Tecnologie digitali per una manifattura circolare

Intelligenza artificiale, machine learning, analytics, Internet of things (IoT), stampa 3D, blockchain: le nuove tecnologie 4.0 sono il principale abilitatore di una manifattura circolare, che ha bisogno di costruire anche un mindset orientato alla sostenibilità, come evidenzia il Rapporto WMF 2021.

Non solo efficienza, ma anche sostenibilità. Le tecnologie 4.0 possono essere di grande aiuto alla costruzione di un’economia circolare che ripensi l’intero ciclo di vita dei prodotti, partendo dall’approvvigionamento delle materie prime fino alla progettazione di manufatti che siano durevoli, riutilizzabili o riciclabili, soggetti in sostanza a una seconda vita.

La manifattura è anche impegnata in nuove forme di produzione, come la stampa 3D e nuovi modelli di business "data-driven", più basati sul servizio che sulla vendita del macchinario o del prodotto.

Il report 2021 di World Manufacturing Foundation, “Digitally enabled Circular Manufacturing”, è dedicato all’analisi dei fattori principali che spingono verso la realizzazione di una economia circolare, con il cambiamento climatico, le agende dei Paesi in termini di sviluppo sostenibile e il cambiamento economico in primo piano. Ma il raggiungimento di questi obiettivi sarà possibile solo con l’assunzione di responsabilità e collaborazione da parte di tutti gli attori coinvolti: cittadini, istituzioni, finanza, imprenditori, industria.

Il report sottolinea il ruolo abilitante delle tecnologie digitali, in un corretto bilanciamento dei consumi energetici che producono anch’esse, nonché l’urgenza di accelerare la trasformazione digitale delle piccole e medie aziende perché anch’esse possano intraprendere la via della sostenibilità e circolarità non solo come adempimento, ma come opportunità di crescita. Il report si conclude con 10 raccomandazioni per favorire la transizione a una società, cultura ed economia sostenibile.

L’approccio “data driven” del ciclo di vita del prodotto

L’approccio produttivo basato sui dati, con la tracciabilità del ciclo di vita del prodotto smart dotato di sensori, dalla materia prima fino al consumatore, restituisce al produttore informazioni preziose, processate e interpretate da software con algoritmi, che possono aiutare a progettare sempre meglio in chiave sostenibile, a intervenire tempestivamente sulla manutenzione e a sprecare meno.

Questo approccio presuppone il passaggio dalla proprietà del prodotto all’utilizzo di un servizio, di una soluzione. Il prodotto resta infatti in capo al produttore che, grazie alla sensoristica digitale e agli analytics, può seguirlo lungo la catena del valore, monitorarne l’andamento e, a un certo punto, ritirarlo per dotarlo di una seconda vita.

Il concetto di utilizzo di una prodotto o servizio con sottoscrizione di un canone, oppure in base al consumo (“as a service”), è già entrato in uso in molte abitudini quotidiane, ma il passaggio successivo sarà la sua sensorizzazione per una tracciabilità finalizzata al miglioramento del prodotto stesso (in chiave sostenibile) e alla sua manutenzione anche predittiva.

Lo stesso concetto di servitizzazione si sta diffondendo a livello industriale nella concessione d’uso di macchinari che restano in capo al produttore il quale, attraverso l’IoT, può monitorare i consumi, il livello di funzionamento, l’intensità d’uso e, al contempo, rilevare eventuali anomalie e intervenire da remoto, con risparmi di tempo e risorse nella manutenzione.

A volte si può intervenire direttamente nella programmazione del software, altre volte può essere d’aiuto la realtà aumentata per guidare a distanza gli operatori nella risoluzione del problema della macchina.

Efficienza e sostenibilità possono andare a braccetto ma, come raccomanda Marco Taisch, presidente World Manufacturing Foundation, vanno sempre misurati i costi - benefici dell’impiego di tecnologie avanzate che consumano comunque risorse energetiche.

Anche la stampa additiva, producendo solo quello che serve, aggiungendo e non togliendo secondo la sua logica stessa e quindi senza sprechi, va nella direzione di una produzione e manutenzione più sostenibili. Consente anche infatti di realizzare pezzi e componenti da sostituire, in caso di guasti, direttamente in loco, solo con la scheda di prodotto inviata via mail e collegata a una stampante 3D. Questa funzionalità è molto utile negli impianti dislocati in territori critici o difficilmente raggiungibili, velocizzando i tempi di sostituzione e facendo risparmiare risorse di tempo, spedizioni e consumi.

