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L’industria manifatturiera è il cuore pulsante dell’economia globale, contribuendo al 16% del PIL mondiale. Tuttavia, questo settore vitale sta affrontando una serie di sfide senza precedenti: supply chain interrotte, crescente domanda di personalizzazione, necessità di sostenibilità e l’urgenza di aumentare la produttività.
In questo scenario, le fabbriche intelligenti si affermano come una soluzione indispensabile. Esse non sono semplicemente “ambienti produttivi automatizzati”.
Sono un mondo dinamico, in cui analytics evolute supportate da intelligenza artificiale (AI) e machine learning (ML) trasformano i dati raccolti in tempo reale in decisioni strategiche. Ciò permette alle aziende di ottimizzare i processi produttivi, aumentare la sostenibilità e migliorare la loro competitività globale. E al centro di questo ecosistema in rapida evoluzione ci sono, le reti dedicate 5G, che offrono una connettività ultraveloce, affidabile e sicura. Queste reti superano i limiti delle tecnologie tradizionali, come il Wi-Fi o le infrastrutture cablate, e consentono all’industria di trasformarsi in un ecosistema sempre più connesso, data driven, flessibile ed efficiente.
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5G privato: un’evoluzione necessaria
Per anni, l’industria ha fatto affidamento su reti cablate o Wi-Fi per garantire la connettività tra macchinari e sistemi. Tuttavia, queste soluzioni stanno mostrando sempre più i loro limiti.
Sebbene affidabili, le connessioni cablate limitano la flessibilità operativa; ogni modifica o espansione della linea produttiva richiede costosi interventi strutturali e rappresenta un vincolo alla configurabilità degli impianti. Dal canto suo il Wi-Fi è flessibile, ma spesso inaffidabile in ambienti industriali complessi: la copertura può essere disomogenea, con frequenti “zone morte” e interferenze, specialmente in spazi densamente popolati da dispositivi connessi.
Il 5G privato rappresenta una svolta fondamentale per l’industria manifatturiera, superando le limitazioni delle tecnologie tradizionali grazie a una serie di vantaggi chiave.
Connettività ultraveloce
Innanzitutto, il 5G consente una connettività ultraveloce, con velocità di trasferimento dati fino a 10 volte superiori rispetto al 4G e notevolmente più rapide rispetto al Wi-Fi tradizionale. È possibile raccogliere ed elaborare immediatamente i dati provenienti da sensori, dispositivi IoT e macchinari (fino a 1 milione di dispositivi per chilometro quadrato!), migliorando il controllo in real-time di una vasta gamma di applicazioni industriali e per creare ecosistemi produttivi altamente interconnessi. Con una rete 5G privata, inoltre, la copertura è omogenea, priva delle zone morte, e quindi è possibile ottener una connessione continua anche in ambienti industriali complessi e ad alta densità.
Latenza ultra-bassa
In questo contesto iperconnesso, la latenza ultra-bassa del 5G privato, con tempi di risposta inferiori a 1 millisecondo, garantisce una reattività istantanea, fondamentale per applicazioni mission-critical come il controllo robotico o la manutenzione predittiva.
Vvantaggi per la sicurezza
Importanti anche i vantaggi per la sicurezza: le reti private 5G, infatti, sono isolate dal traffico pubblico, garantendo maggiore protezione contro i cyberattacchi e permettendo una gestione rigorosa dell’accesso ai dati sensibili.
A tutto ciò si aggiunge un livello di scalabilità e flessibilità impossibile con altre tecnologie: solo il 5G può supportare milioni di dispositivi connessi senza compromettere le prestazioni, realizzando pienamente il potenziale dell’IIoT, che fa di ogni macchina o sensore una fonte di dati e elemento di un ecosistema interconnesso.
5G e ROI: prospettive tangibili per l’industria
Secondo uno studio condotto da Ericsson in collaborazione con Hexagon sulla trasformazione dell’Industria 4.0, l’adozione del 5G privato nelle fabbriche può offrire rilevanti vantaggi.
