Tesi magistrale: Industria 4.0 e Casi Studio Aziende Venete (Strategia Aziendale) - Valutazione 110L

Dipartimento di Scienze Economiche, Aziendali,

Matematiche e Statistiche "Bruno de Finetti" (DEAMS)

CORSO DI LAUREA IN STRATEGIA E CONSULENZA

AZIENDALE

TESI DI LAUREA MAGISTRALE

APPLICAZIONI ED IMPATTI DI

INDUSTRIA 4.0: INDAGINE QUALITATIVA

SULLE IMPRESE MANIFATTURIERE VENETE

Laureando: Simone Dalla Costa

Relatrice: Chiar.ma Prof.ssa Rubina Romanello

ANNO ACCADEMICO 2023 – 2024

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INDICE

INTRODUZIONE 5

CAPITOLO 1 7

INDUSTRIA 4.0 7

1.1 E : 7

VOLUZIONE TECNOLOGICA LE RIVOLUZIONI INDUSTRIALI

1.2 Q 9

UARTA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE

1.3 T 11

ECNOLOGIE ABILITANTI

1.3.1 Cyber-Physical System 11

1.3.2 Smart Product e Smart Factory 11

1.3.3 Un sistema tecnologico complesso 14

1.3.4 I nove pilastri tecnologici dell’Industria 4.0 16

Internet of Things (IoT) 16

Big Data Analytics 18

Robotica e automazione 18

Manifattura additiva 19

Sistemi di integrazione verticale ed orizzontale 21

Cybersecurity 21

Cloud computing 22

Realtà aumentata 22

Simulazione 23

1.3.5 Fattori abilitanti non tecnologici 23

1.4 C 24

RITICITÀ E SFIDE

CAPITOLO 2 33

OPPORTUNITÀ E IMPATTI DELL’INDUSTRIA 4.0 33

2.1 P 33

RODUTTIVITÀ ED EFFICIENZA

2.2 F , 35

LESSIBILITÀ REATTIVITÀ E PERSONALIZZAZIONE DI MASSA

2.3 I 37

MPLICAZIONI PER LE RISORSE UMANE

2.4 I 38

MPLICAZIONI STRATEGICHE

2.5 C 45

ATENA DEL VALORE

Reshoring 48

3

CAPITOLO 3 51

RICERCA EMPIRICA NELLA REGIONE VENETO 51

3.1 M 51

ETODOLOGIA

3.2 S 52

ELEZIONE DEL CAMPIONE

Analisi di contesto 53

3.3 D 61

ATA COLLECTION

3.3 C 66

ASE STUDY E RISULTATI OTTENUTI

Sinteco s.p.a. 66

Unox s.p.a. 70

Volteco s.p.a. 78

Technowrapp s.r.l. 84

3.3 C 90

ROSS CASE ANALYSIS

3.4 D 94

ISCUSSIONE

Implicazioni future 99

Limitazioni 100

CONCLUSIONE 103

BIBLIOGRAFIA 105

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INTRODUZIONE

Nell’ultimo decennio il fenomeno di Industria 4.0 ha generato un’ondata di interesse a

livello accademico e ha suscitando aspettative significative nel settore industriale.

Descritta anche come la quarta rivoluzione industriale, essa rappresenta una

trasformazione radicale dei processi produttivi grazie all’integrazione di tecnologie

avanzate come l’Internet of Things (IoT), la robotica o la Big Data Analytics.

Inizialmente, questa rivoluzione tecnologica ha inspirato molta fiducia nelle imprese che,

grazie alle sue promesse di efficienza, flessibilità e produttività, vedono in queste

tecnologie un modo per mantenere un vantaggio competitivo, ma anche nella letteratura

scientifica, impegnata nell’analisi degli impatti economici e sociali di questa

trasformazione.

