ICT & IOT: avremo 655.571 miliardi di miliardi di dispositivi connessi ?

Nulla si crea, nulla si distrugge, tutto si trasforma: è in arrivo Industria 4.0

Nulla si crea, nulla si distrugge, tutto si trasforma. La frase attribuita a Lavoisier sembra scritta per descrivere non solo la materia, ma anche l’evoluzione dell’industria, del lavoro, della progettazione e del modo stesso in cui viviamo.

Un salto nel futuro: il direttore di stabilimento nel 2030

Non vado in fabbrica da mesi. Non ho più controllato dal vivo molte cose. La telemetria è davvero una grande applicazione, ma ogni tanto muoversi e vedere fisicamente ciò che si tele-gestisce può fare la differenza.

Stamattina, con i comandi vocali del mio orologio, ho attivato l’auto che mi viene a prendere. Pochi minuti dopo arriva un messaggio vocale: l’auto sarà a breve davanti casa.

Oggi dovrò andare in fabbrica per davvero. In fondo sono il direttore di stabilimento e vedere, ogni tanto, gli operai, gli impianti e il funzionamento complessivo dello stabilimento è qualcosa che mi sono riproposto di fare, a differenza di molti colleghi che ormai in fabbrica non ci vanno quasi più.

L’auto come ufficio mobile

L’auto mi avvisa che è davanti al portone. Esco, salgo e il navigatore automatico mi saluta quasi fosse un autista vero. La voce riepiloga la giornata programmata: visiterò due stabilimenti e poi andrò in sede per la riunione annuale di Natale, quella in cui ci incontriamo dal vivo, ci stringiamo la mano e beviamo qualcosa insieme.

Per quasi tutte le altre riunioni utilizziamo sistemi olografici di videoconferenza. Oggi, invece, siamo tutti in movimento per essere nello stesso luogo, nello stesso momento. Accade due, al massimo tre volte l’anno.

La mia auto, attraverso gli schermi interni, cerca di riprodurre l’ambiente di lavoro domestico collegandosi al Cloud. Ma il mio studio di casa resta più comodo e più umano: mia moglie e i miei figli girano intorno a me, e con loro raramente faccio videoconferenza, perché sono le persone con cui vivo la mia vita reale.

La scuola fisica come scelta umana

I miei figli frequentano una scuola particolare. Non seguono le lezioni in modalità virtuale, come fanno molti ragazzi iscritti alla scuola pubblica, ma vanno fisicamente in una scuola privata dove gli studenti si incontrano davvero e costruiscono rapporti reali.

È qualcosa che abbiamo deciso io e mia moglie, perché crediamo che il rapporto umano sia un valore che i nostri figli debbano riscoprire e vivere fino in fondo.

Industria 5.0: il ritorno al rapporto umano

Credo che Industria 5.0 sarà in grado di farci tornare al rapporto umano tra persone: un ritorno al contatto diretto, ma con qualcosa in più. L’esperienza di conoscere meglio il mondo in cui viviamo e di assaporare in modo più consapevole il rapporto tra le persone e l’ambiente che ci circonda.

Ops… forse ho sbagliato articolo. Questo è il testo che scriverò nel 2030 su Ingenio Knowledge Share System, il sistema di trasferimento della conoscenza dell’ingegnere, che in quei giorni starà cambiando nome per tornare a essere uno strumento letto solo da umani.

Oggi, invece, devo scrivere l’articolo di dicembre 2017. Mozione d’ordine: riprendiamo il discorso su Industria 4.0.

6 dicembre 2017: Industria 4.0 è già iniziata

Questa mattina sono andato a Bari all’inaugurazione dell’anno accademico dell’ITS “A. Cuccovillo”. Da anni hanno intuito che il mondo sta cambiando e che bisogna cambiare insieme al mondo, se vogliamo essere competitivi e dare un senso al futuro dei nostri figli.

Mi tornano in mente anche le parole del direttore generale della LUISS, ascoltate pochi giorni fa durante un evento di Confindustria ad Avellino: “7 ragazzi su 10 che oggi si iscrivono a scuola faranno un lavoro che oggi non esiste”.

Andrea Darì lo aveva già scritto su INGENIO lo scorso febbraio, descrivendo bene perché tutto questo stia accadendo e citandomi come stimolo di quel pensiero. Andrea parlava di me, oggi io parlo di lui. Una partita di ping pong che chissà quanto durerà.