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L’analisi indica che è possibile aumentare l’efficienza operativa del 30%, grazie a una migliore gestione dei dati, maggiore automazione e riduzione degli errori umani, ma c’è di più: l’investimento necessario può garantire un ROI superiore al 100% in meno di cinque anni, grazie alla riduzione dei tempi di inattività, all’ottimizzazione dei processi e alla maggiore flessibilità nella gestione degli impianti produttivi.
Analytics evolute e 5G: esempi di casi d’uso
Già oggi possiamo vedere diverse best practice di utilizzo delle data analytics evolute supportate dalla connettività 5G in azienda.
Manutenzione predittiva: opportunità di efficienza e risparmio
Le analytics predittive, supportate da algoritmi di machine learning, consentono di monitorare in tempo reale le condizioni di macchinari e sensori, prevedendo i guasti prima che si verifichino. I benefici sono la riduzione dei tempi di inattività grazie a una manutenzione pianificata, il risparmio su costi di riparazioni impreviste, una maggiore durata dei macchinari realizzata ottimizzando gli interventi.
Per esempio, grazie alla collaborazione con Cosmote, operatore di telecomunicazioni greco, è stata implementata la prima rete campus cellulare privata realizzata in Grecia, all’interno dello stabilimento produttivo in cui l’azienda Calpak produce in modo completamente automatizzato scaldacqua a energia solare.
Calpack ora utilizza una rete 5G privata per raccogliere dati in tempo reale dai robot industriali, implementando strategie di manutenzione predittiva che migliorano flessibilità e costi operativi. Nel progetto sono intervenuti vari attori, le cui tecnologie sono state integrate e connesse con il supporto della connettività dedicata. Gizelis robotic ha fornito i bracci robotici collegati per le linee di produzione all’avanguardia e completamente automatizzate di Capalk; PTC ha fornito la sua piattaforma leader per l’IOT industriale e la realtà aumentata.
La soluzione creata consente la raccolta in tempo reale di dati critici dai bracci robotici; i dati vengono inseriti in algoritmi di machine learning e analisi dei dati che consentono di monitorare la produzione in tempo reale, attuare strategie di manutenzione predittiva e attivare supporto esperto da remoto in caso di malfunzionamenti della linea di produzione. Questo nuovo approccio migliora la disponibilità e la flessibilità delle linee produttive aumentando la produzione e riducendo i costi.
Intelligenza artificiale e 5G per la qualità e l’efficienza industriale
Le analytics evolute, integrate con sistemi di visione artificiale e AI, stanno rivoluzionando i processi di controllo qualità, con importanti benefici quali l’identificazione precisa di difetti che potrebbero sfuggire agli operatori umani, la riduzione di scarti e rilavorazioni (e dei relativi costi), il miglioramento continuo dei processi produttivi grazie ai dati raccolti.
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In questo ambito, in collaborazione con AWS, abbiamo implementato un sistema avanzato di ispezione visiva che utilizza AI per migliorare la qualità dei prodotti in tempo reale.
I modelli di intelligenza artificiale migliorano la tolleranza ai guasti, l’efficienza energetica e l’intero ciclo di vita, riducendo i tempi di inattività, con conseguente ottimizzazione dei processi di fabbrica. Si va dall’ottimizzazione della progettazione dei prodotti, grazie ad analisi dei dati storici che consentono di identificare opportunità di miglioramento, usare al meglio i materiali e lavorare per migliorare le funzionalità, all’analisi generale dell’efficienza dei processi, che consente di intervenire su colli di bottiglia e inefficienze.
A livello di filiera, le applicazioni di analisi evolute si prestano all’ottimizzazione della supply chain in termini di gestione di inventario, procedure di trasporto, relazioni con i fornitori; in ambito energetico (e di sostenibilità) i produttori possono condurre analisi evolute sui dati per identificare opportunità di risparmio sui consumi, con relativa riduzione di costi e minore impatto ambientale.
