Cosa si intende per robotica e automazione industriale

Scopri le caratteristiche della robotica industriale, le sue applicazioni in Italia e come funziona

L’innovazione tecnologica ha portato a una vera e propria rivoluzione nel settore produttivo, con la diffusione dei sistemi di robotica industriale. Queste soluzioni sono al centro dell’industria 4.0, grazie al notevole sviluppo avvenuto negli ultimi anni in ambito software e hardware. Non a caso si parla spesso di smart manufacturing, un approccio avanzato con la perfetta integrazione tra il mondo fisico e quello digitale.

Tutto ciò è possibile grazie ad automazione e robotica, due aspetti che stanno rendendo le fabbriche di oggi dei luoghi hi-tech altamente evoluti, dove il contributo umano è sempre più ridotto, spesso limitato al controllo del funzionamento delle macchine industriali moderne. Le potenzialità sono enormi, sia in termini di efficienza che di sicurezza, per ottimizzare la produttività ed evitare la presenza umana nei contesti pericolosi e più complessi da gestire.

Cos’è la robotica industriale

Con la dicitura robotica industriale si intende una serie di macchine avanzate utilizzate all’interno delle industrie, in grado di svolgere compiti difficili e complessi in modo sicuro ed efficiente. Si tratta di un settore piuttosto recente, legato allo sviluppo delle nuove tecnologie di intelligenza artificiale degli ultimi 20 anni. Il progresso è stato ottenuto anche con la creazione di hardware sempre più sofisticati, capaci di replicare le principali azioni realizzate dagli esseri umani.

In generale, l’automazione industriale permette di sostituire gli uomini e le donne all’interno delle fabbriche, usando macchine sofisticate per svolgere tantissimi compiti che fino a qualche tempo fa erano effettuati appena dai dipendenti aziendali. Questi strumenti sono chiamati robot industriali, in quanto sono macchine progettate appositamente per le applicazioni nel luoghi di produzione, con specifiche tecniche e operative riservate all’ambito industriale.

Automazione e robotica industriale

L’automazione industriale è una branca sorta per offrire una serie di benefici alle aziende e ai lavoratori stessi. Innanzitutto l’obiettivo era quello di ottimizzare i costi, in quanto la sostituzione delle persone con le macchine consente di aumentare la produttività e diminuire le spese per le imprese. Inoltre, i robot industriali possono minimizzare i rischi per gli essere umani, evitando la loro occupazione in attività complesse e pericolose, ad esempio dove esiste il contatto potenziale con sostanze infiammabili o esplosive.

Allo stesso tempo i robot possono svolgere attività pesanti, come sollevare carichi elevati e maneggiare componenti complessi in modo sicuro, lasciando agli operai industriali la possibilità di svolgere altri compiti meno gravosi per la salute. Il primo avanzamento si è ottenuto con la rivoluzione industriale, quando iniziarono ad essere usate le prime macchine per svolgere attività che prima erano effettuate soltanto dagli uomini, oppure sfruttamento il lavoro degli animali.

In questa fase si passò da un primo step, in cui le macchine richiedevano comunque la presenza delle persone per funzionare, fino a un’interazione più avanzata tra uomo e macchina nelle fabbriche. È il caso ad esempio delle prime catene di montaggio nel settore automotive, laddove sistemi meccanici e addetti lavorano in modo sinergico per ottenere il prodotto finale. Dopodiché si è passati all’automazione industriale delle macchine, in cui sono state cedute anche alcune operazioni di controllo, riservando ai tecnici il compito di verificare il corretto funzionamento dei sistemi robotizzati.

L’evoluzione dell’informatica e dell’elettronica ha permesso di sviluppare nuovi robot industriali avanzati, in grado di realizzare quasi ogni tipo di attività grazie all’utilizzo di microprocessori e controllori programmati da appositi tecnici tramite software. L’intervento umano è passato dunque dall’essere ridotto a completamente assente, infatti nelle moderne fabbriche di oggi la presenza delle persone è estremamente limitata e riservata a compiti di programmazione e controllo.

Come funzionano i robot industriali

Dalla fine del XVIII secolo ad oggi i robot industriali hanno accompagnato le quattro rivoluzioni del settore.

  • prima rivoluzione industriale (secolo XVIII-XIX): le macchine azionate con energia meccanica aiutano gli uomini a svolgere attività complesse e gravose;
  • seconda rivoluzione industriale (fine XIX secolo prima metà del XX secolo): l’elettricità permette la produzione in massa e introduce l’approccio della catena di montaggio;
  • terza rivoluzione industriale (seconda parte del XX secolo): elettronica e informatica consentono di automatizzare alcuni processi, riducendo la presenza delle persone nelle fabbriche;
  • quarta rivoluzione industriale: Big Data, intelligenza artificiale e machine learning permettono di usare macchine industriali intelligenti senza la presenza degli uomini.

Con l’industria 4.0 i robot industriali possono lavorare quasi del tutto in maniera autonoma, usando sistemi di machine learning per diventare sempre più prestazionali e in grado di prendere decisioni in maniera indipendente. Queste macchine sono realizzate grazie al contributo di vari settori come la meccatronica e l’informatica, per consentire il perfetto connubio tra i software per l’apprendimento e l’elaborazione dei dati con il movimento necessario per le attività industriali.

