Produzione avanzata

Data di pubblicazione : 05 October 2024

Pubblicato da : Parul Atri

L'impiego di tecnologie di produzione avanzate ha la capacità di modificare i processi produttivi e aprire nuove prospettive di business. Tuttavia, è improbabile che la produzione avanzata sostituisca completamente le tecnologie esistenti nel prossimo futuro.

Uno dei motivi è che numerose tecnologie esistenti, in particolare per le attività su piccola scala, rimangono efficaci ed efficienti. Inoltre, alcune aziende, soprattutto quelle più piccole, potrebbero trovare proibitivo l'acquisto e la manutenzione degli strumenti e del software necessari per la produzione avanzata.

Inoltre, il passaggio a tecnologie di produzione avanzate richiede ingenti investimenti in istruzione e formazione per creare le competenze necessarie affinché i lavoratori possano utilizzare e gestire queste tecnologie. Pertanto, questo fattore frena, in particolare le piccole aziende, dal formare i propri dipendenti per gestire la produzione avanzata, a causa della mancanza di investimenti.

La produzione manifatturiera è alla base di tutte le innovazioni e gli sviluppi tecnologici. Qualsiasi miglioramento nella produzione spesso stimola la crescita di innumerevoli altri settori e aziende più a valle della catena di fornitura. L'utilizzo di tecnologie e processi all'avanguardia per aumentare la competitività delle industrie manifatturiere è noto come produzione avanzata. La produzione avanzata utilizza tecniche di produzione flessibili che sfruttano al meglio i beni strumentali e sono più efficaci, efficienti e rapide. Sebbene vi siano alcune situazioni in cui i metodi tradizionali e specializzati sono ancora appropriati, come nel caso di cicli di produzione lunghi e prevedibili, la produzione avanzata ha la capacità di gestire le diverse esigenze di produzione e la personalizzazione di massa che le industrie devono spesso affrontare, senza la necessità di ingenti investimenti di capitale.

Le tecnologie di produzione avanzate migliorano la produttività offrendo ai produttori la possibilità di aumentare o ridurre la scala produttiva in base alle esigenze e alla domanda del mercato. Per integrare le attività produttive e commerciali in un'operatività continua ed efficace, la produzione avanzata si basa sulle tecnologie dell'informazione e della comunicazione (ICT). Questo include tutte le aree della catena del valore, dall'ideazione alle considerazioni sul fine vita. Per mantenere la produzione all'avanguardia, le tecnologie di produzione avanzate, spesso note come "Smart Manufacturing", sono cruciali.

Vantaggi dell'avanzato

Tecniche di produzione

• Quando le operazioni di produzione saranno più automatizzate ed economiche, le risorse potranno essere concentrate maggiormente sulla ricerca e sullo sviluppo, consentendo l'introduzione di prodotti nuovi e interessanti.
• Le moderne tecniche di produzione sono complessivamente più precise, coerenti ed efficienti, il che si traduce in prodotti di qualità superiore, più affidabili, accessibili e a prezzi ragionevoli.
• Automatizzando le attività di produzione, la produzione avanzata contribuisce a snellire gli sforzi produttivi, consentendo al personale di concentrarsi su lavori più creativi.
• Una migliore reattività al mercato è resa possibile dalla flessibilità della produzione avanzata e dalla pianificazione e programmazione ottimizzate.

Il futuro ambito di mercato per

Produzione avanzata

Si prevede che le dimensioni del mercato mondiale della produzione avanzata raggiungeranno circa 78 miliardi di dollari nel 2035, con un CAGR di circa il 22% nel periodo di previsione 2023-2035. Gli sviluppi tecnologici e la crescente popolarità di nuove applicazioni possono essere utilizzati per spiegare la rapida crescita del fatturato del mercato della produzione avanzata. Gli operatori del settore della produzione avanzata hanno numerose opportunità di migliorare la propria capacità produttiva ed efficienza grazie allo sviluppo di nuovi metodi, materiali e attrezzature.

Obiettivi della produzione avanzata

Ottenere un vantaggio competitivo sul mercato è l'obiettivo della produzione avanzata, che si realizza in vari modi. L'aumento della produzione è senza dubbio uno degli obiettivi primari della produzione avanzata. Aumentando la produzione si può vendere di più. Ciò non implica che l'aumento della produzione sia l'unico obiettivo della produzione moderna. Anche altri ambiti, come l'ottimizzazione dei processi e l'efficienza, possono essere migliorati. Ad esempio, la produzione avanzata mira a ridurre i tempi di sviluppo di un prodotto, nonché a ridurre i costi unitari, il contenuto di materiali, le scorte di materiali e la quantità di beni strumentali sottoutilizzati.

