Industria 4.0

2020 Tecnologie per l’industria 4.0

Prof. D’Ascenzo

Capitolo 1 - sistemi informativi ICT e trend digitali

Nel corso del tempo molte previsioni fatte sulla tecnologia si sono rivelate errate. I primi computer degli anni ’40 erano macchinari enormi che richiedevano costante manutenzione: non avevano una prospettiva immediata di sviluppo, tanto che lo stesso presidente IBM diceva che “al mondo vi è un mercato forse per cinque computer”. A partire dagli anni ’80 ci rendiamo conto di come queste previsioni siano state errate. Non è quindi molto facile dettare delle previsioni che si possano rivelare affidabili per lo sviluppo futuro.

I sistemi informativi

Un sistema informativo è definito come insieme di diversi componenti che consentono la produzione e la gestione dell’informazione. Un sistema informativo è definito, nello specifico, come un insieme di processi e dati, persone, strumenti e applicazioni, che permettono all’azienda di avere a disposizione le informazioni necessarie per lo svolgimento della propria attività.

Esempio: se dobbiamo aprire un’attività in un determinato quartiere, potrebbe essere utile capire quali sono i clienti potenziali e le loro preferenze al fine di capire se quello che prevediamo di vendere sul mercato verrà effettivamente gradito dagli abitanti.

Elementi fondamentali che costituiscono il sistema informativo

• Processi e dati: informazioni da cui partiamo. - 1
• Persone che devono analizzare tali informazioni. Tali sistemi sono infatti in grado di dare informazioni che poi comunque dovranno essere interpretati da una persona. In questo senso intendiamo i sistemi informativi come “suggeritori” che danno indicazioni utili circa il comportamento da adottare, però “l’ultima parola” spetta alla persona che deve tradurre i suggerimenti in comportamenti.
• Strumenti e applicazioni: tecnologia vera e propria, elementi hardware e software.

Non può esserci sistema informativo in assenza di uno di questi elementi!

Dati, informazione e conoscenza

I dati sono la materia prima che i sistemi informativi elaborano per produrre informazioni; sono materiale grezzo, come parole e numeri. La funzione dei dati è quella di rappresentare determinati accadimenti, fenomeni ed eventi tramite simboli come lettere, numeri e altri caratteri speciali.

Di per sé i dati non hanno tipicamente alcun significato, a meno che non subiscano un processo di elaborazione. Per esempio, se chiedessimo ad una qualsiasi persona cosa significhi “28”, non sarebbe in grado di rispondere o fornirebbe una risposta assolutamente vaga. Tuttavia, se si ponesse la stessa domanda ad uno studente universitario, e se nel farlo si associasse il dato “28” al dato “/30” per ottenere “28/30”, le cose cambierebbero radicalmente.

Il dato rappresenta quindi l’elemento neutro al quale deve essere applicato un processo di elaborazione e interpretazione al fine di trasformarlo in informazione. Si possono individuare alcune caratteristiche che un dato deve possedere affinché la sua elaborazione sia proficua e rilevante:

• La completezza: garantire una rappresentazione precisa e non frammentata del fenomeno, piena rappresentatività di una data situazione;
• L’omogeneità: i dati che rappresentano un fenomeno devono essere rilevati e rappresentati con le stesse modalità;
• La sincronia: può accadere che i dati, per essere rilevati in modo omogeneo e completo, debbano essere riferiti allo stesso istante temporale.

L’informazione, invece, può essere definita come la manipolazione dei dati al fine di ottenere la loro trasformazione in una forma significativa. A volte è sufficiente una semplice manipolazione come l’aggiunta di un contesto per trasformare i dati in informazioni. Nell’esempio precedente è stato sufficiente presentare il dato (numero “28”) a un interlocutore specifico (studente universitario) per generare valore informativo. Tuttavia, soprattutto nelle grandi aziende, è spesso necessario svolgere complesse elaborazioni di grandi quantità di dati. Senza i sistemi informativi e il supporto della tecnologia risulterebbe difficile, quindi, rendere utili i dati trasformandoli per generare informazioni nei tempi e nelle modalità opportune a sostenere il business.