Industria 4.0 ha portato con sé un vero e proprio rinascimento della manifattura, segnando

l’inizio di una nuova fase in cui la produzione industriale non è più solo una questione di

volumi elevati e economie di scala, ma soprattutto di personalizzazione, qualità e

innovazione. L’automazione e l’interconnessione dei macchinari consentono alle aziende

di rispondere rapidamente alle esigenze del mercato, riducendo sia i tempi e sia i costi.

Da un lato, Industria 4.0 ha stimolato l'intervento di governi e istituzioni, i quali hanno

creato programmi di sostegno e incentivi per promuovere l’adozione di tecnologie di

Industria 4.0. In Italia, ad esempio, sono stati implementati diversi piani nazionali per

agevolare le piccole e medie imprese che costituiscono una parte rilevante del tessuto

produttivo. Questi interventi hanno lo scopo di garantire anche alle imprese più piccole di

beneficiare dei vantaggi offerti dalle nuove tecnologie, favorendo la crescita dell’intera

economia.

Dall’altro lato, per le imprese l’adozione delle tecnologie di Industria 4.0 rappresenta una

necessità per restare competitivi in un mercato sempre più dinamico e interconnesso. La

capacità di adottare nuove tecnologie dove necessario e di integrare i dati nelle decisioni

aziendali permette alle imprese di migliorare l’efficienza e di rispondere prontamente alle

esigenze dei clienti. L’Industria 4.0 impone quindi una revisione completa delle pratiche

tradizionali di gestione della produzione, richiedendo competenze nuove e un’apertura

all’innovazione.

La struttura di questa tesi si compone in tre capitoli, ognuno dei quali contribuisce a

descrivere gli aspetti chiave della transizione verso Industria 4.0.

Il primo capitolo fornisce una panoramica storica delle prime quattro rivoluzioni

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industriali, ponendo particolare enfasi su Industria 4.0 e sulle sue tecnologie abilitanti.

Dopo una descrizione delle caratteristiche delle tecnologie di questa rivoluzione, il

capitolo esplora anche le principali sfide da affrontare. Lo scopo è quindi quello di offrire

una comprensione preliminare del contesto di ricerca.

Il secondo capitolo analizza le opportunità e gli impatti di Industria 4.0 a livello

economico e strategico, discutendo come queste tecnologie possono migliorare la

produttività, la flessibilità e la reattività delle imprese. Inoltre, vengono evidenziate le

implicazioni riguardanti la catena del valore e le risorse umane.

Il terzo capitolo presenta la ricerca empirica condotta nella regione Veneto, realizzata

tramite interviste di un campione di imprese manifatturiere. Questo capitolo offre

un’indagine e un’analisi qualitativa sulle strategie adottate dalle imprese per affrontare la

transizione verso Industria 4.0 e sulle loro esperienze, identificando in particolar modo le

principali difficoltà e gli elementi critici di successo.

Questa tesi contribuisce alla letteratura esistente sull’Industria 4.0 e sull’operations

management, oltre ad offrire un’analisi aggiornata e approfondita nella fase di maturità

della quarta rivoluzione industriale. Infatti, a differenza di altri studi condotti

precedentemente, questa ricerca esplora un momento in cui la quarta rivoluzione

industriale è ormai consolidata e ha superato la sua fase introduttiva. L’elemento di novità

di questo studio risiede nel fornire una visione completa di Industria 4.0, attraverso

l’analisi non solo delle opportunità e dei potenziali benefici, ma anche delle sfide concrete

e delle criticità che le imprese incontrano nella fase di consolidamento tecnologico.

Inoltre, la tesi conferisce un contributo significativo grazie alla ricerca empirica effettuata

sul territorio veneto, evidenziando come le imprese affrontano la transizione e quali

politiche manageriali possono favorire l’adozione di queste tecnologie.

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CAPITOLO 1

INDUSTRIA 4.0

Sulla base della letteratura ad oggi presente, nel primo capitolo viene proposta una

definizione del concetto Industria 4.0 e sono analizzate le principali tecnologie abilitanti,

adottate dalle imprese manifatturiere, facenti parte della quarta rivoluzione industriale.