Dalla tastiera alla voce: cambia il modo di lavorare

Scrivo questo articolo utilizzando la funzione di dettatura del mio notebook. È ancora imprecisa, ma penso che finalmente, dopo l’invenzione delle prime macchine da scrivere Olivetti, anche la tastiera del computer stia trovando una valida alternativa.

Molto sta cambiando. La tastiera lascia spazio al microfono e alla dettatura. I comandi vocali iniziano a essere utilizzati da molti attraverso gli smartphone. I dispositivi tracciano le nostre attività e ci dicono se abbiamo fatto gli 8.000 passi quotidiani che ci consentiranno di cenare normalmente senza sensi di colpa.

Qualcuno pensa già alle scarpe intelligenti che, come gli smartwatch, ci diranno quanto possiamo mangiare, se meritiamo un pranzo ridotto o un pasto completo, magari anche con un dolcetto se abbiamo fatto un’ora abbondante di palestra.

Benvenuti nel mondo dell’Internet of Things

Elettrodomestici che ci dicono quante calorie contengono i cibi cucinati, frigoriferi che mandano un messaggio quando le uova stanno finendo o il latte è scaduto, termostati intelligenti che spengono il riscaldamento quando la casa è vuota e lo riaccendono quando siamo a quindici minuti da casa.

Benvenuti nel mondo dell’IoT, Internet of Things, che a breve farà parte della nostra vita quotidiana così come oggi ne fa parte il cellulare, che non riusciamo più ad abbandonare senza diventare ansiosi.

Stiamo andando verso un mondo in cui frigorifero, forno a microonde, riscaldamento, TV e orologio parlano tra loro, scambiano dati e informazioni per capire meglio cosa fare e come farlo.

Le rivoluzioni industriali: dall’acqua ai dati

Da quando, nel XVIII secolo, abbiamo iniziato a produrre in maniera industriale, diverse rivoluzioni hanno cambiato il modo di produrre e quindi il modo di vivere sul nostro pianeta.

La prima rivoluzione industriale

La prima rivoluzione arrivò quando l’acqua di un fiume, il vento e il vapore permisero a una ruota di fare il lavoro di buoi e cavalli. Energia meccanica prodotta in un punto, capace di far nascere le prime industrie: mulini, telai, macchinari che aiutavano l’uomo e ne moltiplicavano la potenza.

La seconda rivoluzione industriale

All’inizio del secolo scorso, l’elettricità permise di spostare quelle forze dai fiumi verso luoghi più idonei, creando fabbriche ovunque, magari vicino alle materie prime. Catene di montaggio e produzioni in serie segnarono l’arrivo della seconda rivoluzione industriale.

La terza rivoluzione industriale

La terza rivoluzione attese molto meno. L’elettricità non fu utilizzata solo per trasportare energia, ma cambiò anche la nostra capacità di calcolare e memorizzare. Computer e informatica comparvero negli anni Sessanta e Settanta, per poi esplodere negli anni Ottanta e Novanta, creando con Internet il presupposto della new economy.

La quarta rivoluzione industriale

La quarta rivoluzione sta arrivando ancora più velocemente. Ha molti nomi: IoT, Open Data, Big Data, Wi-Fi, social network e molti altri ancora.

Industria 4.0 non è solo robotica

Industria 4.0 non sarà soltanto il modo per far parlare tra loro le diverse componenti di una catena di montaggio. Sarà qualcosa di molto più profondo.

Gli operai non saranno più quelli che siamo abituati a vedere. Un tecnico saldatore non dovrà più indossare tute e lamiere protettive da decine di chili, ma potrà essere una persona in camice bianco che, davanti allo schermo di un computer, verifica la temperatura di fusione della punta saldante e lo spessore di una saldatura di precisione.

La telemetria controllerà robot che verniciano, saldano, uniscono e incastrano componenti con precisione millimetrica.

Sì, qualcuno crede che Industria 4.0 sia solo questo. Di sicuro questo ne è parte, ma il discorso va molto oltre.

Nuovi modelli commerciali e Big Data

La più grande azienda al mondo di noleggio auto non possiede auto. La più grande azienda fittacamere al mondo non possiede camere. Network come Uber, Airbnb, Amazon e Google stanno cambiando il modello commerciale globale.

Anche l’ufficio vendite cambia. Una richiesta arriva dal sito internet e il sistema la smista alla rete commerciale. L’operatore ha pochi minuti non solo per richiamare il potenziale acquirente, ma per profilarlo: capire se viaggia molto, se fa vita casalinga, se frequenta locali economici o costosi, se preferisce qualità o convenienza, se ha reddito alto, medio o basso.