I robot industriali moderni non solo sono in grado di effettuare compiti impartiti da un tecnico tramite software, ma possono capire in maniera autonoma qual è il modo migliore per eseguire la lavorazione da effettuare considerando innumerevoli variabili. Ovviamente esistono diversi tipi di robot per l’industria, come i bracci meccanici, la macchine che si muovono sui tre assi cartesiani in modo lineare, oppure i moderni robot collaborativi capaci di interagire senza pericoli con gli essere umani.

Conosciuti anche come cobot, sono robot antropomorfi avanzati sorti circa 10-15 anni nel campo industriali, rappresentando ad oggi uno dei modelli più sofisticati disponibili. Queste macchine sono in grado di muoversi su un sistema a 6 assi, inoltre possono lavorare a stretto contatto con l’operatore in perfetta sicurezza, anche senza alcuni tipo di protezione. I robot industriali convenzionali, infatti, devono essere installati in modo da evitare rischi e contatti con le persone, mentre quelli antropomorfi in più possono garantire performance migliori in termini di velocità e richiedono un ingombro ridotto.

Ad esempio, con un robot collaborativo l’addetto di un laboratorio di ricerca può mettere insieme dei campioni, dopodiché passa le provette alla macchina che si occupa di gestirle per le varie analisi da effettuare, mentre il software fornisce infine i risultati delle analisi. I robot industriali collaborativi si possono usare nelle stesse zone di lavoro in cui operano le persone, ad esempio per realizzare la pallettizzazione dei prodotti mentre il tecnico svolge altri compiti, oppure pesare le confezioni nella stessa postazione in cui un tecnico esegue i controlli di qualità.

Le applicazioni di automazione industriale

Le applicazioni dei robot industriali sono innumerevoli, infatti grazie alle nuove macchine collaborative e alle soluzioni che integrano sistemi di IA è possibile usare questi dispositivi in qualsiasi ambito. In particolare, l’automazione industriale si trova nei seguenti settori:

  • automotive;
  • aerospaziale;
  • alimentare;
  • biotecnologie;
  • chimico;
  • elettronica;
  • medicale;
  • nautico.

I sistemi robotizzati trovano impiego nella produzione di attrezzature sportive, di arredi complessi e nel modellaggio 3D nel settore artistico. I robot industriali possono svolgere attività di lucidatura, avvitare, realizzare analisi di laboratorio, incollare e saldare. Queste macchine possono operare in ambienti insalubri, pericolosi e difficili, lavorando sia in modo autonomo sia in collaborazione con tecnici e operai.

Robotica industriale in Italia e in Europa

Secondo uno studio condotto dall’IFR, l’International Federation of Robotics, il continente più avanti nella robotica industriale è l’Europa, dove si contano 429 robot a cada 10 mila operai. Si tratta di un valore ben più elevato di quello del Nord America, con 153 robot ogni 10 mila addetti, superiore anche al dato del continente asiatico con 119 robot per 10 mila impiegati. Tra i singoli Paesi invece ai vertici mondiali si trovano Singapore, la Corea del Sud e il Giappone, seguiti dalla Germania, dalla Svezia e dalla Danimarca.

In base a questo report l’Italia si posiziona all’11° posto a livello mondiale, con una incidenza di 212 robot ogni 10 mila operai, comunque superiore alla media globale di 113 robot a cada 10 mila addetti. Secondo una ricerca realizzata da Siri, l’Associazione Italiana di Robotica e Automazione, l’Italia si posiziona invece al sesto posto mondiale e al secondo in Europa dietro la Germania. Tra le macchine più richieste dall’industria italiana nel 2019 ci sono stati robot articolari, Scara e robot cartesiani, utilizzati soprattutto per la manipolazione degli oggetti, la saldatura e l’assemblaggio.

Ad ogni modo, è innegabile come la robotica industriale sia un settore strategico per il nostro Paese, come sottolineato dal report a cura di Symbola ed Eni. Dallo studio emerge come l’Italia sia ai vertici mondiali in termini di robot installati e ricerche scientifiche pubblicate, con una filiera che comprende oltre 104 mila aziende e più di 429 mila addetti. Tra le città più importanti per la robotica nell’industria ci sono Milano, Roma e Napoli, mentre alcune tecnologie delle imprese italiane sono state anche scelte per i programmi spaziali della NASA, come alcuni componenti della sonda NASA InSight giunta nel 2018 su Marte.

Qual è il futuro della robotica industriale?

Con i recenti programmi italiani ed europei, come il PNRR e il Next Generation EU, sono previsti nuovi fondi per promuovere lo sviluppo di settori strategici come l’automazione e la robotica industriale, per sostenere l’industria 4.0 e raggiungere nuovi risultati in termini di efficienza, sicurezza e innovazione. Oggi, infatti, si parla molto di smart manufacturing, fabbriche di nuova generazione con un’elevata presenza di robot avanzati, in grado di lavorare in modo autonomo o in perfetta armonia con gli addetti.

Nel dettaglio, con il piano italiano Transizione 4.0 sono previsti all’incirca 24 miliardi di euro, per supportare gli investimenti attraverso crediti d’imposta di due anni, con l’aumento dal 6 al 10% delle risorse destinate all’innovazione tecnologica. Per incentivare lo sviluppo e l’impiego dei robot nel 2019 è nato anche l’Istituto di Robotica e Macchine Intelligenti (I-RIM), un ente senza scopo di lucro il cui obiettivo è favorire la diffusione della robotica, attraverso una maggiore sinergia tra le aziende Made in Italy e le Istituzioni per valorizzare il ruolo dell’Italia in questo campo ad alto potenziale.

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Cosa si intende per robotica e automazione industriale