Che cos’è la produzione sostenibile e come la trasformazione digitale può sostenere uno sviluppo industriale sostenibile

Sta diventando una cosa seria. I clienti chiedono sempre di più il passaggio a una maggiore sostenibilità. Sempre più spesso, i fondi d'investimento vengono messi a disposizione solo delle aziende che si impegnano a proteggere l'ambiente. Per le aziende, la redditività e la sostenibilità sono ormai interdipendenti. Le aziende industriali che lo riconoscono non possono evitare un cambio di paradigma per soddisfare entrambi gli obiettivi.

Perché la produzione sostenibile è importante?

• Introduzione di prodotti sostenibili che sono più attraenti per i clienti e quindi rappresentano dei driver di crescita.
• Miglioramento delle prestazioni operative dei siti di produzione, in particolare riducendo i difetti di qualità e il consumo di energia.
• Ridurre i costi indiretti riducendo i viaggi del personale, limitando le emissioni di gas serra come il CO2 e le relative tasse.

Questi obiettivi economici sono legati ai benefici ambientali che i produttori possono influenzare tramite le loro azioni: decarbonizzando la produzione riducendo le emissioni dirette di gas a effetto serra e di particelle, limitando il consumo di energia e riducendo le emissioni indirette di gas a effetto serra associate in particolare ai viaggi dei dipendenti, alle materie prime, ai fornitori, ai rivenditori, ecc.

L'ovvia correlazione di benefici economici e ambientali rende questo approccio attraente. La produzione sostenibile richiede quindi agli ingegneri di pensare in termini di gestione completa del ciclo di vita dei prodotti e degli impianti di produzione, dalla progettazione al riciclaggio o alla distruzione. I benefici economici e ambientali possono essere raggiunti in ogni fase della vita di un prodotto - progettazione, fabbricazione, promozione e commercializzazione, smaltimento o riciclaggio.

L'impatto delle aziende sull'ambiente deve essere ridotto a un livello neutrale. Per facilitare il loro impegno nel cambiamento ambientale, le aziende industriali possono fare uso di strumenti potenti come la progettazione assistita dal computer (CAD), la realtà aumentata (AR), così come software per creare digital twin.

Quali sono alcune metodologie di produzione sostenibile?

Sfruttare le tecnologie digitali per cominciare il viaggio della sostenibilità: dal design all'eco-design

Senza sempre saperlo, le aziende industriali che si sono aperte alla trasformazione digitale hanno già gli strumenti informatici necessari con i quali possono plasmare con successo il cambiamento ecologico.

Tutto inizia dalla fase di progettazione. Da diversi decenni, gli uffici di progettazione utilizzano software CAD (computer-aided-design) per progettare un prodotto o un processo di fabbricazione. Il software di simulazione viene poi usato per testare virtualmente le proprietà fisiche e logiche in condizioni reali. Grazie a questo passo, si elimina la necessità di creare prototipi intermedi, con conseguente risparmio di materiali ed energia.

Generative design

Il generative design permette agli ingegneri di usare algoritmi che suggeriscono opzioni di progettazione per soddisfare requisiti specifici, come per esempio la necessità di ridurre la massa finale di un prodotto. Il generative design si adatta perfettamente alla fabbricazione additiva, dove quest'ultima è possibile. In effetti, rispetto a processi di lavorazione tradizionali dove spesso ci si ritrova a rimuovere del materiale creando rifuiti, la fabbricazione additiva permette di risparmiare sui materiali.

Gestione del ciclo di vita del prodotto

Anche il software di gestione del ciclo di vita del prodotto (PLM) contribuisce a questa dinamica positiva, fornendo un livello abbastanza a ccurato di trasparenza e tracciabilità per quanto riguarda l' impronta di carbonio di un prodotto durante la sua vita. Nello stesso modo in cui possiamo definire la massa di un prodotto, possiamo anche calcolare la sua impronta di carbonio complessiva per aiutare gli ingegneri a sviluppare soluzioni sostenibili. Il software PLM include anche funzioni che assicurano la conformità con il regolamento REACH sull'uso di sostanze chimiche potenzialmente pericolose per la salute e l'ambiente. Scegliere componenti e materiali meno dannosi per l'ambiente non significa solo rispettare gli obblighi legali, permette inoltre di completare il circolo virtuoso della progettazione e del riutilizzo di prodotti sostenibili.

Realtà aumentata e digital twin

I metodi di progettazione, che in alcuni casi incorporano la realtà aumentata (AR), stanno diventando più accessibili in termini di costo e attrezzature, permettendo ai designer di collegarsi a un modello in scala di un prodotto chiamato digital twin. L' accesso remoto a questi modelli elimina la necessità di viaggiare, risparmiando energia, costi e tempo.

La condivisione delle soluzioni IT di cui sopra riduce i tempi di sviluppo del prodotto e di conseguenza l'impronta carbonio indiretta di un prodotto.

Risparmi su costi ed emissioni a vari livelli

La fase di progettazione permette anche la simulazione dei sistemi produttivi (produzione, stoccaggio e intralogistica), dei fattori di processo (come il consumo di energia e il rischio di difetti di qualità e scarti) e il ruolo delle persone in questi processi. La simulazione di processo supporta i produttori nella loro trasformazione digitale permettendo la progettazione di linee di produzione flessibili che possono fabbricare o assemblare diverse serie di prodotti. La transizione da siti specializzati a fabbriche flessibili e produzione decentralizzata è una sfida fondamentale, sia dal punto di vista economico che ambientale.