Con lo scopo di introdurre l’argomento, viene presentato un breve excursus storico su ciò

che è stata l’evoluzione tecnologica dal XVIII secolo ad oggi. Mentre il capitolo si

conclude con una descrizione di quali sono i benefici attesi dall’implementazione di

queste tecnologie in ambito manifatturiero e quali invece le potenziali criticità.

1.1 Evoluzione tecnologica: le rivoluzioni industriali

La prima rivoluzione industriale fu osservata principalmente in Gran Bretagna a partire

dalla seconda metà del XVIII secolo, ovvero dal 1760 al 1840 circa. Il sistema

socioeconomico subì una significativa trasformazione, passando da un sistema agricolo-

artigianale a un sistema industriale. I progressi tecnologici chiave furono la macchina a

vapore di James Watt, che semplificò la produzione, e il sistema ferroviario, che rese i

trasporti efficienti e più potenti. L’impatto di queste innovazioni sulla società è stato

rilevante, determinando un aumento della popolazione e della produzione industriale,

soprattutto nei settori tessile, metallurgico e minerario.

Il monopolio industriale della Gran Bretagna fu mantenuto per diversi decenni grazie alla

sua leadership tecnologica e alla stabilità politica ed economica, impedendo anche

l'esportazione di macchinari, lavoratori qualificati e tecniche di produzione, almeno

inizialmente. Tuttavia, ben presto alcuni cittadini britannici videro prospettive industriali

redditizie all'estero, mentre gli imprenditori dell'Europa continentale cercarono di attrarre

il know-how britannico nei loro paesi. La rivoluzione industriale ha avuto così un lento

impatto sull’Europa, coinvolgendo gradualmente Paesi come il Belgio, la Francia e la

Germania (Britannica, 2024).

La seconda rivoluzione industriale iniziò alla fine del XIX, tra il 1850 e il 1914 circa.

L’utilizzo della elettricità e del petrolio consentirono ulteriori aumenti della

meccanizzazione e della produzione. Henry Ford introdusse la catena di montaggio,

un'importante innovazione che portò alla produzione di massa e alla creazione di nuove

industrie come quella chimica e automobilistica.

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Durante questo periodo, il dominio tecnologico nel mondo fu trasferito dalla Gran

Bretagna agli Stati Uniti e alla Germania, complice il rapido sviluppo nei settori

dell’acciaio e della chimica, favorito anche dall’aumento della disponibilità del petrolio a

prezzi più economici (Britannica, 2024).

La terza rivoluzione industriale ebbe inizio negli anni '70 del secolo scorso,

contestualmente all’invenzione dei microchip, e fu caratterizzata da una forte spinta

all'innovazione tecnologica, con l'avvento dell'elettronica, dei personal computer e di

Internet. Questi cambiamenti hanno contribuito ad un significativo aumento

dell'automazione e della produttività, e quindi allo sviluppo di sistemi di produzione

sempre meno dipendenti dalla manodopera diretta.

Questa rivoluzione è spesso definita come rivoluzione digitale o rivoluzione informatica e

ha avuto un profondo impatto sulla economia e sulla società, aprendo la strada a nuovi

modelli di business e di organizzazione del lavoro. Inoltre, la diffusione delle tecnologie

digitali ha permesso di integrare sempre più i processi produttivi, dando vita a sistemi

interconnessi e intelligenti (Pereira & Romero, 2017).

Figura 1: Le quattro rivoluzioni industriali. Fonte: Ministero dello Sviluppo Economico (2016).

In sintesi, le tre rivoluzioni industriali hanno portato a cambiamenti radicali nei processi

produttivi e nell'organizzazione del lavoro, grazie all'introduzione di nuove tecnologie.

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Dalla meccanizzazione della produzione all'avvento dell'elettronica e dell'informatica,

queste trasformazioni hanno avuto un impatto profondo e duraturo sulla società.