Il profilo del potenziale cliente viene confrontato con esigenze e opportunità commerciali. Così si potrà proporre un’auto nuova a rate e, magari, una settimana bianca in omaggio, perché il giorno prima quella persona ha scritto sui social che vorrebbe regalarsi una vacanza per il compleanno.

La rete e i Big Data porteranno a questo e a molto altro.

Alibaba e il commercio globale digitale

Alibaba, in un solo giorno, l’11 novembre 2017, ha venduto oltre 17 miliardi di dollari di prodotti, concentrando in un unico sito quasi tutto il vendibile online della Cina.

Ma Industria 4.0 sarà ancora di più.

Dati, sensori e mondo fisico aumentato

Entriamo in una piazza e il nostro smartphone emette il solito trillo, ormai odioso per molti. Guardiamo lo schermo e qualcuno ci chiede di fotografare il negozio di cioccolatini alla nostra destra, oppure di verificare se il ristorante davanti a noi ha l’ingresso per disabili e quali siano i suoi orari.

Oggi questo serve ad acquisire dati e informazioni sul mondo che ci circonda. Per ora siamo al livello degli orari di apertura, della posizione e delle caratteristiche sommarie dei locali. Ma tra poco accadrà molto di più.

Vestiti intelligenti e nuovi sensori

Mio figlio Nino mi dice che stanno per essere lanciati sul mercato vestiti realizzati con tessuti speciali, quasi da Star Trek, capaci di memorizzare i movimenti delle persone per comprenderne caratteristiche e abitudini.

Gli smartwatch e le scarpe con sensori di movimento potrebbero diventare, nel prossimo futuro, passato remoto.

IPv6: la nuova scala della connessione

Da alcuni anni ci si è resi conto che il numero di dispositivi collegabili a Internet, nella sua prima versione, non sarebbe stato sufficiente. Internet era pensato per avere “solo” 4,3 miliardi di nodi: troppo pochi per il mondo dell’IoT.

Per questo è iniziata la migrazione verso un nuovo sistema di indirizzamento: IPv6.

Dovendo fare le cose in grande, le si è fatte davvero in grande. IPv6 permette di indirizzare fino a 340 miliardi di miliardi di miliardi di miliardi di dispositivi.

Un numero enorme, pensato per un mondo in cui ogni metro quadrato potrà ospitare decine di sensori, anche se non ogni metro quadrato ne avrà davvero bisogno.

Dalla stampa su carta alla stampa 3D

Una volta si stampava sulla carta. Johannes Gutenberg, nel 1455, pensò a un sistema capace di riprodurre tanti fogli uguali e riuscì a stampare la Bibbia in tre anni. Le sue 1.292 pagine potevano essere replicate in poco tempo, anche se il concetto di “poco tempo” oggi avrebbe un significato molto diverso.

Per secoli la stampa è stata pensata come qualcosa che si faceva sulla carta. Poi si è iniziato a stampare su altri materiali: tela, stoffe, legno, ferro. Poi è cambiato l’inchiostro e la dimensione del carattere ha lasciato spazio a un altro concetto di dimensione: il 3D.

Stampare oggetti, edifici e organi

Oggi si stampa di tutto: ingranaggi, contenitori, pasticcini, interi edifici. Si sperimenta con materiali malleabili, plastiche, resine, polimeri, cioccolato e materiali biologici. C’è chi pensa di stampare organi simili a quelli animali e umani.

Una stampante 3D con estrusore di cemento promette di rivoluzionare il concetto di edilizia, realizzando, in un esempio, 37 metri quadrati in 24 ore a 270 euro al metro quadrato.

Questo cambia tutto: i materiali, il modo di usarli, il modo di progettare un edificio, il modo di manutenerlo e persino il modo di demolirlo per riutilizzare quasi tutto il materiale e ristampare un altro immobile.

BIM, RTBIM e progettazione in tempo reale

Il BIM, Building Information Modeling, guarda da anni in questa direzione. Assiste il progettista e permette all’utente finale non solo di vedere la futura abitazione, ma anche di modificarla e immaginare l’ambiente in cui vivrà.

Non si tratta solo di capire la geometria di un edificio, ma di comprendere come lo si vivrà: quanto consumerà, come verrà utilizzato, come sarà manutenuto.