A sua volta la blockchain è una tecnologia che può aiutare a certificare i consumi energetici lungo la catena del valore in modo trasparente e garantito.

Le 10 raccomandazioni per una transizione circolare

La World Manufacturing Foundation, a conclusione di analisi e confronti tra gli esperti mondiali del proprio comitato scientifico, ha stilato 10 raccomandazioni per transitare verso una economia circolare guidata dalle tecnologie. Alcune riguardano direttamente azioni che possono intraprendere imprese e cittadini, altre richiedono l’intervento delle istituzioni a livello locale e globale, in termini normativi, finanziari e scientifici per fornire standard di riferimento comuni. Eccole di seguito:

1. Promuovere una mentalità aziendale che colga le opportunità dell’economia circolare e il ruolo abilitante delle tecnologie digitali: stabilire indicatori di performance misurabili e comunicabili, come il consumo energetico e l’impronta fossile, cioè le emissioni di gas serra espresse in tonnellate di anidride carbonica. Rendere trasparente il proprio impegno ai consumatori già attenti per ottenere un vantaggio competitivo e sensibilizzare il mercato ad assumere comportamenti sostenibili.
2. Guidare la circolarità assumendosi la responsabilità come consumatori, in modo proattivo e con decisioni consapevoli: assumere la consapevolezza dell’impatto ambientale di ogni scelta sia come cittadini sia come aziende, che acquistano a loro volta componenti e materiali da altre imprese.
3. Rendere possibile la cooperazione tra gli stakeholder principali per costruire una catena del valore circolare: favorire lo scambio di informazioni, la condivisione di standard, certificazioni e metriche comuni di sostenibilità e sensibilizzare alla trasformazione digitale.
4. Promuovere modelli di business e “value proposition” che includano la circolarità: incoraggiare la produzione secondo il modello “as a service” (compro il servizio, non il prodotto); disegnare prodotti che prevedano il recupero, il riuso e il reinserimento nel processo produttivo e favorire piattaforme digitali per organizzare in modo sistematico lo scambio di scarti e rifiuti riutilizzabili dalle imprese.
5. Implementare politiche globali che riconoscano alle tecnologie digitali il ruolo di principale abilitatore di una manifattura circolare: favorire iniziative internazionali per l’economia circolare, ridurre il gap digitale tra i Paesi e stabilire criteri comuni per promuovere conoscenza, sperimentazione e innovazione.
6. Promuovere delle misure economiche che guidino la transizione verso una economia circolare e l’adozione di tecnologie abilitanti: interventi fiscali che incoraggino l’efficienza nell’uso delle risorse e il riciclo e riutilizzo di materiali e incentivi alle aziende e ai fondi che investono in progetti circolari e ai consumatori che assumono comportamenti sostenibili.
7. Preparare la forza lavoro per una manifattura circolare che sia abilitata dalle tecnologie digitali: formazione e aggiornamento su skill e competenze digitali, percorsi per ricoprire i ruoli “green” del futuro e rinforzo nei programmi scolastici dei concetti di sostenibilità ambientale ed economica.
8. Fare leva sui dati per la transizione circolare della manifattura: promuovere nelle organizzazioni una cultura basata sui data (“data driven”), utilizzare i dati raccolti dalla catena del valore per ricavare informazioni utili per l’innovazione di prodotto e processo e creare dei “data space” condivisi tra i soggetti coinvolti, da cui ricavare dati affidabili per la progettazione e il business.
9. Potenziare la transizione delle piccole e medie imprese verso la manifattura circolare: informarle sulle potenzialità delle tecnologie per transitare verso la circolarità, fornire capitali e assisterle nella formazione di personale adeguato, incrementare il loro accesso ai dati per raggiungere gli obiettivi circolari e fare leva sui vantaggi di un business sostenibile.
10. Verificare il possibile impatto ambientale delle tecnologie digitali: eseguire una valutazione sistemica e realistica dell’impatto tecnologico sull’ambiente; fare leva sui modelli di business circolari anche per i rifiuti elettronici e promuovere politiche che portino l’attenzione sull’inconsapevole impatto negativo delle tecnologie.