Il passaggio dal dato all’informazione, inoltre, è connesso non solo all’opportuna elaborazione dei dati, ma anche al loro effettivo utilizzo nei processi decisionali, operativi o di controllo in relazione alla loro rilevanza per un pubblico di riferimento.

L’informazione, pertanto, presenta un carattere di relatività, sostanzialmente riconducibile alla sua particolare destinazione (anche temporale) e finalizzazione: ciò che può essere informazione per un attore, all’interno di un contesto organizzativo, può essere un dato per un altro attore che ha diversi scopi o necessità conoscitive e che, quindi, necessita di diverse elaborazioni.

La conoscenza potrebbe rappresentare, infine, l’ultimo stadio di un possibile processo evolutivo che, attraverso un processo di elaborazione e interpretazione, muove dal dato, passa attraverso 2 l’informazione fino a diventare conoscenza. In tal senso, l’informazione a sua volta potrebbe rappresentare la materia prima necessaria a costruire conoscenza.

La conoscenza appare, tuttavia, un concetto difficile da definire nonché arduo da gestire da parte dei sistemi informativi, in quanto fortemente collegato alla soggettività della rielaborazione dell’informazione.

Tornando all’esempio precedente, il voto 28/30, informazione oggettiva e gestibile da parte di un sistema informativo, può assumere un valore conoscitivo differente in funzione del soggetto che la rielabora: per uno studente al primo anno, con voti molto bassi, può rappresentare un “successo”, mentre uno studente al fine di un percorso di studi con media del 30 e una famiglia molto esigente potrebbe associarla ad un “insuccesso”. Successo e insuccesso rappresentano diversi elementi di conoscenza estratti da un’unica informazione (il voto 28/30) ma rielaborati con mappe.

Tecnologie dell’informazione e della comunicazione

Il termine tecnologia dell’informazione (IT) si riferisce a tutti quei macchinari tecnologici che sono controllati o che fanno uso di un flusso informativo. Un tipo di tecnologia dell’informazione è un robot programmabile posto sulla linea di produzione in una fabbrica, che riceve le specifiche tecniche dei componenti da realizzare e le istruzioni operative da un database gestito tramite un computer, anche un semplice laptop.

La tecnologia dell’informazione e della comunicazione (ICT) raggruppa tutti gli strumenti e le applicazioni che combinano le capacità di elaborazione e immagazzinamento dei dati propri degli elaboratori elettronici con la capacità di trasmissione dei dati e delle informazioni fornite dai mezzi telematici. L’acronimo ICT è anche rappresentativo del cosiddetto processo di convergenza digitale, ancora in corso, che nell’ultimo decennio ha visto un netto avvicinamento, tanto nelle teorie che nella pratica, tra tecnologie informatiche (IT) e delle telecomunicazioni (TLC). Tale processo vive oggi una seconda fase che coinvolge anche i media (si pensi alla televisione digitale) che suggerisce un nuovo acronimo: ICMT (Information Communication and Media Technology).

Un esempio delle potenzialità delle tecnologie è rappresentato dai social media: quando riportiamo qualcosa relativo al nostro quotidiano su Instagram o Facebook, inconsapevolmente condividiamo informazioni preziose per aziende, che potranno poi rielaborarle e capire quale prodotto offrire conseguentemente sul mercato. Tutto ciò che attiene al mondo digitale è utilissimo alle aziende per disciplinare la propria strategia di mercato.

Legge di Moore

Probabilmente, una delle più famose misure dell’evoluzione informatica è la cosiddetta legge di Moore (= comportamento tradotto poi in trend evolutivo con riguardo all’evoluzione informatica).

Il fondatore di Intel, Gordon Moore, nel 1965 predisse che il numero di transistor che potevano essere inseriti in un microprocessore (formato da un chip di silicio) sarebbe raddoppiato periodicamente, con un periodo originariamente previsto in 12 mesi, allungato a 24 mesi verso la fine degli anni Settanta e assestatosi sui 18 mesi dall’inizio degli anni Ottanta. In termini più semplici: la capacità di elaborazione dei computer sarebbe nel corso degli anni progressivamente raddoppiata. Al migliorare della capacità di elaborazione delle informazioni, l’affidabilità è maggiore.

