Il futuro della produzione? Si chiama Biological Manufacturing

La rivoluzione di Industria 4.0, ormai è chiaro, è destinata a cambiare il mondo: una tesi discussa e approfondita anche dal World Economic Forum, che ha peraltro sottolineato di recente che un numero relativamente basso di executive, in giro per il mondo, è ad oggi in grado di cogliere appieno la portata dei suoi impatti sull’industria e sulla società. E, in effetti, nella stessa definizione fornita dal WEF, vengono raggruppati sotto l’umbrella term Industry 4.0 elementi, tecnologie, processi e fenomeni di domini molto diversi. E, mentre sulla pervasività nel mondo fisico delle tecnologie provenienti dal settore digitale pochi hanno dubbi o perplessità, non altrettanto si può dire degli aspetti più legati alla biologia e, in generale, alle cosiddette life sciences. Si tratta, chiaramente, di un ambito complesso, nel quale ricadono, ad esempio, i temi delle biotecnologie e del cosiddetto Biological Manufacturing: vediamo più in dettaglio di che cosa si tratta.

Che cos’è il Biological Manufacturing

Il concetto di Biological Manufacturing System (BMS), pur essendo relativamente recente, è stato, in effetti, introdotto già nella prima decade del nuovo millennio: per fornire un esempio, già nei proceedings della conferenza internazionale AMST (Advanced Manufacturing Systems and Technology) del 2005, è presente una suggestiva definizione di tali sistemi.

Un Biological Manufacturing System è basato sulle caratteristiche essenziali e sul comportamento degli organismi viventi, in termini di capacità di auto-accrescimento, auto-riparazione, adattabilità ed evoluzione. Basandosi su questo modello, è possibile definire paradigmi di produzione completamente differenti rispetto a quelli classici della ‘linea di produzione’, realizzando ambienti in cui tutte le entità, comprese le macchine utensili e i veicoli semoventi operano liberamente nell’ambiente, senza essere vincolati fisicamente ad una posizione ad un percorso definito.

Il risultato atteso è, sulla scorta di quanto accade nei sistemi biologici, una profonda ottimizzazione della produzione in termini di alcuni dei principali indici di performance, come la riduzione dei tempi ciclo e dell’impatto ambientale, il miglioramento della qualità, l’abbattimento dei costi.

Si tratta, com’è chiaro, di un approccio decisamente rivoluzionario e altamente disruptive: tramite la sua adozione ed implementazione, ad esempio, i sistemi di produzione sarebbero in grado di reagire in modo spontaneo alle modifiche sia dell’ambiente sia interno che esterno, realizzando un prodotto con un ciclo di vita ispirato, appunto, ai meccanismi sopra-citati proprio degli esseri viventi.


Fattibilità tecnica e aspetti chiave

Se solo dieci anni fa l’idea sarebbe potuta apparire troppo visionaria e irrealizzabile, al giorno d’oggi grazie alle tecnologie abilitanti e ai ‘pilastri tecnologici’ alla base di Industry 4.0, come lo sviluppo di sistemi autonomi, l’elevato grado di interconnessione, i materiali innovativi, l’intelligenza artificiale, siamo probabilmente molto più vicini alla sua fattibilità tecnica.

Per visualizzare una ‘living factory‘ i cui enti abbiano il comportamento e le caratteristiche suddette, si può ricorrere a vari esempi: su scala microscopica, le immagini più efficaci sono probabilmente quelle di una cellula o di un virus. Considerando invece il mondo animale, si può tracciare un efficace parallelo con gli alveari, in cui le api in effetti si comportano come macchine, estremamente evolute ed organizzate, i cui scopi sono la produzione del miele, la protezione dello spazio vitale e, più in generale, la conservazione della stessa specie.

E la fantascienza, in effetti, sta già esplorando questa tematica, presentandola anche nei suoi aspetti più critici, come quello della sicurezza informatica o cybersecurity: ad esempio, nella puntata “Hated in the Nation” della serie Netflix Black Mirror, proprio degli insetti robot vengono utilizzati per rimpiazzare le api, che si ipotizzano estinte a causa di fattori ambientali, comportandosi di fatto come una fabbrica vivente, organizzata con precisi meccanismi gerarchici e dotata di un elevato grado di flessibilità e di capacità di adattamento.

Appuntamenti internazionali

I temi del biological manufacturing, oltre ad essere presenti già da tempo nella letteratura tecnica, scientifica e, appunto, fantascientifica, sono ormai al centro dell’attenzione della comunità internazionale, e oggetto di varie conferenze a cui partecipano esperti di vari domini provenienti da tutto il mondo.

Un esempio su tutti? Il Bio Manufacturing Leaders Summit, che si terrà nel prossimo Novembre a Miami, e che verterà proprio su questi affascinanti temi: ottimizzazione dei processi produttivi, smart factories con ispirazione bologica, casi studio su produzione di molecole complesse con paradigmi innovativi.

Gianpiero Negri

Laureato in Ingegneria Elettronica, un master CNR in meccatronica e robotica e uno in sicurezza funzionale di macchine industriali. Si occupa di ricerca, sviluppo e innovazione di funzioni meccatroniche di sicurezza di presso una grande multinazionale del settore automotive. Membro di comitati scientifici (SPS Italia) e di commissioni tecniche ISO, è esperto scientifico del MIUR e della European Commission e revisore di riviste scientifiche internazionali (IEEE Computer society - IEEE software). Sta seguendo attualmente un corso dottorato in matematica, fisica e applicazioni. È appassionato di scienza, tecnologia, in particolare meccatronica, robotica, intelligenza artificiale e matematica applicata, letteratura, cinema e divulgazione scientifica.

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