Approcci di sviluppo di prodotti intelligenti per l'Industria 4.0

Sviluppo di prodotti intelligenti nell'Industria 4.0 

La quarta rivoluzione industriale comprende una serie di progressi che coinvolgono sia i prodotti che i processi. Sviluppo di prodotti intelligenti (SPD) è uno degli aspetti critici di questo nuovo paradigma industriale, rappresentando diverse potenzialità per organizzazioni e mercati. Inoltre, vengono analizzate l'emergere e le capacità dei prodotti intelligenti, nonché le loro potenzialità centrali nel quadro dell'Industria 4.0.

Cambiamenti dirompenti affrontati da Industria 4.0 ha avuto un impatto sull'intero ciclo di vita del prodotto, con l'emergere di strumenti digitali avanzati per lo sviluppo e la prototipazione del prodotto che comprendono piattaforme di elaborazione avanzate, come realtà virtuale e aumentata (AR).

• Industria 4.0 

L'Industria 4.0 è un concetto ampiamente adottato come driver nell'industria digitale e si basa sul progetto “Industria 4.0” sviluppato dal governo tedesco. Questo progetto è stato annunciato alla Fiera Internazionale di Hannover nel 2011 e secondo la teoria dell'Industria 4.0, l'industria digitale si basa su prodotti personalizzabili, sviluppati in un ambiente di produzione flessibile.

Il valore dei prodotti intelligenti non risiederà solo nelle loro capacità fisiche, ma anche nella migliore esperienza dei clienti e dei partner di fornitura. Fin dalle prime fasi di ingegneria e progettazione, ogni aspetto è integrato con servizi di alta qualità in una nuova categoria di prodotti ibridi.

Il nuovo concetto di produzione sviluppato dall'iniziativa Industria 4.0 incorpora macchine, processi, software, sensori, processori e tecnologie di comunicazione. Tutti questi sistemi hanno una componente informatica, oltre all'interazione fisica con il mondo reale, fornendo così un'interfaccia significativa tra i due.

Il panorama industriale è cambiato negli ultimi decenni a causa dei successivi progressi tecnologici. Negli ultimi anni è emerso il termine Industria 4.0 ed è stata rivolta maggiore attenzione a questo fenomeno. Come le prime tre rivoluzioni industriali risultanti da progressi tecnologici dirompenti, l'Industria 4.0 può essere provvisoriamente definita la quarta rivoluzione industriale. 

Questo nuovo paradigma industriale avrà un'influenza significativa sul settore industriale poiché rappresenta un insieme di importanti progressi tecnologici in materia Robot intelligenti, sistemi cyber-fisici (CPS), Big Data, realtà aumentata (AR), e il Internet of Things (IoT). Nel framework Industry 4.0, tutto nell'ambiente di produzione è integrato, scambiando informazioni in modo autonomo, attivando azioni e controllando ciascuno in modo indipendente, consentendo la creazione di processi più intelligenti.

• Potenziali dei prodotti intelligenti nell'Industria 4.0

Al giorno d'oggi, il termine "intelligente" è diventato molto diffuso e, nonostante sia solitamente utilizzato da organizzazioni e ricercatori, non esiste una definizione coerente. Questo concetto è spesso correlato all'utilizzo di dispositivi indipendenti che cooperano in una rete con altri dispositivi intelligenti e possono eseguire azioni basate su aggiornamenti in tempo reale.

 L'industria 4.0 è focalizzata sulla creazione di prodotti e processi intelligenti attraverso la trasformazione di fabbriche convenzionali in fabbriche intelligenti. 

Fabbriche intelligenti sono una delle caratteristiche critiche di questo nuovo paradigma industriale, essendo una soluzione produttiva che consente lo svolgimento di processi flessibili e adattivi adatti a soddisfare dinamicamente e rapidamente le esigenze del mercato con elevata complessità. Inoltre, le fabbriche intelligenti possono gestire la complessità e aumentare l'efficienza della produzione. Un ambiente di fabbrica intelligente è caratterizzato dall'intercomunicazione in una rete tra risorse umane, macchine e oggetti, come i prodotti intelligenti. 

Prodotti intelligenti sono integrati con l'intero processo produttivo e ne supportano attivamente il processo produttivo, controllando in modo autonomo le singole fasi produttive. Inoltre, come prodotti finiti, i prodotti intelligenti sono consapevoli dei parametri entro i quali dovrebbero essere utilizzati, fornendo informazioni sul loro stato durante il loro intero ciclo di vita. Questi sistemi integrati possono essere gestiti in tempo reale lungo l'intera catena del valore, ottimizzando la fabbrica intelligente per quanto riguarda i processi di logistica, produzione, manutenzione e gestione aziendale.

Prodotti intelligenti per l'industria digitale 4.0

I prodotti intelligenti integrati negli attuali flussi di produzione possono auto-elaborare, archiviare dati, comunicare e interagire all'interno dell'ecosistema industriale.

A partire dai primi approcci che consentono ai prodotti di identificarsi tramite RFID, da allora le capacità dei prodotti di fornire informazioni si sono evolute.

Oggi i prodotti intelligenti non solo forniscono la loro identità, ma descrivono anche il loro stato e la storia del ciclo di vita. Sono in grado di elaborare algoritmi e apprendimento automatico, il che li rende esperti nell'elaborazione di ulteriori passaggi, comprese le fasi del prodotto che si traducono nel prodotto finito e anche le operazioni di manutenzione imminenti.