Ottimizzazione dei processi produttivi
Le reti 5G private permettono di analizzare i dati operativi per identificare colli di bottiglia e inefficienze nei processi produttivi, ottimizzando le prestazioni complessive, in termini di uso dei materiali, sprechi, efficienza produttiva, fluidità nella gestione della supply chain e delle scorte.
Il nostro stabilimento in Texas ha ridotto il consumo energetico del 24% e l’utilizzo di acqua del 75%, grazie all’integrazione di 5G, analytics e automazione. Il cuore dell’impianto di produzione è costituito da una suite di tecnologie avanzate progettate per ottimizzare i processi produttivi e migliorare l’efficienza; l’integrazione dell’automazione e dell’intelligenza artificiale (AI) svolge un ruolo cruciale in questa trasformazione.
I sistemi automatizzati e le analisi guidate dall’intelligenza artificiale semplificano le operazioni, riducendo gli errori umani e aumentando la produttività. I robot connessi, una caratteristica fondamentale di questa fabbrica intelligente, contribuiscono a migliorare del 120% la produzione per dipendente e a ridurre del 65% la movimentazione manuale dei materiali. Queste tecnologie garantiscono anche elevati standard di controllo qualità, ma non solo.
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Le analytics guidate dall’AI sono impiegate per mettere in pratica un principio fondamentale per questo stabilimento e per Ericsson: la sostenibilità. In un impianto alimentato al 100% con energia elettrica da fonti rinnovabili, l’ottimizzazione continua ha consentito di ridurre del 24% il consumo di energia e del 75% l’impiego di acqua, rispetto agli impianti di produzione tradizionali.
Previsione della domanda per migliorare la pianificazione
Le analytics avanzate integrano dati storici e modelli di intelligenza artificiale per prevedere con precisione la domanda futura. Questo consente una gestione ottimale degli inventari, evitando eccedenze o carenze; aiuta a pianificare meglio la produzione e ridurre i tempi di consegna; permette una allocazione efficiente delle risorse in base alle necessità future. In questo senso, Ericsson stessa utilizza algoritmi di machine learning per migliorare le previsioni di domanda dei suoi prodotti, riducendo gli errori di stima del 40-50%.
Applicazione di autonomous mobile robot in produzione e logistica
Gli AMR, connessi tramite 5G e potenziati da algoritmi di intelligenza artificiale, automatizzano il flusso dei materiali nelle fabbriche, migliorando sicurezza ed efficienza. Gli algoritmi basati sull’intelligenza artificiale potenziano la navigazione e la capacità di adattamento dei robot mobili autonomi (AMR), migliorando l’efficienza operativa e la situational awareness in modo da consentire di muoversi in ambienti complessi, con maggiore sicurezza per le persone e maggiore flessibilità.
Consentendo la comunicazione e lo scambio di dati in tempo reale, le reti 5G supportano funzionalità AMR avanzate quali: la localizzazione e la mappatura simultanee (SLAM), grazie alla quale gli AMR creano e aggiornano le mappe del loro ambiente in tempo reale, consentendo una navigazione autonoma; la capacità di rilevare ed evitare ostacoli, compresi oggetti in movimento e persone; la gestione della flotta, facilitando il coordinamento di più AMR impiegati in un ambiente produttivo
Per fare un esempio, con Turkcell abbiamo mostrato come gli Autonomous Mobile Robots (AMR), connessi al 5G, possano operare in ambienti di magazzino complessi in modo sicuro ed efficiente. Un esempio concreto è rappresentato dalla dimostrazione del caso d’uso industriale “5G Autonomous Mobile Robot Safe Crossing,” realizzato per ottimizzare la movimentazione dei materiali in un magazzino reale.
La dimostrazione è stata condotta attraverso la rete privata 5G di Turkcell. Gli AMR, connessi al 5G grazie all’ampio spettro di frequenze di Turkcell, hanno operato in modo fluido, sicuro ed efficiente, dimostrando le capacità delle reti 5G e private nell’elaborazione e gestione di grandi volumi di dati tramite l’Intelligenza Artificiale (AI).
Questo approccio ha permesso la libera circolazione simultanea di più AMR in un ambiente produttivo con un’alta densità di dispositivi connessi, sottolineando il potenziale del 5G nel rivoluzionare i processi industriali.