1.2 Quarta rivoluzione industriale

Il concetto di Industria 4.0 è emerso per la prima volta in Germania nel 2011 alla Fiera di

Hannover, presentato dalla “Research Union Economy-Science”, del ministero tedesco

dell'istruzione e della ricerca, come effetto della ricerca attuata dalla Germania per

raggiungere una migliore posizione competitiva internazionale nella manifattura.

L’espressione Industria 4.0 si riferisce quindi alla quarta rivoluzione industriale, a seguito

delle rivoluzioni precedentemente descritte, innescate dalla meccanizzazione a vapore,

dall'elettrificazione e dall’ IT (Culot, Nassimbeni, Orzes, & Sartor, 2020).

Negli ultimi anni, il panorama industriale globale ha subito profonde trasformazioni a

causa degli sviluppi tecnologici e delle innovazioni operate. La quarta rivoluzione può

essere paragonata alle precedenti tre, sulla base dei cambiamenti dirompenti nei processi

produttivi che sta generando (Pereira & Romero, 2017).

Proposte simili iniziarono a diffondersi a livello globale, come il “Advanced

Manufacturing Partnership (AMP)” negli Stati Uniti d’America, e la “European Factories

of the Future Research Association (EFFRA)”. A seguito dei primi investimenti, i

principali fornitori di tecnologie, con alcune aziende di consulenza, iniziarono a effettuare

ricerche accademiche e a produrre i primi paper scientifici riguardanti l’imminente

rivoluzione sulle modalità di produzione (Culot, Nassimbeni, Orzes, & Sartor, 2020).

Ad oggi, la quarta rivoluzione si caratterizza per l’integrazione e l’interazione di sensori,

macchine, materiali e sistemi IT lungo tutta la catena del valore. Il sistema che ne deriva

viene definito come cyber-physical system (CPS), che si distingue per la capacità di

interagire con altri sistemi grazie all’utilizzo di internet e la possibilità di analizzare

grandi quantità di dati al fine di guidare macchine intelligenti, prevedere guasti e adattarsi

ai cambiamenti (BCG, 2015; Strange & Zucchella, 2017).

In concreto, il concetto alla base è l’interconnessione, secondo la quale materiali, impianti

produttivi e prodotti finiti vengono dotati di sensori che monitorano in tempo reale il loro

stato e la loro posizione, creando un sistema integrato e automatizzato. I dati raccolti

permettono successivamente di operare analisi volte al miglioramento di efficienza,

velocità e flessibilità produttiva, oltre a continuità operativa, produttività e sicurezza

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(BCG, 2015; Convertini, 2019).

L’aumento di produttività potrebbe avere importanti implicazioni economiche e potrebbe

impattare in maniera significativa anche sul tipo di manodopera richiesta dalle aziende.

Figura 2: Relazioni tra le operazioni manifatturiere. Fonte: BCG (2015).

Tra le tecnologie innovative che rientrano sotto l’etichetta di Industria 4.0 Industria 4.0 si

identifica Internet of Things (IoT), Big Data e Analytics (BDA), realtà aumentata,

manifattura additiva, cloud, simulazione, robotica avanzata, integrazione orizzontale e

verticale, e cybersecurity. L’interconnessione è riconducibile principalmente all’utilizzo di

tecnologie IoT (Romanello & Veglio, 2022).

Tuttavia, l'implementazione di queste tecnologie in azienda può dimostrarsi

particolarmente complicata nelle prime fasi. In particolare, sono numerose le lacune che

le organizzazioni devono fronteggiare nella selezione delle tecnologie, come le mancanze

di finanziamenti, di conoscenza tecnologica, di collaborazioni, di infrastrutture e di

regolamentazioni. Inoltre, le aziende devono saper superare la resistenza al cambiamento

e devono essere capaci di implementare conoscenze e competenze in grado di creare una

forza lavoro qualificata (Romanello & Veglio, 2022).