Tipi di produzione avanzata

• Produzione efficiente: l'ingegneria simultanea, in contrapposizione all'ingegneria sequenziale, è al centro di questo lavoro, che include anche progettazione, simulazione, modellazione fisica e informatica, tecnologie di produzione all'avanguardia e metodi di controllo. Sia la fusione di precisione che la prototipazione rapida sfruttano queste tecnologie.
• Produzione intelligente: impiega metodi per aumentare la durata di vita e ottimizzare l'utilizzo degli impianti di produzione utilizzando le tecnologie dell'informazione e della comunicazione (ICT) e i relativi sistemi logistici. Questo obiettivo si ottiene attraverso un monitoraggio efficace, una manutenzione ordinaria e riparazioni.
• Organizzazione efficace: coordinamento e sfruttamento delle risorse industriali, sia materiali che intellettuali. Questo approccio si applica a gare d'appalto virtuali, aziende, risorse e strutture condivise, strutture organizzative innovative, unità di incubazione, gestione della conoscenza, commercio e commercio online.

Soluzioni di produzione avanzate

• Intelligenza Artificiale e Machine Learning L'intelligenza artificiale e il machine learning possono portare a una trasformazione totale del settore manifatturiero. Sebbene l'intelligenza artificiale esista ormai da tempo, gli sviluppi più recenti, come il cloud computing, i big data e il machine learning, stanno portando questo concetto alla ribalta dell'economia mondiale. L'intelligenza artificiale nel settore manifatturiero può essere ottimizzata per facilitare soluzioni basate sui dati in tempo reale, raccogliendo dati da diversi rami aziendali. Ad esempio, i dati provenienti dalla linea di produzione possono aiutare a calcolare e prevedere i tempi del ciclo di produzione e consentire una pianificazione e una programmazione accurate. Utilizzando sensori, l'intelligenza artificiale può monitorare la qualità dei prodotti o le condizioni delle attrezzature di produzione. L'intelligenza artificiale può essere utilizzata negli acquisti per effettuare previsioni accurate della domanda e ordinare di conseguenza le materie prime necessarie. Si prevede che l'intelligenza artificiale sia in grado di generare un aumento del 40% dei profitti nel settore manifatturiero entro il 2035.
• Nanotecnologie: la necessità di componenti più piccoli aumenta con la riduzione delle dimensioni dei nostri dispositivi. Poiché i progettisti devono integrare più funzionalità in una struttura compatta, la nanotecnologia è sempre più all'avanguardia in diversi settori. Inoltre, le particelle nanometriche vengono utilizzate in applicazioni chimiche e biologiche, dove possono migliorare le caratteristiche dei materiali, regolare la spettroscopia luminosa e modificare la reattività chimica.
• Robotica: la robotica rientra nell'elenco dei moderni processi di produzione, il che non dovrebbe sorprendere, dato che queste tecnologie automatizzate consentono il sollevamento di carichi pesanti, movimenti e giunzioni precisi e una migliore uniformità di lavoro in numerose unità produttive. La robotica industriale è incredibilmente utile per eseguire operazioni pericolose in quanto riduce i rischi per le parti interessate, i costi generali e gli sprechi, producendo al contempo beni in modo più affidabile, rapido ed economico. L'industria automobilistica, aerospaziale, della forgiatura, dei beni di consumo e molti altri settori utilizzano spesso i robot e, con il progredire della nostra comprensione della robotica, aumenta anche la nostra capacità di introdurre sistemi automatizzati in altri campi.
• Produzione additiva: nella produzione additiva vengono utilizzati software CAD o scanner di oggetti 3D per istruire le macchine a depositare il materiale in forme geometriche esatte, strato per strato. In questo modo, i produttori riducono la probabilità di guasti di un sistema, con numerosi vantaggi come la riduzione di peso, complessità e problemi di dissipazione termica. L'aerospaziale, la medicina, la prototipazione, l'automotive, i prodotti di consumo e molti altri settori traggono vantaggio dalla produzione additiva e questi settori sono destinati a espandersi man mano che la tecnologia diventa più accessibile e semplice da utilizzare.
• Lavorazione laser: la lavorazione e la saldatura laser, che utilizzano la tecnologia laser, consentono la produzione rapida e ad alta precisione di articoli. I laser eliminano le crepe e le giunzioni difettose, mantenendo al contempo l'integrità del pezzo grazie al controllo preciso della quantità di calore trasmessa al materiale. Recipienti a pressione, saldatura di sensori di prossimità, saldatura di batterie, componenti elettronici sensibili e molti altri prodotti vengono attualmente resi più sicuri e precisi grazie a queste tecnologie.

Industrie che utilizzano

Produzione avanzata

La produzione avanzata non può essere integrata in qualsiasi azienda che possa permettersi materiali compositi o cloud computing. Può avere successo solo se è presente un'infrastruttura IT sofisticata, come nei settori dei veicoli elettrici, della robotica, dell'aerospaziale e di altri ancora.