In pratica si potrà vedere il film di se stessi e della propria famiglia mentre trascorrono una giornata nella futura casa: d’estate o d’inverno, con la pioggia o con il sole, con caldo o freddo, avendo sempre il quadro dei consumi, dei costi e dei tempi necessari alle attività quotidiane.

Il progetto come simulazione della vita

Progettare un ambiente di lavoro sarà più facile e immediato. Si potranno ottenere subito i resoconti degli utilizzi di ogni singolo spazio.

La capacità di rimodellare i materiali utilizzati per cambiare gli ambienti al variare delle esigenze sarà un altro valore aggiunto. Nasce un figlio, arriva una commessa importante, servono nuovi dipendenti, il magazzino deve crescere, una stanza non serve più.

Spostare un muro potrà significare smontarlo, reimpastarlo e rimetterlo nella stampante 3D, che lo ristamperà completo degli impianti e dei collegamenti necessari.

Dal BIM al Real Time BIM

Vedendo il video del BIM di ACCA, ciò che più mi ha fatto riflettere non è stata la progettazione dinamica e parallela tra solutori, computi, costi e tempi, ma il vedere gli utenti “vivere” l’ambiente appena realizzato.

In questo caso anche il BIM evolve e diventa RTBIM, Real Time BIM: uno strumento per capire se e cosa cambiare prima ancora di iniziare la costruzione, o meglio la “stampa”.

Edifici intelligenti e città connesse

Il passo successivo sarà far parlare gli oggetti utilizzati in casa e quelli che possono dialogare con l’edificio. Caldaia, finestre, porte e luci comunicheranno tra loro e, grazie a una centrale di comando, gestiranno apertura, chiusura, climatizzazione e illuminazione.

Tutto sarà controllato dallo smartphone, che diventerà il pannello di comando e controllo del nostro “castello”.

Un video visto sul sito di AlienData mi ha dato questa impressione: datemi un tablet e controllerò la mia azienda.

Dall’edificio al quartiere

L’edificio non vive solo al proprio interno, ma in un contesto preciso. Interagisce con quelli confinanti, fa parte di un quartiere, che a sua volta fa parte di una città.

Le previsioni meteo permetteranno alla climatizzazione di adeguarsi alle esigenze future. L’energia prodotta dai pannelli solari potrà essere indirizzata agli edifici che ne hanno bisogno, area per area.

La produzione energetica potrà avvenire anche localmente, con motori a trigenerazione a metano capaci di produrre energia, caldo e freddo per il quartiere. Mini impianti che compenseranno solare ed eolico prodotti dai singoli edifici o dai parcheggi della zona.

Mobilità automatica e multiproprietà degli oggetti

Tutto sarà connesso. L’ufficio si riscalderà o si raffredderà quando l’impiegato sarà vicino alla sede, mentre la casa ormai vuota ridurrà i consumi, chiudendo imposte e isolando le stanze.

La NHTSA, National Highway Traffic Safety Administration, consentirà a breve la guida automatica. Le auto ci porteranno al lavoro e poi si parcheggeranno da sole.

Probabilmente non avremo più la nostra auto, ma un’auto a disposizione che, nei momenti in cui non la utilizziamo, potrà essere usata da qualcun altro. Abbiamo imparato la multiproprietà con gli immobili; la conosceremo sempre più anche con gli oggetti mobili.

Che cosa sarà davvero Industria 4.0?

Industria 4.0 potrebbe essere il luogo dove nascono, vivono, si curano e muoiono gli oggetti che usiamo ogni giorno.

Un’industria simile a un ospedale: il luogo in cui i prodotti nascono, vengono controllati durante la loro vita, aggiornati, riparati e infine riciclati al termine della loro garanzia.

Prodotti personalizzati e cicli di vita tracciati

Ogni cosa avrà una vita, come è sempre stato, ma sarà una vita molto più seguita. Un prodotto sarà concepito in funzione del suo futuro utilizzatore, delle sue esigenze e delle sue preferenze.

Verrà progettato, costruito, collaudato, integrato con altri prodotti e consegnato. Di tanto in tanto potrà andare, anche da solo, a fare manutenzione, essere modificato e reso più performante.

Quando non sarà più conveniente aggiornarlo, verrà riciclato completamente per produrre un altro oggetto, senza buttare via nulla.

