Che cos'è l'Industria 5.0?

L'Industria 5.0 è destinata a trasformare il panorama manifatturiero concentrandosi su un modo di produrre più sostenibile e centrato sull'essere umano. L'Industria 5.0 continuerà a utilizzare l'automazione industriale con gli stessi robot, l'intelligenza artificiale (AI) e il machine learning, l'analisi dei big data, l'Internet of Things (IoT) e le tecnologie avanzate già impiegate nell'Industria 4.0, ma senza le discontinuità sociali che riducono significativamente la forza lavoro umana.

La transizione verso la quarta rivoluzione industriale (Industria 4.0) è ancora in corso in molti settori; tuttavia, anche se l'Industria 4.0 non è ancora stata completamente adottata, il concetto di una quinta rivoluzione industriale (Industria 5.0) si sta già affermando. Sebbene questo passaggio a una nuova "rivoluzione industriale" possa sembrare prematuro, l'Industria 5.0 può essere vista come un'estensione dell'Industria 4.0, ma con una maggiore attenzione agli elementi umani e con l'obiettivo di introdurre una dimensione più umana nell'automazione industriale. La transizione verso l'Industria 5.0 mentre l'Industria 4.0 è ancora in corso può essere considerata positiva, perché comporta una minore necessità di riqualificazione del personale.

L'automazione dell'Industria 4.0 ha aumentato la produttività in molti settori, ma esistono ancora numerosi ambiti in cui robot ed esseri umani devono lavorare a stretto contatto. L'Industria 5.0 punta a mantenere l'uomo protagonista del processo decisionale, garantendo al contempo che le tecnologie avanzate che hanno migliorato la produzione e la qualità dei prodotti continuino a evolversi.

Inoltre, si è riscontrata una certa spinta verso un ecosistema più centrato sull'essere umano. Ad esempio, l'Unione europea (UE) intende evitare grossi sconvolgimenti occupazionali e sfide legate alla riqualificazione, promuovendo una produzione collaborativa uomo-robot. Il nuovo paradigma tra Industria 4.0 e Industria 5.0 mira anche a conferire un livello più elevato di sostenibilità alla produzione.

L'Industria 5.0 manterrà le stesse tecnologie avanzate introdotte nelle linee produttive durante l'Industria 4.0, come sensori IoT, intelligenza artificiale, digital twin, cloud computing, sistemi cyberfisici e manifattura additiva, ma con ulteriori controlli che prevedono l'intervento umano. Questi controlli consentiranno agli esseri umani di operare all'interno di flussi di lavoro automatizzati per valutare rapidamente le direzioni di progettazione, apportare iterazioni, introdurre modifiche nei processi produttivi e analizzare gli effetti dei cambiamenti nelle catene di fornitura.

Uno degli obiettivi dell'Industria 5.0 è far sì che esseri umani e robot lavorino fianco a fianco attraverso robot collaborativi (cobot) e robot di assistenza avanzati, per produrre prodotti personalizzati e su misura su larga scala. Questo potrebbe tradursi in una linea di produzione con robot dotati di intelligenza artificiale situati in diverse aree, che realizzano lo stesso prodotto base, ma con un operatore umano alla fine della linea che modifica alcune parti finali per creare prodotti personalizzati. In questo scenario, i robot automatizzati continuano a svolgere la maggior parte del lavoro e delle attività altamente ripetitive, mentre i lavoratori umani forniscono l'input finale.

Affinché l'Industria 5.0 riesca a creare un nuovo ambiente di produzione su larga scala, incentrato sul benessere dei lavoratori, sulla creatività umana e sull'automazione avanzata, esistono alcuni pilastri chiave attorno ai quali deve ruotare la transizione.

I tre pilastri principali sono:

Centralità dell'essere umano

Le nuove tecnologie in fase di creazione riconosceranno l'importanza dell'uomo negli ambienti produttivi moderni e automatizzati. La transizione verso un approccio più centrato sull'essere umano potrebbe inoltre contribuire a ridurre il numero di posti di lavoro persi a causa dell'automazione basata sull'intelligenza artificiale.

