuttosto un protocollo di comunicazione punto-punto tra un sistema di controllo ed ogni dispositivo dispositivo sul campo. Inoltre, IO-Link, essendo uno standard aperto, permette l'integrazione dei dispositivi in qualsiasi fieldbus o sistema di automazione. Questo aspetto rende semplice ed economico il cablaggio del sistema, rendendo le operazioni di riconfigurazione degli impianti semplici, veloci ed economiche.

References and Insights.
(1) IO-Link: Cos'è e quali sono i cinque principali vantaggi, Banner
(2) IO-Link Bosch Rexroth
(3) Emerson - Rosemount IO-Link Masters
(4) Norgren - Master IO-Link e Modulo I/O


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§4. More generally.

Più in generale.


  In this article we talked about Industry 4.0, that in particular constitute one of the most modern applications of the Industrial Automation.

   However, If you want to examine the whole Automation technology, from a more general point of view, then allow me to suggest you the reading of the following article which is the main one of the thematic area dedicated to this discipline, within Tateo~Encyclopedia (En).

  In questo articolo abbiamo parlato della Fabbrica 4.0, che in particolare costituisce una delle più moderne applicazioni della Automazione Industriale. 

  Tuttavia, se vuoi esaminare l'intera tecnologia dell’Automazione, da un punto di vista più generale, allora permettimi di suggerirti la lettura del seguente articolo che è il principale dell'area tematica dedicata a questa disciplina, all'interno di Tateo~Encyclopedia (En).


The most modern expressions of the Industrial Automation technology

Le più moderne espressioni della tecnologia  dell’Automazione Industriale

(AU)



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§5. Stay up to date

Rimani aggiornato


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§6. Let's keep in touch.
Teniamoci in contatto.

  I hope you enjoyed this article, belonging to the Learning (>) section of the Tateo's Interdisciplinary Lifelong Learning (TILLL) project (>), and that the notes and observations I gathered within it meets your interests. 

  If you want stay tuned with the TILLL project evolution, then I invite you to follow the next upgrades that are published on the TILLL's Blog and on the social media pages dedicated to the TILLL community.


  Spero che questo articolo, appartenente alla sezione Learning (>) del progetto Tateo's Interdisciplinary Lifelong Learning (TILLL) (>), ti sia piaciuto e che le note e le osservazioni che ho raccolto al suo interno soddisfino i tuoi interessi. 

  Se vuoi rimanere aggiornato sull'evoluzione del progetto TILLL, allora ti invito a seguire i prossimi aggiornamenti che vengono pubblicati sul Blog di TILLL e sulle pagine social dedicate alla community TILLL


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§7. Something about me, the founder and author of Tateo~Blog Project.

Qualcosa su di me, il fondatore e sull'autore del progetto Tateo~Blog.

First of all, thank you for visiting one of the pages of my blog. My name is Giovanni Battista Tateo (shortly Bat) and I am the founder and author of a project of Interdisciplinary Lifelong Learning of which the Tateo~Blog (:::) blog is the means of sharing. I was initially an Information Technology expert, and later I became an electronic engineer, specializing in industrial Automation. I'm passionate about Artificial intelligenceVirtual RealitySimulation, and I'm an expert in Artificial Vision applied to industrial Automation. Currently, and starting four years ago, I am employed as a Proposal Engineer at Mer Mec S.p.A. (:::) company. Previously, starting in 2004, I was employed, always at the same company, as a Designer of Artificial Vision Systems and Image Processing Algorithms, applied in particular to Railway Diagnostics. I am a supporter and promoter of Lifelong LearningSocial Networking and Knowledge Sharing by means of the web. If you want more details about me, visit the About Me (:::) page.


Innanzitutto ti ringrazio per aver visitato una delle pagine del mio blog. Mi chiamo Giovanni Battista Tateo (brevemente Bat) e sono il fondatore e l'autore di un progetto Lifelong Learning Interdisciplinare di cui il blog Tateo~Blog (:::) ne è il mezzo di condivisione. Sono stato in principio un esperto di Informatica, e in seguito sono diventato un Ingegnere Elettronico, specializzato in Automazione Industriale. Sono un appassionato di Intelligenza ArtificialeRealtà VirtualeSimulazione, e sono un esperto di Visione Artificiale applicata all'Automazione Industriale. Attualmente, ed a partire dall'anno 2016, sono impiegato come Proposal Engineer presso la società Mer Mec S.p.A. (:::). Precedentemente, a partire dal 2004, sono stato impiegato, sempre presso la stessa società, come Progettista di Sistemi di Visione Artificiale e di Algoritmi di Elaborazione delle Immagini, applicati in particolare alla Diagnostica Ferroviaria. Sono un sostenitore e promotore dell'apprendimento permanente, dei social network e della condivisione delle conoscenze tramite il web. Se vuoi ulteriori dettagli su di me, visita la pagine About Me (:::)


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  {Riferimenti per contattarmi. In seguito puoi trovare i miei riferimenti personali che puoi utilizzare se vuoi contattarmi personalmente, ed i collegamenti ai miei account social che puoi utilizzare per seguirmi e rimanere in contatto con me tramite le reti di social media}


Eng. Tateo Giovanni Battista

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