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Sistemi ciberfisici: automazione e innovazione per l’Industria Digitale
I sistemi ciberfisici combinano e integrano macchinari, sensori e sistemi digitali per un controllo avanzato e automatizzato dei processi produttivi. Questa tecnologia rappresenta una rivoluzione industriale realizzata tramite l’automazione (con riduzione dell’intervento umano e ottimizzazione dei processi), la flessibilità nella risposta alle nuove esigenze di mercato e il monitoraggio continuo, per migliorare costantemente produttività e qualità, con controlli in tempo reale.
Abbiamo sviluppato applicazioni avanzate per implementare digital twin e realtà aumentata nella creazione, sviluppo e gestione delle reti e nell’innovazione dei processi industriali sfruttando le potenzialità e le sinergie tra intelligenza artificiale e 5G.
L’applicazione Site Digital Twin (ESDT) digitalizza le risorse dei siti in una replica virtuale basata sullo standard BIM (Building Information Modeling), incorporando livelli visivi interattivi. Questa interfaccia dinamica facilita una migliore progettazione dei siti, riducendo la necessità di visite frequenti. Integrando droni, modellazione 3D, intelligenza artificiale e machine learning, l’ESDT migliora l’efficienza nella consegna delle reti e riduce i tempi di immissione sul mercato.
Anche per quanto riguarda le reti (Network Digital Twins) l’approccio ai digital twin di rete prevede la creazione di modelli virtuali sincronizzati di entità e processi delle reti mobili. Questi gemelli digitali consentono simulazioni dettagliate delle implementazioni e delle funzionalità di rete, accelerando i cicli di sviluppo, ottimizzando le reti e migliorando i servizi.
Su questo tema sono stati diversi progetti.
In collaborazione con NVIDIA, sono stati sviluppati digital twin su scala cittadina utilizzando la piattaforma NVIDIA Omniverse: la partnership consente simulazioni accurate dell’interazione tra celle 5G e l’ambiente circostante, ottimizzando prestazioni e copertura, con costi inferiori e cicli di sviluppo più rapidi. Inoltre, Ericsson ha applicato la tecnologia dei digital twin anche nel settore portuale, collaborando con il Porto di Livorno per ottimizzare le operazioni attraverso l’uso di gemelli digitali, 5G e intelligenza artificiale. Questo approccio ha permesso di creare una replica virtuale in tempo reale dell’area portuale, migliorando la gestione e l’efficienza operativa.
La sfida del 5G in Italia: una leva strategica, non una commodity
Il 5G non è semplicemente una tecnologia di base, ma una leva trasformativa che sta ripensando i processi industriali in sinergia con cloud e intelligenza artificiale.
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In Italia, il potenziale del 5G rimane spesso sottovalutato. La mancata integrazione nei piani di digitalizzazione aziendale rischia di lasciare le imprese indietro rispetto ai frontrunner globali, compromettendo la competitività. Inoltre, privandoci della possibilità di sfruttare pienamente le potenzialità del 5G, ci priviamo anche di un fondamentale acceleratore per la sostenibilità industriale.
La connettività 5G infatti, come abbiamo visto, si presta alla riduzione degli sprechi e dell’impatto ambientale, contribuendo agli obiettivi di sostenibilità globale, ma non solo: ha impatto anche su aspetti quali la sicurezza degli ambienti di lavoro, nei quali migliorano le condizioni operative, aiuta a creare valore lungo tutta la filiera aumentando la resilienza (economica e sociale) ed è la chiave per l’ottimizzazione delle infrastrutture critiche, come reti energetiche, trasporti e sistemi di pubblica sicurezza.
Per sfruttare tutte queste opportunità, il sistema industriale italiano dovrà al più presto imparare a guardare oltre il presente. Il vero valore del 5G risiede nella sua capacità di abilitare innovazioni future, molte delle quali ancora inimmaginate: in questo senso, ogni rete privata è un investimento verso flessibilità e resilienza a lungo termine.
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