Sostenibilità

L'Industria 4.0 presenta già alcuni elementi di sostenibilità, in particolare nell'uso di carburanti a basse emissioni di carbonio e nella gestione sostenibile dei macchinari. L'Industria 5.0 porterà questi aspetti a un livello superiore, progettando prodotti secondo i principi dell'economia circolare. Uno degli obiettivi dell'Industria 5.0 è progettare prodotti pensando in anticipo a quali componenti possano essere riutilizzati, riprogettati o debbano essere sostituiti al termine della loro prima vita utile.

Sistemi di produzione robusti e adattabili

L'Industria 5.0 richiederà l'uso di sistemi produttivi adattabili e robusti, in cui le decisioni siano prese sia dall'intelligenza artificiale sia dagli esseri umani. L'utilizzo di un sistema con supervisione umana contribuirà a ottimizzare le linee di assemblaggio e a garantire la massima efficienza, ma consentirà anche agli esseri umani di esercitare il proprio giudizio per evitare che i processi mettano a rischio l'impianto o la forza lavoro. Ciò aumenterà la robustezza e la resilienza dei processi produttivi, garantendo al contempo ambienti di lavoro più sicuri.

Con l'introduzione di nuove tecnologie e di rivoluzioni tecnologiche, esistono sempre aspetti positivi e negativi. Sin dalla prima rivoluzione industriale, ogni nuova fase ha portato benefici, ma anche sfide che devono essere gestite man mano che la società progredisce. L'Industria 5.0 non fa eccezione, ma invece di cercare di sostituire la robotica e la tecnologia intelligente, si concentra sulla loro integrazione in nuovi modi.

Vantaggi dell'Industria 5.0

• Collaborazione combinata tra esseri umani e robot e sviluppo tecnologico, che porta a sistemi avanzati progettati per lavorare in prossimità degli esseri umani grazie a tecnologie che limitano la forza in prossimità delle persone.
• Aumento della produttività, poiché i robot possono continuare a svolgere molte attività di "lavoro pesante", come saldatura o sollevamento, lasciando agli esseri umani i compiti più creativi e le attività che richiedono giudizio ingegneristico, come il controllo qualità e le decisioni di personalizzazione
• Robotica intelligente avanzata, in cui i robot dotati di intelligenza artificiale possono osservare gli esseri umani per apprendere quali movimenti e forze vengono utilizzati nello svolgimento di un compito, al fine di ottimizzare le proprie operazioni robotiche.
• Riduzione dell'affaticamento dei lavoratori, grazie ai robot che eseguono le attività manuali
• Maggiore integrazione dei principi di sostenibilità ed economia circolare direttamente al centro della progettazione dei prodotti, anziché come elemento successivo
• Aumento del numero di prodotti personalizzati disponibili per i consumatori
• Forza lavoro qualificata, in grado di lavorare a fianco delle tecnologie più avanzate
• Miglioramento della soddisfazione dei dipendenti, che possono dedicarsi ad attività più stimolanti e creative anziché a compiti monotoni e ripetitivi

Le sfide dell'adozione dei processi dell'Industria 5.0

• Le nuove tecnologie e l'elemento umano devono essere adottati contemporaneamente, cosa che non è avvenuta nell'Industria 4.0; sarà quindi necessario un cambiamento nel modo di pensare e operare delle organizzazioni per adottare i principi dell'Industria 5.0
• Le curve di apprendimento per i dipendenti che lavorano con tecnologie diverse potrebbero richiedere tempo
• I lavoratori devono sentirsi valorizzati dalle nuove tecnologie; in caso contrario, potrebbe emergere resistenza nell'apprenderle o una scarsa disponibilità ad accogliere il cambiamento
• Le organizzazioni dovranno adottare nuove strategie di governance, poiché non tutti avranno bisogno di una conoscenza completa di tutte le tecnologie e dei processi; ad esempio, un tecnico di manutenzione potrebbe dover conoscere solo la manutenzione predittiva e l'interfaccia utente, mentre un ingegnere di processo potrebbe dover approfondire maggiormente i concetti di trasformazione digitale.
• È necessaria una transizione graduale per limitare la resistenza all'adozione da parte dei lavoratori che temono di essere sostituiti o che il proprio posto di lavoro sia a rischio
• Sarà inoltre necessario definire nuove normative sul lavoro per chiarire meglio cosa rientra nei diritti e nei privilegi dei lavoratori e cosa costituisce un ambiente di lavoro automatizzato o robotizzato