Elenco dei settori industriali che oggi vengono trasformati dalle tecniche di produzione avanzate:

• Prodotti di consumo: nelle fasi iniziali del ciclo di vita dello sviluppo del prodotto, la stampa 3D è eccellente per creare complessi dispositivi elettronici di consumo con estetica e funzionalità realistiche. Le prime iterazioni, fornite in modo rapido e preciso, si sono rivelate vantaggiose per i prodotti sportivi. Modelli architettonici dettagliati, oggetti di scena e costumi per l'intrattenimento sono altri esempi di utilizzo di successo. Un numero maggiore di prodotti di consumo potrebbe passare alla produzione additiva nei prossimi anni, man mano che la tecnologia di stampa 3D migliora il volume e la velocità di produzione.
• Energia: la capacità di creare rapidamente componenti specializzati e mission-critical in grado di resistere a condizioni difficili è fondamentale per il successo nel settore energetico. Lo sviluppo di componenti efficienti, leggeri e on-demand, nonché di materiali ecocompatibili, utilizzando la produzione additiva, offre soluzioni per diverse esigenze e applicazioni sul campo.
• Medicina: il settore medico in rapida evoluzione sta utilizzando soluzioni di produzione additiva per portare innovazioni a professionisti, pazienti e centri di ricerca. I produttori di dispositivi medicali utilizzano una varietà di materiali di stampa 3D rigidi, flessibili, opachi e trasparenti per creare progetti più personalizzabili che mai. Attraverso l'utilizzo di componenti di grado chirurgico, prototipi funzionali, modelli anatomici realistici e prototipi funzionali, la produzione avanzata sta consentendo sviluppi precedentemente inimmaginabili per tecnologie salvavita. Dispositivi di impianto biomateriali ortopedici, dispositivi dentali, modelli pre-operatori da TAC, guide per seghe e trapani personalizzate, custodie e strumenti personalizzati sono alcune delle applicazioni che stanno rimodellando il settore medico.

Ultime innovazioni in

Produzione avanzata

• Simulazione: la seconda scienza dell'innovazione e della gestione più diffusa tra i responsabili della produzione è il processo di simulazione. La produzione just-in-time è supportata dalla simulazione, che presenta i seguenti vantaggi: calcolo delle risorse ideali necessarie, del tempo impiegato dai componenti nel sistema, del tempo impiegato durante il trasporto e dell'utilizzo di macchine e personale. Utilizzando l'Ingegneria Computazionale Integrata dei Materiali (ICME), gli ingegneri di prodotto possono progettare un modello di prodotto virtuale e testarne le prestazioni in diverse condizioni prima di procedere con la produzione reale. La produzione virtuale può simulare i processi di produzione, il che è molto utile per eliminare le inefficienze e semplificare la produzione.
• Realtà Aumentata: per i tecnici di officina, la realtà aumentata offre un manuale di istruzioni immersivo e dettagliato. Il funzionamento interno delle macchine viene mostrato ai dipendenti, consentendo loro di apprendere, migliorando l'esperienza formativa e riducendo inutili sprechi di tempo e denaro. La realtà aumentata può aiutare a eseguire la manutenzione delle apparecchiature di produzione. Poiché le applicazioni di realtà aumentata combinano realtà reale e virtuale in modo innovativo, possono aiutare i produttori a ottimizzare il processo produttivo. Promuove la correttezza e la valutazione della pianificazione digitale in un ambiente fisico.

Il futuro della produzione avanzata

I cobot, o robot collaborativi, sono progettati per svolgere attività laboriose o pericolose insieme agli esseri umani. Si prevede che, con lo sviluppo della tecnologia dei cobot, saranno utilizzati più frequentemente nella produzione, aumentando la produttività e la sicurezza. Inoltre, una strategia di produzione nota come produzione circolare dà priorità alla riduzione degli sprechi e all'aumento dell'efficienza delle risorse. L'utilizzo di fonti di energia rinnovabili durante la produzione e la creazione di articoli facilmente smontabili e riciclabili sono due aspetti di questa strategia.

In che modo le piccole organizzazioni possono promuovere l'adozione della produzione avanzata?

Per sviluppare conoscenze ed esperienza nella produzione avanzata, le piccole imprese possono collaborare con specialisti come consulenti, consulenti e fornitori di tecnologia. Questo può aiutarle a superare le difficoltà tecniche, a rimanere aggiornate sugli eventi più recenti e ad avere accesso a risorse come denaro e formazione. Inoltre, le piccole imprese possono avvalersi di iniziative di assistenza governativa, tra cui sovvenzioni, prestiti e agevolazioni fiscali, per finanziare l'adozione di sofisticate attrezzature di produzione. Rendendo la tecnologia più accessibile alle piccole imprese, questi programmi possono contribuire ad alleviare l'onere finanziario degli investimenti.

Insomma

La produzione avanzata non è solo un'altra tendenza passeggera o un termine di moda che verrà dimenticato tra qualche anno. È un fenomeno destinato a crescere rapidamente nel prossimo futuro, aprendo la strada a fabbriche intelligenti gestite da remoto che implementano tecnologie di produzione nuove e avanzate. Il primo passo in questa direzione sarebbe che le aziende manifatturiere iniziassero a creare un'infrastruttura che consentisse alle loro iniziative di produzione avanzata di decollare.