Lo Spoke 8 nel partenariato esteso MICS (Made in Italy circolare e sostenibile) sta investigando nuove soluzioni tecnologiche per supportare la fabbrica digitale del futuro, sviluppando un nuovo concetto di fabbrica digitale sostenibile e resiliente nel quale l’intelligenza artificiale, gli approcci basati sui dati e la robotica collaborativa stabiliranno un rapporto di coevoluzione uomo-macchina e uomo-tecnologia affidabile e sicuro. L’obiettivo finale è quello di realizzare un sistema ad alte prestazioni, ma che sia inclusivo e sostenibile per la forza lavoro. L’Industria 4.0 ha introdotto un’infrastruttura basata su sistemi cyber-fisici, con reti di sensori interconnessi attraverso l’Industrial Internet of Things (IIoT). Tuttavia, l’evoluzione verso Industria 5.0 richiede un approccio più centrato sull’uomo, che integri le tecnologie digitali con il lavoro umano in un ambiente sicuro e sostenibile, utilizzando anche dati raccolti tramite sensori innovativi e non invasivi. In questo contesto, il Digital Twin sta diventando uno strumento chiave per nel nuovo paradigma di Industria 5.0, consentendo la digitalizzazione completa dei processi produttivi e la raccolta di dati in tempo reale. Tali soluzioni offrono diversi vantaggi, tra cui la manutenzione predittiva, la programmazione e la tracciabilità in tempo reale della supply chain e dei processi produttivi, il miglioramento della qualità dei processi e dei servizi, l’ottimizzazione dei consumi energetici dei grandi impianti, così come nei piccoli ma critici asset produttivi e negli spazi di lavoro collaborativi. In questo contesto, lo Spoke 8 mira a raggiungere tre obiettivi principali:

1. Sviluppare nuovi approcci basati sui dati e sull’intelligenza artificiale attraverso l’implementazione di proof-of-concepts, modelli di Machine Learning e validazioni tramite use case aziendali.
2. Sviluppare e testare tecnologie digitali innovative e multi-prospettiche e soluzioni di robotica collaborativa per stabilire un rapporto di coevoluzione uomo-macchina affidabile e portare a team di lavoro uomomacchina sostenibili e ad alte prestazioni.
3. Sfruttare le future tecnologie digitali per definire principi e linee guida di progettazione e gestione innovativi, al fine di ottenere processi produttivi e logistici sostenibili e resilienti nella fabbrica del futuro con una piena accettazione da parte dei lavoratori coinvolti.

I partner coinvolti nello Spoke 8 comprendono cinque università e cinque aziende, come descritto nella figura 1, e la leadership dello spoke è affidata all’Università di Padova in qualità di spoke leader.

I principali progressi raggiunti dalle attività di ricerca dello Spoke 8 sono i seguenti:

• Sviluppo di una nuova architettura di Digital Thread per la tracciabilità dei prodotti all’interno della catena di fornitura, favorendo la sicurezza e la sovranità dei dati nelle blockchain.
• Approcci Data Driven e metodi di AI per l’efficienza produttiva, la previsione e la riduzione dei consumi energetici e la manutenzione predittiva.- Human Centric Design e Digital Twins (tecnologici e umani) per una produzione collaborativa e sostenibile.
• Trasformazione digitale della forza lavoro nel settore manifatturiero per l’inclusione e la sostenibilità grazie a soluzioni di robotica collaborativa e soluzioni miste di Virtual Reality e Augmented Reality.

Con queste tecnologie digitali di ultima generazione è possibile migliorare la Supply Chain delle pelli. L’Italian Leather Research Institute è un partner dello Spoke 8 e collabora attivamente alle ricerche dello Spoke. Un operation manager in questi contesti deve ottimizzare la produzione, ridurre i costi e migliorare la qualità del prodotto. L’uso di AI, IoT, Blockchain, Machine Learning, Digital Twin e Robotica Collaborativa può rivoluzionare la gestione della supply chain delle pelli e del cuoio, portando vantaggi misurabili in efficienza, sostenibilità e competitività. Inoltre queste tecnologie possono supportare decisioni strategiche e operative. Gli algoritmi di machine learning e gli approcci di Artificial Intelligence sviluppati dallo Spoke 8 (In Fig.2) possono facilmente essere adattati ed estesi ad applicazioni mirate ad un efficientamento dell’intera supply chain del cuoio. In particolare con le tecnologie digitali indagate dallo Spoke 8 di MICS è possibile offrire al settore:

1. Soluzioni AI per il decision making nella scelta dei fornitori. Selezionare i fornitori basandosi su criteri tradizionali come prezzo e reputazione può portare a inefficienze e vi sono spesso difficoltà nel valutare parametri più complessi come sostenibilità, tempi di consegna e conformità normativa. Rischi di interruzioni della supply chain a causa di problemi logistici o produttivi dei fornitori. Le soluzione con AI e algoritmi data-oriented permettono di realizzare un’analisi predittiva per valutare l’affidabilità dei fornitori sulla base di dati storici (ritardi, qualità del materiale, costi), identificare pattern di performance e suggerire i fornitori più adatti in base a KPI aziendali, analizzare il rischio in tempo reale, considerando fattori come crisi geopolitiche, volatilità dei prezzi e impatto ambientale, automatizzare le negoziazioni con algoritmi AI per ottimizzare i costi e le condizioni contrattuali. Ad esempio, un sistema AI potrebbe analizzare automaticamente dati di qualità, costi e tempi di consegna dei vari fornitori di pelli, suggerendo il miglior fornitore in base a priorità aziendali (es. sostenibilità e riduzione dei costi).
2. AI e algoritmi di nesting per ridurre sfridi e consumi energetici nel taglio delle pelli. Il taglio della pelle genera scarti significativi (fino al 30% del materiale) e la disposizione dei pezzi sul materiale (nesting) viene spesso fatta manualmente o con software inefficienti. L’uso eccessivo di energia nei macchinari di taglio aumenta i costi operativi e l’impatto ambientale. Con approcci AI è possibile sviluppare algoritmi di nesting per ottimizzare la disposizione dei pezzi riducendo gli scarti, applicare il Machine Learning per analizzare la qualità della pelle e posizionare i tagli evitando difetti, migliorando la resa, ottimizzare l’uso delle lame e dei laser di taglio per ridurre il consumo energetico, integrare sensori IoT per monitorare le condizioni di taglio e adattare i parametri in tempo reale. Un algoritmo AI può elaborare migliaia di combinazioni di taglio in pochi secondi, riducendo gli scarti del 10-20% e ottimizzando l’uso dell’energia, con un risparmio annuo significativo sui costi di produzione.
3. Blockchain per la tracciabilità della Supply Chain del cuoio. La difficoltà nel certificare l’origine delle pelli e garantire pratiche sostenibili, la complessità nella gestione delle certificazioni ambientali e normative e i rischi di contraffazione e perdita di fiducia da parte dei clienti pongono continue sfide alla filiera del cuoio. Soluzioni con Blockchain possono fornire un registro immutabile e decentralizzato che certifica ogni fase della filiera, favorire la tracciabilità completa dall’allevamento alla conceria fino al prodotto finito, utilizzare smart contract per garantire pagamenti automatici ai fornitori solo se vengono rispettati determinati standard di qualità. Ad esempio, un brand di moda può utilizzare la blockchain per certificare che le pelli che provengono da fornitori sostenibili, migliorando la trasparenza e riducendo rischi reputazionali.
4. IoT e Digital Twin nell’ottimizzazione del processo produttivo. Digital Twin è un paradigma che consente di creare una replica digitale dell’intero ciclo di lavorazione di un prodotto, integrando dati in tempo reale provenienti dal mondo fisico grazie all’infrastruttura IoT presente nelle fabbriche di nuova concezione. L’interazione e il confronto continuo con il mondo reale fanno di questa soluzione tecnologica uno strumento estremamente interessante in un processo delicato come quello della lavorazione della pelle. La simulazione delle diverse parti del ciclo di lavorazione consente alle aziende di verificare ogni fase della lavorazione, dalla concia alla rifinitura, senza intervenire direttamente sugli impianti fisici. Ciò permette di ridurre i costi operativi e i tempi di produzione, aumentando l’efficienza complessiva. Il monitoraggio in tempo reale, reso possibile dall’integrazione di sensori negli impianti, consente di raccogliere dati su parametri fondamentali come temperatura, umidità e pressione, facilitando interventi tempestivi per evitare sprechi di materiali e garantire la continuità della produzione. Oltre a migliorare l’efficienza operativa, il Digital Twin contribuisce anche alla sostenibilità dell’industria conciaria. L’analisi avanzata dei dati consente di ridurre il consumo di acqua, energia e sostanze chimiche, favorendo una produzione più ecologica e conforme alle normative ambientali. Inoltre, il controllo qualità predittivo, basato in questo caso sul riconoscimento di immagine, permette, in analogia a quanto sperimentato nei casi di studio del progetto, di individuare in anticipo eventuali difetti nella pelle o anomalie nel processo, riducendo gli scarti e garantendo un prodotto finale di alta qualità.
5. IoT e Digital Twin per il monitoraggio della qualità e dell’efficienza energetica. Il gemello digitale può essere inteso come una libreria di algoritmi in grado di elaborare le informazioni che gli arrivano dal mondo sensibile attraverso i sensori intelligenti presenti nell’impianto, ciò consente l’introduzione nella libreria di algoritmi dedicati a funzioni non strettamente legati all’ottimizzazione del processo produttivo ma che hanno un impatto sulla sostenibilità del progetto nel suo insieme. Le soluzioni IoT come sensori intelligenti per monitorare temperatura, umidità e pH in tempo reale durante la concia possono permettere di raccogliere dati in tempo reale dal processo produttivo e realizzare Digital Twin del sistema al fine di controllo il consumo energetico, ridurre gli sprechi e prevenire i guasti dei macchinari. Un esempio pratico è l’uso di sensori IoT nei bottali di concia al fine di regolare automaticamente temperatura e pH, migliorando la qualità della pelle e riducendo il consumo chimico del 15%.
6. Robotica Collaborativa per il taglio e la rifinitura. Molti processi in questo settore industriale sono ancora manuali, con rischio di errori e sprechi. Operazioni come il taglio e la rifinitura sono faticose e richiedono alta precisione oltre a difficoltà nel reperire manodopera specializzata. Soluzioni di robotica collaborativa come cobot per il taglio laser e la rifilatura, migliorano la precisione e riducono gli scarti. Anche i robot per la movimentazione delle pelli, aumentando la sicurezza e l’ergonomia per gli operatori addetti alle operazioni di sollevamento e spostamento dei materiali. L’automazione della lucidatura e rifinitura riduce la variabilità della qualità.

L’integrazione di nuove tecnologie quali AI, IoT, Blockchain e Robotica nella filiera delle pelli sembrerebbe offrire benefici concreti in termini di riduzione dei costi, sostenibilità e qualità del prodotto finale. Grazie a queste innovazioni, i manager del settore possono ottimizzare i processi produttivi, migliorare la gestione della supply chain e garantire la conformità agli standard ambientali.