Il riciclo come elemento centrale del futuro industriale

Il riciclo sarà uno degli elementi fondamentali del futuro dell’industria. I materiali dovranno essere biocompatibili, avere un impatto sempre minore sull’ambiente, ridurre l’uso di materie prime e poter essere utilizzati più volte per produrre oggetti diversi o versioni successive dello stesso strumento.

Dalla prima rivoluzione industriale abbiamo richiesto quantità crescenti di materiali. Oggi sappiamo che le risorse non sono infinite: non lo è l’energia, non lo è la materia, non lo è il suolo, non lo sono l’acqua e l’aria.

Abbiamo iniziato a parlare di consumo di suolo e abbiamo compreso che tutto ciò che eravamo abituati a usare come se fosse illimitato, in realtà non lo è.

La qualità della vita nell’epoca della connessione

Che cosa significa vivere oggi?

Un manager con uno stipendio a sei cifre è spesso rinchiuso per dieci ore al giorno tra uffici, auto e aerei. Impiega ore per raggiungere l’ufficio e altrettante per tornare a casa, quando torna. Mangia in fretta e spesso non conosce più il sapore vero del cibo, dell’acqua e dell’aria pulita.

Colonizziamo città sempre più affollate e poi paghiamo cifre importanti per andare in una fattoria a vedere come si munge una mucca, come si fa un latticino, come si raccoglie una patata e la si cucina in acqua, sale e olio.

Scegliamo quei luoghi anche perché non c’è campo, e quindi ci sentiamo liberi dalla schiavitù dello smartphone. Ma questo sarà tema di altri articoli sull’uso del suolo e delle risorse.

Industria 4.0 e uso razionale delle risorse

Tornando a Industria 4.0, possiamo intuire che, se useremo bene ragione e tecnologia, riusciremo a ridurre al minimo le risorse impiegate per produrre. E, se saremo altrettanto intelligenti, eviteremo di spostare inutilmente materiali e persone.

Le autostrade non saranno più solo quelle su cui sfrecciano auto nel tentativo di arrivare in ufficio dieci minuti prima. Le vere autostrade saranno quelle della fibra ottica, capaci di garantire flussi di informazioni e collegamenti tra soggetti e oggetti nella vita lavorativa e quotidiana.

Fabbriche vicine alle risorse

Le fabbriche potranno essere dove è più conveniente produrre, magari vicino alle fonti necessarie. Faremo la Nutella vicino a dove crescono le nocciole, il vino vicino alle vigne, la pasta vicino al grano.

Le braccia delle persone saranno affiancate o sostituite da robot che interagiranno con operai sempre più specializzati, anche a chilometri di distanza.

Già oggi chirurghi rinomati effettuano operazioni complesse da migliaia di chilometri di distanza, controllando braccia, occhi e orecchie elettroniche con precisioni submillimetriche.

Professionisti, avatar e realtà aumentata

Nel futuro prossimo avremo a che fare con professionisti che si presenteranno come avatar e che forse non vedremo mai dal vivo.

Un po’ come accade oggi su Facebook, dove le persone mostrano solo le parti di sé che vogliono far vedere, realtà aumentata o meno.

Stiamo vivendo un passaggio epocale. Quello che vedevamo nei cartoon degli anni Settanta e Ottanta, come “I Pronipoti”, sta accadendo. I pronipoti dell’anno 2100 sono già nati: probabilmente sono i nostri figli, che vivranno in un’era completamente diversa da quella che abbiamo vissuto noi.

Il nuovo ruolo dell’ingegnere

Tutto cambia, tutto evolve. Il cambiamento del modo di produrre, usare e interagire cambierà profondamente la vita quotidiana di ciascuno di noi.

Anche l’ingegnere dovrà cambiare profondamente. Il mondo della progettazione e della direzione dei processi dovrà tenere conto di tutto ciò che sta accadendo.

La progettazione non potrà più essere soltanto programmazione dei processi di produzione di un edificio, di un ponte, di una strada o di un oggetto.

Bisognerà progettare per realizzare, ma anche per personalizzare, gestire, manutenere, evolvere e smaltire ciò che ci accingiamo a costruire.

La figura dell’ingegnere, intesa come colui che pianifica ed esegue questi processi, dovrà cambiare.

Conclusione: tutto si trasforma

Lavoisier, durante la prima rivoluzione industriale, amava dire:

“Nulla si crea, nulla si distrugge, tutto si trasforma.”

Forse questa frase non descrive soltanto la materia. Descrive anche l’industria, la tecnologia, il lavoro, la progettazione e il futuro stesso dell’uomo.