Questa previsione si è dimostrata valida fino ad oggi e rappresenta l’impressionante crescita della capacità elaborativa degli elaboratori. Tenere il passo di questo cambiamento può essere difficile per qualsiasi organizzazione. 3

Ambiente organizzativo

Per completare la definizione di sistema informativo dobbiamo affrontare l’ambiente organizzativo, rappresentato dalle persone e dai processi, all’interno del quale questi sistemi operano.

• Un componente fondamentale dei sistemi informativi è dunque rappresentato dalle persone: sia quelle che usano il sistema informativo e fruiscono dei benefici (utenti), in quanto parti integranti del flusso informativo, sia quelle coinvolte nella sua progettazione, implementazione e manutenzione.
• Infine, ultimo elemento che compone un sistema informativo è rappresentato dai processi, cioè le attività che le organizzazioni eseguono per raggiungere i loro obiettivi e che comprendono sia le attività di base, che trasformano gli input in output, sia le attività di supporto che consentono lo svolgimento di quelle di base.

Modello di Anthony

Tra le numerose teorie organizzative che ci aiutano a comprendere la struttura sociale di un’organizzazione, utilizziamo quella della piramide di Anthony (1965) in base alla quale ogni organizzazione è strutturata in diversi livelli decisionali. Ciascun livello dell’organizzazione ha responsabilità differenti e, dunque, differenti necessità informative.

Man mano che si scende dalla piramide si amplia anche il numero di soggetti che lavorano. Vi è un rapporto poi più diretto con fornitori e clienti. A ciascun livello il contributo del sistema informativo è differente.

Livello operativo

Al livello operativo di un’azienda avvengono i processi aziendali quotidiani e di routine, nonché le interazioni con i clienti. I sistemi informativi che supportano le attività a questo livello sono i sistemi transazionali (Transaction Processing System, TPS) e sono dedicati all’automazione delle attività ripetitive, come l’elaborazione delle transazioni di vendita, e a migliorare l’efficienza dei processi aziendali a contatto con il cliente.

Le decisioni strutturate sono quelle in cui le procedure da seguire in una data situazione possono essere specificate in anticipo: poiché sono relativamente semplici, possono essere programmate direttamente nei sistemi informativi operativi, in modo da poter essere compiute con interventi umani illimitati o nulli.

Automazione delle attività ripetitive: svolte dagli operatori, ma anche in maniera più veloce ed efficiente da una macchina. Si deve fare in modo che l’operatore umano sia sollevato dalle 4 mansioni il più possibile. Il contributo viene offerto in qualsiasi livello. Gli operatori a qualsiasi livello si trovino devono rispondere in maniera rapida alle richieste di mercato.

Livello tattico

Al livello tattico (o manageriale) dell’organizzazione, i responsabili funzionali (direttori marketing, finanziari, della produzione, delle risorse umane) si occupano di monitorare e controllare le attività del livello operativo e di fornire informazioni ai livelli superiori dell’organizzazione. I dirigenti di questo livello, detti anche midlevel manager, si concentrano su come utilizzare e allocare le risorse dell’organizzazione allo scopo di incrementare l’efficacia (cioè la misura in cui gli obiettivi e le attività vengono portati a termine correttamente) al fine di raggiungere gli obiettivi strategici dell’organizzazione.

Le decisioni del livello manageriale non sono routinarie come quelle del livello operativo ma semi strutturate, perché soluzioni e problemi non sono chiaramente definiti e spesso richiedono capacità di valutazione ed esperienza. I sistemi che supportano le attività a questo livello sono i Management Information Systems (MIS) e i sistemi di supporto decisionale (Decision Support Systems, DSS o sistemi di Business Intelligence, BI).

Il fine generale del livello è sempre quello di migliorare. Riveste un’attività decisamente più importante, poiché svolge sia una funzione di controllo del livello inferiore, sia una funzione di interfaccia di quello superiore. Recepisce le direttive a livello superiore, per poi trasmetterle a quelli di livello inferiore.

Livello strategico o direzionale

I dirigenti e i manager si focalizzano su obiettivi strategici di lungo termine come quali prodotti realizzare, in quali mercati competere, quale strategia organizzativa seguire. I dirigenti di questo livello, detti anche executive o top manager, includono il presidente, l’amministratore delegato, i vicepresidenti, il direttore generale e così via.