Sviluppo di prodotti intelligenti 

I prodotti intelligenti sono uno degli aspetti critici della trasformazione industriale emergente che influenza positivamente lo swing sia dei prodotti che dei processi. L'industria 4.0 offre una serie di nuove opportunità per SPD con l'emergere di una nuova tecnologia che comprende piattaforme di elaborazione avanzate.

• Sviluppo di un nuovo prodotto 

La quarta rivoluzione industriale emergente porta fabbriche intelligenti ed intelligente di produzione, Con alto grado di automazione ed elevate quantità di informazioni nelle reti. L'adozione di questo nuovo paradigma industriale e la produzione di prodotti intelligenti e connessi significa ottimi cambiamenti nella catena del valore di tutta l'organizzazione, ovvero in processi di sviluppo del prodotto. 

Per rimanere competitive e soddisfare le esigenze del mercato in un ambiente in rapida evoluzione, le aziende devono affrontare molte sfide, introducendo continuamente nuovi prodotti, processi e tecnologie ed essendo più efficaci dei loro concorrenti nello sviluppo dei loro prodotti. 

I processi di sviluppo del prodotto hanno registrato diversi progressi negli ultimi anni in termini di teoria, metodi e approcci. In passato, le aziende erano solite concentrare i propri processi di sviluppo prodotto sui rilasci periodici dei prodotti. Tuttavia, questo processo sta diventando più iterativo e le aziende migliorano continuamente i loro prodotti.

  Le tendenze di sviluppo del prodotto sono fortemente influenzate dai nuovi progressi tecnologici che hanno portato a una nuova tipologia di prodotti innovativi e l'evoluzione rispetto alle nuove esigenze del mercato. D'altra parte, la società gioca un ruolo essenziale nelle questioni relative all'impatto ambientale, alla sostenibilità, alla salute e alla sicurezza.

• Realtà aumentata nello sviluppo di prodotti intelligenti

La realtà aumentata (AR) è una tecnologia che combina il mondo fisico con testi e immagini o animazioni generati dal computer, fornendo agli utenti un'esperienza di interazione intuitiva. L'AR può essere definita come una visione diretta o indiretta in tempo reale di un ambiente del mondo reale migliorato o aumentato, che combina oggetti reali e virtuali. In altre parole, la realtà aumentata viene utilizzata per integrare l'ambiente fisico, sovrapponendo informazioni digitali generate dal computer come audio, video e grafica. Mira a semplificare l'esperienza dell'utente portando informazioni virtuali e migliorando la loro percezione e interazione con il mondo reale, aumentando il senso della realtà in tempo reale. 

AR è una variazione della realtà virtuale poiché le loro tecnologie e componenti di sistema sono molto simili. Tuttavia, a differenza della realtà virtuale, il cui obiettivo è immergere gli utenti in un mondo simulato e virtuale, l'obiettivo della realtà aumentata è aumentare la grafica e le informazioni generate dal computer rispetto agli oggetti reali. Mentre la VR supporta le fasi di sviluppo del prodotto senza ambiente fisico, AR si concentra sull'ambiente fisico e sui prodotti fisici, aumentando la realtà attraverso l'allegato di informazioni rilevanti che facilitano i processi di progettazione e sviluppo di prodotti intelligenti. 

Tecniche avanzate come VR e AR vengono introdotte nello sviluppo del prodotto, rappresentando il grande potenziale per il design industriale e la prototipazione aumentata interattiva. Questi strumenti di progettazione collaborativa possono facilitare la condivisione del know-how, migliorando la visione del mondo fisico con informazioni aggiuntive e rappresentazioni generate al computer del prodotto in fase di sviluppo. 

L'AR non viene utilizzata solo per migliorare il processo di prototipazione ma anche come strumento che aumenta la percezione del prodotto e promuove la comunicazione tra ogni stakeholder. 

Conclusioni 

La quarta rivoluzione industriale riunirà il mondo digitale e quello fisico, integrandoli per migliorare processi e prodotti. Questo nuovo concetto di produzione rappresenta un'opportunità per migliorare la produttività e l'efficienza delle aziende utilizzando un prodotto intelligente per comunicare con un ambiente industriale. I prodotti intelligenti e connessi offrono nuove opportunità per nuove funzionalità, maggiore affidabilità e capacità, nonché l'introduzione di catene del valore dirompenti. 

L'industria 4.0 offre una serie di nuove opportunità con l'emergere di nuove tecnologie dirompenti e all'avanguardia che rappresentano un enorme potenziale per la progettazione industriale e la prototipazione. Tecnologie digitali avanzate che comprendono piattaforme di elaborazione avanzate, come VR e AR, vengono introdotte nel campo SPD e stanno iniziando a riscrivere le regole dei processi di sviluppo prodotto. La combinazione di prototipazione fisica e virtuale o aumentata consente la creazione a costi contenuti di prodotti intelligenti altamente flessibili e fornisce una resa realistica dell'aspetto e del comportamento del prodotto. 

Mettere insieme il design e la visualizzazione aumenta la percezione del prodotto. Promuove la comunicazione tra ogni stakeholder, creando ambienti più collaborativi, che rappresentano un ottimo potenziale per aumentare la competitività delle organizzazioni, ponendo le aziende che adottano questi approcci SPD all'avanguardia della tecnologia. 

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