La fase di " eco-design " – termine legittimato dall'ubiquità della dimensione ambientale - offre un doppio vantaggio. Ottimizza la creazione di un prodotto o di un processo e può essere una fonte di risparmio di materiali, consumo di energia e spazio di produzione. Supporta anche la collaborazione a distanza, eliminando viaggi e sprechi.

Produzione connessa e manutenzione predittiva: verso una produzione più sostenibile

L'eccellenza operativa comporta anche l'uso di macchine connesse in rete per misurare la produttività e anticipare i guasti, confrontare e ottimizzare le prestazioni industriali dei siti e minimizzare i difetti di qualità.

Minimizzare o addirittura eliminare i difetti di qualità ha un doppio vantaggio. Evita i fermi macchina non pianificati, che sono particolarmente costosi, e riduce le perdite di materiale, a loro volta molto costose. Con la definizione basata sul modello (MBD), un metodo di gestione dei progetti IT, queste fasi possono essere migliorate attraverso l'iterazione con strumenti di simulazione e ottimizzazione dei processi produttivi. La riduzione dei tempi di funzionamento delle linee di produzione e il consumo di materiale coordinato con precisione rallentano automaticamente l'aumento dei costi energetici e delle emissioni di gas serra.

Queste soluzioni combinate con il software PLM permettono una visione precisa e tracciabile dei cambiamenti nelle macchine e nelle linee di produzione. Le macchine collegate in rete permettono anche di inviare dati reali sulle prestazioni del processo di fabbricazione (in termini di consumo di energia, carenze di qualità, ecc.) agli ingegneri e ai progettisti per apportare le correzioni necessarie al prodotto o al processo di fabbricazione associato.

La manutenzione predittiva beneficia inoltre dell'uso dell'intelligenza artificiale tramite cui è possibile analizzare e prevenire i malfunzionamenti operativi e i guasti dei materiali o dei processi , assicurando che le operazioni si svolgano senza problemi. Questo aumenta significativamente l'efficienza operativa e contribuisce indirettamente a rendere l'industria più economica. Il risparmio in termini di materiali ed energia fa bene al pianeta... e altrettanto al business.

Prodotti rispettosi dell'ambiente

La tendenza verso i prodotti usa e getta è oggi ampiamente contestata. Quando i produttori adottano un approccio ecologicamente responsabile, prendono la strada opposta.

Questo inizia già nella fase di progettazione, cioè con lo sviluppo di un prodotto che sia facile da mantenere per tutto il suo ciclo di vita. Questo prolunga la vita del prodotto e quindi evita un consumo eccessivo di materiali ed energia necessari per sostituirlo. Infine, Il design modulare fa un ulteriore passo avanti rendendo i prodotti scalabili.

Lo sviluppo di prodotti compatibili con le tecniche di manutenzione assistita dall’AR (in cui le istruzioni di smontaggio/assemblaggio e persino di riparazione sono fornite utilizzando la tecnologia di realtà aumentata) semplifica la manutenzione e riduce la necessità di strutture e personale dedicati alla riparazione in loco. Il concetto può essere portato ad un altro livello : Gli esperti aiutano il personale inesperto a distanza, sempre supportati dall’AR.

La connessione dei prodotti a un database dotato di intelligenza artificiale permette la raccolta di dati da sensori incorporati nel prodotto attraverso una rete di trasmissione dati. Questi dati possono essere valutati e utilizzati per affrontare proattivamente i problemi prima che portino a guasti, permettendo inoltre di estendere la vita utile delle attrezzature e dei prodotti.

Collegare i prodotti ai database è un'utile fonte di feedback. L'analisi del comportamento reale dei prodotti aiuta ulteriormente ad adattare le configurazioni per i futuri cicli di produzione.

Il principio di base della produzione sostenibile : la giusta misura

Una regola importante per i prodotti ecocompatibili è che devono soddisfare i requisiti specificati nel modo più preciso possibile. Un prodotto mal progettato ha un rischio maggiore di fallimento e di manutenzione aggiuntiva.

Inoltre, un prodotto che è stato sviluppato oltre i requisiti specificati consuma più materiali, usa più componenti e richiede più manutenzione nel corso della sua vita.

Le tecnologie digitali sono un catalizzatore efficace per la progettazione e la fabbricazione di prodotti meno inquinanti basati su processi produttivi puliti.

"Se non prendi il cambiamento per mano, ti prenderà alla gola ", disse Winston Churchill. I leader giocano un ruolo critico nel guidare il cambiamento strategico di successo che l'industria deve intraprendere.

L'industria è stata un motore del progresso tecnologico e dello sviluppo economico per più di un secolo, ma allo stesso tempo un grande inquinatore. Ora che l'industria è a un bivio, è il momento di superare questo paradosso. Una produzione industriale ecologica e sostenibile è già oggi un obiettivo fattibile, che può essere implementato con l 'aiuto di soluzioni digitali in modo tale che la crescita e la performance economica non siano compromesse a medio e lungo termine.