D’altro canto, la spinta all’investimento in queste tecnologie è giustificata dai risultati

attesi, come anticipato si tratta di aumento della produttività, della flessibilità e della

riduzione dei tempi, ma alcuni outcome potrebbero essere anche la personalizzazione di

massa, la sostenibilità ambientale, la riduzione dei costi di mercato, il miglioramento

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della qualità dei prodotti finiti e l'innovazione di prodotto e di processo (Romanello &

Veglio, 2022). 1.3 Tecnologie abilitanti

Il complesso sistema tecnologico dell’Industria 4.0 vede l’integrazione, ai tradizionali

sistemi produttivi, di tecnologie digitali basate sulla connettività, sull’informatica e

sull’automazione. Queste tecnologie rendono meno evidenti le barriere poste tra il mondo

digitale e quello fisico, integrando tutti gli agenti e gli oggetti che prendono parte al

processo produttivo. Il sistema così descritto viene definito cyber-physical system (CPS),

ed è fondamentale cogliere le sue caratteristiche per comprendere come esso sia parte

attiva del processo produttivo basato su tecnologie 4.0 (Pereira & Romero, 2017).

1.3.1 Cyber-Physical System

I Cyber-Physical System (CPS) sono frutto delle principali innovazioni in campo

informatico, in linea con l’ondata di progressi che la quarta rivoluzione industriale sta

generando. Come precedentemente introdotto, i sistemi di questo tipo svolgono un ruolo

chiave per l’integrazione del mondo digitale a quello fisico, con effetti sul coordinamento

simultaneo dei processi produttivi e sulla disponibilità di dati elaborati. Pereira e Romero

nei loro studi definiscono i CPS come “tecnologie innovative che consentono la gestione

di sistemi interconnessi attraverso l'integrazione dei loro ambienti fisici e

computazionali” (Pereira & Romero, 2017; pagina 1211).

Ne consegue che calare i CPS nel contesto manifatturiero e dei processi produttivi,

porterà a cambiamenti significativi nel settore industriale. Attraverso la connessione ad

Internet dei CPS (tecnologie IoT) e la loro applicazione alla produzione, è possibile la

realizzazione di una rete di macchine intelligenti tra loro cooperative, creando anche

sistemi definiti Smart Factories. Questo tipo di processo richiede l’implementazione di

alcune tecnologie pilastro dell’Industria 4.0, al fine di condurre una trasformazione da

fabbriche attuali a fabbriche dell’Industria 4.0 (Pereira & Romero, 2017).

1.3.2 Smart Product e Smart Factory

Il concetto di Industria 4.0 in ambito manifatturiero, si concretizza attraverso

l’integrazione radicale di tutti i processi produttivi, in cui ogni elemento è capace di

comunicare, operare, adattarsi ai cambiamenti e controllarsi in maniere autonoma e

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decentralizzata, sulla base delle informazioni raccolte (Pereira & Romero, 2017). In

questo senso si può parlare di processi produttivi intelligenti o Smart Factory, definita da

Radziwona et al. come:

“una soluzione produttiva che fornisce processi di produzione flessibili e adattabili che

risolverà i problemi che si presentano in un impianto di produzione con dinamiche e

rapidamente variabili condizioni limite, in un mondo sempre più complesso. Questa

soluzione speciale potrebbe essere da un lato legata all'automazione, intesa come

combinazione di software, hardware e/o meccanica, che dovrebbe portare a

un'ottimizzazione della fabbricazione con conseguente riduzione del lavoro superfluo e

dello spreco di risorse. Dall'altro, potrebbe essere vista in una prospettiva di

collaborazione tra diversi partner industriali e non industriali, dove l’intelligenza deriva

dalla formazione di un'organizzazione dinamica” (Radziwona, Bilberga, Bogersa, &

Madsenb, 2014, pagina 1187).

