I droni ed Industry 4.0

I droni sono un tipo di sistema sviluppato nello stesso periodo storico della quarta rivoluzione industriale (Industry 4.0). Pertanto, il loro sviluppo è stato legato a molti dei paradigmi associati a questa forma evolutiva dello sviluppo industriale. Infatti, lo sviluppo dei droni è stato anche collegato all’esistenza di diverse tecnologie abilitanti che hanno determinato la predetta evoluzione. Si pensi, ad esempio, allo sviluppo delle comunicazioni digitali cablate e wirelss, allo sviluppo delle batterie ricaricabili al litio, allo sviluppo dei motori elettrici a controllo digitale con potenza ed efficienza elevate e allo sviluppo della stampa 3D. Inoltre, essi sono collegati a funzioni nuove che caratterizzano la più recente evoluzione del modello della produzione industriale.

Anzitutto, può essere considerata come esempio caratterizzante l’automazione totale dei processi di montaggio dei componenti elettronici e meccanici (la cosiddetta meccatronica) che ha determinato il superamento del modello della “catena di montaggio”. L’automazione in oggetto viene incontro anche all’ esigenza di realizzare la manutenzione di sistemi complessi nei quali risulta impossibile, anche solo fisicamente, far operare l’elemento

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umano, alle necessità di sorveglianza delle installazioni industriali e dei processi per impedire l’esecuzione di attività fraudolente e prevenire rischi. Questo riguarda un altro dei pillar di Industria 4.0: la sicurezza. Un elemento importante è la sorveglianza degli impianti utili a fornire l’energia ad una specifica installazione industriale. In tale ambito sussiste un vasto impiego di droni per monitorare i pannelli solari, le linee elettriche, le linee del gas e dei combustibili. Questo impiego, si riallaccia, in particolare al filone riguardante l’utilizzo intelligente delle risorse energetiche: Smart Energy.

Un ulteriore elemento che caratterizza i droni come componenti del framework Industria 4.0 è l’utilizzo di tecnologie di simulazione e di realità virtuale. Infatti, una modalità di controllo dei droni è il cosiddetto First Person Video (FPV). In tale modalità, l’operatore remoto realizza un controllo immersivo del drone attraverso un caschetto di realtà virtuale dotato di appositi visori tridimensionali. In questo modo è possibile guidare applicazioni complesse di monitoraggio e manutenzione guidate da realtà aumentata, ovvero da un mix di immagini reali e virtuali sovrapposte, utili ad una migliore comprensione della condizione operativa. L’operatore può, ad esempio, ricevere suggerimenti sulle operazioni e sui particolari verso cui indirizzare l’attenzione attraverso avatar virtuali (ad esempio simulacri 3D di operatori umani) la cui immagine viene sovrapposta alle immagini reali acquisite. Si pensi, ad esempio, alle condizioni in cui si deve monitorare la tenuta di un condotto di fluidi. Una volta inquadrato il condotto, l’avatar può segnalare all’operatore i punti più critici sui quali concentrare l’attenzione durante il monitoraggio. Questa tecnologia, mutuata dalle applicazioni militari, permette di eliminare costi di training del personale e rischi di errori determinati dal cattivo addestramento.

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In un singolo drone possono essere imbarcati diversi sensori miniaturizzati per rilevare misure di quantità fisiche disparate: camere ottiche nel visibile e nell’infrarosso, radar, microfoni direzionali e sniffatori chimici e di radiazioni. Ultimamente, si sta considerando anche la possibilità di dotare i droni di manipolatori al fine di permettere la realizzazione anche di interventi attivi sui componenti oggetto del monitoraggio.

Nell’ambito dei modelli descritti al capoverso precedente, si citano alcuni esempi specifici:

1) Il Progetto Smart Factory di AudiTM che prevede l’utilizzo di droni nelle fasi di produzione per il trasporto da un punto all’altro di uno stabilimento di componenti utili alle varie fasi di assemblaggio delle automobili. Il vantaggio di tali sistemi, rispetto ai tradizionali muletti automatizzati è quello di sfruttare la terza dimensione andando a muoversi entro volumi che non intralciano le altre attività. In questo modo si può aumentare l’efficienza di utilizzo dello spazio di lavoro (Audi Media Center, 2016);

2) Un altro esempio è quello relativo alla possibilità di operare la movimentazione dei componenti nelle warehouse, ovvero i grossi magazzini dove le aziende conservano i materiali. Un esempio in tal senso è l’attività realizzata negli Stati Uniti dal colosso della distribuzione Wal-MartTM. Tale attività ha dimostrato che i droni possono essere utilmente applicati per realizzare automaticamente in un unico giorno l’inventario anche dei più grandi di tali magazzini rilevando componenti mancanti od erroneamente catalogati (Mogg, 2017). Un’attività simile è in via di organizzazione anche da parte di IKEA (Arabian Supply Chain, 2017);

3) Un ulteriore esempio è costituito dall’applicazione di uno dei leader nella produzione di macchinari per le costruzioni: il colosso CaterpillarTM. In tale ambito, è stato

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previsto l’utilizzo di droni a supporto delle operazioni con i macchinari. Infatti, tipicamente, molti di questi macchinari, quali gru e benne, effettuano le loro attività a grande distanza dagli operatori che li manovrano. I droni permettono, pertanto, di avere una visione più prossima alle operazioni senza incrementare i rischi per gli operatori (Kolodny, 2017).

Sempre nell’ambito del framework Industria 4.0, è possibile considerare i droni non solo come tecnologia abilitante, ma anche come prodotto. Infatti, i componenti e le metodologie di sviluppo dei droni sono quelle tipicamente associate ad un prodotto di un sistema industriale che segue il modello Industria 4.0:

1) Il prodotto è realizzato sfruttando le tecnologie più avanzate dei sistemi digitali: computer embedded, sistemi operativi in tempo reale, sistemi di comunicazione digitali wireless robusti e ad elevata affidabilità, firmware riconfigurabile da rete, sistema gestibile attraverso applicazioni installabili in dispositivi mobili basati su sistemi operativi di ampia diffusione;

2) E’ realizzata una gestione del pre-vendita e del post-vendita caratteristica dei prodotti di Industria 4.0. Per la pre-vendita si può considerare il supporto via web per gli utenti finali al fine di definire in modo accurato la forma e le specificità del servizio fornito. Per il post-vendita la specificità riguarda la gestione ricambi (che, in alcuni casi, sono gestiti da remoto sfruttando le tecnologie dell’Additive Manufacturing). Similmente, si opera per le problematiche di manutenzione e customizzazione che sono, tipicamente, gestiti da network di concessionari ampiamente integrati nel tessuto geografico e collegati attraverso gli applicativi di rete;

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3) Il prodotto è sviluppato ed aggiornato attraverso un’approfondita interazione con clienti che sfrutta ampiamente i canali dei social network (Facebook, Twitter, Whatsapp) sviluppati negli ultimi anni.