L'implementazione dei framework dell'Industria 5.0 avrà un impatto su numerosi settori, tra cui automotive, sanità, robotica e diversi settori manifatturieri. Nelle applicazioni manifatturiere, le apparecchiature non solo saranno in grado di sottoporsi a operazioni di manutenzione predittiva come nell'Industria 4.0, ma consentiranno anche di riutilizzare i componenti dei macchinari dismessi nella generazione successiva di macchine, veicoli e tecnologie (essendo progettati secondo principi di circolarità). Dal punto di vista della produzione, tutto questo contribuirà a una riduzione degli sprechi, a un miglioramento del consumo energetico e a una diminuzione dei costi nel lungo periodo.

Nel settore sanitario, i sistemi intelligenti saranno in grado di analizzare le cartelle cliniche pregresse per comprendere tutte le possibili diagnosi di un paziente. I medici possono quindi prendere una decisione finale facendo leva sulla propria competenza contestuale. I medici possono anche lavorare all'interno di digital twin per osservare gli organi umani e simulare procedure chirurgiche, al fine di capire come i diversi organi si comportano durante un intervento prima che venga eseguito su un paziente e riducendo così il rischio chirurgico.

L'AI agentica può inoltre essere utilizzata per supportare diversi lavoratori in un ambiente di test isolato e controllato. Gli operatori umani possono sperimentare diversi scenari e decisioni per valutare gli esiti di approcci differenti e verificare se hanno un effetto positivo sull'azienda. Questi risultati possono poi essere utilizzati per sviluppare strategie aziendali più efficaci.

Nell'era dell’Industria 5.0, gli operatori devono avere accesso a un software digital twin che consente di esercitarsi e comprendere meglio i sistemi con cui lavorano, identificare potenziali modalità di guasto e acquisire conoscenze sui possibili scenari che potrebbero mettere a rischio la produzione.

Un software di simulazione, come la piattaforma digital twin basata sulla simulazione Ansys Twin Builder e il software digital twin Ansys TwinAI con tecnologia AI, non solo consente di realizzare questi ambienti ma può anche essere utilizzato in tutte le diverse fasi di progettazione di un prodotto per garantire un design ottimale molto prima della prototipazione. Poiché è possibile simulare interi impianti di produzione con digital twin, questi ultimi possono essere utilizzati fin dal primo ciclo di progettazione iterativo fino all'ambiente di produzione effettivo in cui verrà realizzato un prodotto (consentendo di apportare modifiche prima della realizzazione e/o di modificare i parametri dei sistemi fisici). I digital twin permettono ai lavoratori di conoscere meglio i sistemi con cui lavorano, abbattendo le difficoltà dovute all'aggiornamento delle competenze in contesti di formazione più gestibili. I digital twin aiutano inoltre a formare i lavoratori su apparecchiature sensibili che altrimenti richiederebbero l'arresto degli impianti o la riduzione della produzione, tutto senza tempi di inattività in fabbrica.

Per quanto riguarda robot e cobot che verranno utilizzati nell'industria 5.0 (una combinazione di materiali, software e tecnologie diverse), è possibile utilizzare il software di simulazione dei fluidi Ansys Fluent, il software di analisi strutturale agli elementi finiti Ansys Mechanical  e il solver avanzato dei campi elettromagnetici Ansys Maxwell  per progettare la struttura e il modo in cui queste tecnologie interagiscono. Ciò consente di progettare, distribuire e convalidare i robot in un ambiente di simulazione, senza la necessità di una prototipazione estesa e costosa.

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