In sintesi, sebbene il concetto di intelligenza non sia facilmente inquadrabile, le smart

factories si basano su profonda integrazione dei sistemi produttivi, digitalizzazione,

flessibilità, riconfigurabilità, adattabilità, agilità, nonché basso costo della catena

produttiva (Pereira & Romero, 2017; Radziwona, Bilberga, Bogersa, & Madsenb, 2014).

Anche gli oggetti di produzione allora prendono parte attiva nella gestione autonoma

delle proprie fasi di produzione, richiedendo le risorse necessarie e fornendo informazioni

sul loro stato e ciclo di vita, tra cui le fasi già completate e quelle future. Essi allora si si

evolvono in Smart Products, dispositivi che possono eseguire calcoli, memorizzare dati

complessi, comunicare e interagire con l'ambiente circostante con sensori o telecamere,

tutto ciò grazie all’integrazione con l’IoT (Pereira & Romero, 2017; Schmidt, et al.,

2015).

Ad esempio, nella realizzazione di un prodotto finito, le fasi della catena del valore sono

integrate e attraverso il software dell’azienda sia i clienti che i fornitori sono inclusi nella

innovazione del prodotto. In tutta la fase del ciclo di vita del prodotto, esso rimane

collegato ai servizi cloud permettendo una costante raccolta dati. Perciò, attraverso le

tecnologie come Big Data Analytics e cloud computing che permettono elaborazione di

grandi dati in tempo reale, è possibile stabilire un ciclo di feedback utile a ottimizzare la

fase di produzione o per consentire una manutenzione predittiva (Schmidt, et al., 2015).

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Figura 3: Rappresentazione della struttura degli smart products. Fonte: (Schmidt, et al., 2015)

Con l’Industria 4.0 quindi si può ottenere l'integrazione dei prodotti nei servizi cloud e di

conseguenza ampie possibilità per la raccolta di un flusso continuo di dati.

Impatti sulla concorrenza

Gli smart products sono quindi prodotti intelligenti integrati con dispositivi di ridotte

dimensioni, ma con elevata potenza di calcolo e che permettono la connettività wireless.

L'integrazione di sensori, processori e software all'interno dei prodotti stessi sta

cambiando radicalmente la loro natura. Per questo motivo, l’impatto che essi stanno

avendo sulla competizione e sulle strategie aziendali sta influenzando significativamente

la concezione tradizionale della industria manifatturiera (Porter & Heppelmann, 2014).

Porter e Heppelmann (2014) descrivono in particolare una nuova tipologia di

competizione, guidata dalle tecnologie dei dati e dall’IT. Gli smart products garantiscono

non solo migliori funzionalità rispetto ai prodotti tradizionali, ma anche la possibilità di

avere un monitoraggio continuo, un controllo remoto, una ottimizzazione delle

prestazioni e una autonomia operativa. Sono queste caratteristiche che stanno creando

opportunità nel mercato e che spingono le imprese a dover ripensare le loro strategie,

considerando come le informazioni generate da questi prodotti possono essere utilizzate

per creare e catturare valore. Gli smart products possono aumentare le capacità di

differenziazione delle imprese, consentendo di spostare la concorrenza dal solo prezzo

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alle caratteristiche e ai servizi aggiuntivi (Porter & Heppelmann, 2014).

È opportuno considerare che questo tipo di rivoluzione tecnologica dei prodotti richiede

nuove competenze nell'analisi dei dati, nello sviluppo di software e nella gestione della

sicurezza. Spetta alle aziende decidere se sviluppare internamente o ricercare

esternamente questo tipo di competenze, ma in entrambi i casi il loro successo dipenderà

dalla capacità di realizzare una strategia coerente che sfrutti al massimo il potenziale di

questi smart products (Porter & Heppelmann, 2014).

Impatti sulle imprese

Un ulteriore approfondimento riguarda le modalità secondo cui questi nuovi prodotti

possano trasformare radicalmente le aziende, non solo dal punto di vista competitivo, ma

anche in termini di processi e st