Le decisioni a livello direzionale sono relative a problemi complessi, con prospettive temporali a lungo termine, e sono caratterizzate da processi decisionali molto articolati. Tali decisioni sono definite “non strutturate”, ovvero relative a situazioni e scenari per i quali è difficile specificare in anticipo le procedure da seguire e le conseguenze che ne deriveranno. I sistemi che supportano le attività a questo livello sono i sistemi di supporto direzionale (Executive Information System, EIS o Executive Support Systems, ESS) attraverso i quali le prestazioni, misurate attraverso indicatori di prestazione chiave (Key Performance Indicators, KPIs), vengono visualizzate su pannelli di controllo.

L’evoluzione delle architetture ICT nell’ambito dei sistemi informativi

PC Cloud Batch Real time revolution computing Metà anni ’80; Fine anni ’50; Inizi anni ’70; Oggi fine anni ‘90 inizi anni ‘70 metà anni ‘80.

La storia delle IT in termini di architetture vede quattro fasi evolutive: batch, real time, PC revolution e cloud computing. 5

• Batch: prime introduzioni nelle aziende, a partire dalla metà dei primi anni ’50, dei sistemi di calcolo, i cosiddetti mainframe.
• Real time: caratterizzata dalla possibilità di accesso ai grandi calcolatori anche da postazioni remote, grazie ai primi terminali “stupidi” (inizi anni ’70-’80).
• PC revolution: possibilità offerta dai PC di rendere distribuita l’elaborazione delle informazioni all’interno delle organizzazioni.
• Cloud computing: pervasività della rete Internet e possibilità offerta di sviluppare architetture con nuove potenzialità in termini di connessioni intra e interorganizzative.

Cloud computing come modello per il futuro

Per contrastare il problema della “obesità” dei client (Fat Client), la diffusione di collegamenti di rete a basso costo e ad alto potenziale, basati sulle tecnologie di Internet, apre nuovi orizzonti nella progettazione delle reti informatiche.

Il Cloud Computing rappresenta il possibile modello di riferimento per il futuro. Si tratta di un’architettura dove gli attuali personal computer, appesantiti da pacchetti software spesso inutilizzati, vengono sostituiti da macchine altrettanto intelligenti con dotazione di software minimale e una grande capacità di connessione alla Rete. Il cloud consente di eliminare il problema di utilizzare computer troppo “grandi” e che costano molto. Il cloud infatti collega computer di medio livello tra loro e consente uno scambio continuo di dati e di informazioni, senza investire in macchine di grandi prestazioni che però verrebbero utilizzate solo rare volte.

L’apparato di ricezione utilizzando il cloud deve essere ovviamente efficiente, altrimenti succede una situazione di “collo di bottiglia”.

Questo modello permette a privati e aziende di ridurre drasticamente gli investimenti in software introducendo un nuovo modello di pricing delle applicazioni informatiche basato sul principio del pay-per-use (= il software è in cloud e si paga quando si utilizza). Lo sviluppo del cloud computing è strettamente legato alla diffusione della banda larga.

Secondo la definizione del NIST (National Institute of Standards and Technology), “il cloud computing abilita, tramite la rete, l’accesso diffuso, agevole e on-demand a un insieme condiviso e configurabile di risorse di elaborazione (per esempio reti, server, memoria, applicazioni e servizi) che possono essere acquisite e predisposte rapidamente e con minimo sforzo di gestione o di interazione con il fornitore di servizi”. Alla base del concetto di cloud vi è quindi un modello di utility computing che vede le organizzazioni “noleggiare” risorse come capacità elaborativa, storage e banda di rete da un fornitore esterno in base alle proprie necessità e pagando solo per l’utilizzo effettivo di queste risorse. Il cloud computing aiuta quindi a trasformare le spese per l’infrastruttura IT da costi fissi a costi variabili. [es. car sharing]

Il cloud computing usa un modello di utility computing per cui si consente alle aziende di acquisire risorse di elaborazione a pagamento secondo le loro necessità. 6

Esistono diversi modelli di cloud computing che si caratterizzano per diversi livel