Maintenance in Industry 4.0 : an As-Is/To-Be process analysis

Industry 4.0 is the name given today to the process that will lead industrial production to be completely automated and interconnected. In this context, many companies are evolving starting a real digital transformation. One of these companies is Tenova, a manufacturer of large machine tools, operating in the metallurgical and mining sectors. The collaboration with this company resulted in a project aiming to the digital transformation of the industrial maintenance, an activity that plays a key role in the manufacturing sector. Everything comes from the need to re-invent industrial manuals through the digitization proposed by Industry 4.0. The objective of this Thesis work is to identify a suitable solution and to compare it with the current systems through an "As-Is"/"To-Be" process analysis. Once performed the study of state of the art, the project focused on the creation of digital manuals that would include step-by-step procedures, checklists, assembly and disassembly instructions, multimedia attachments, 3D models, and the possibility to receive remote assistance by a call in Augmented Reality (AR). Once a suitable application able to satisfy the highlighted needs was identified, the comparison between traditional and digital manuals was performed considering two different scenarios. First, the production processes of the two types of manuals have been compared and the pros and cons of the two processes have been evaluated. Second, it has been performed an application test on a sample of 13 people which, individually, completed maintenance procedures using both types of manual. During the test, execution times and errors were monitored; at the end of the test, each participant filled in a questionnaire. The data collected were analyzed and the results have confirmed the effectiveness of digital manuals for carrying out industrial maintenance activities.

Industria 4.0 è il nome dato oggi al processo che porterà la produzione industriale ad essere del tutto automatizzata e interconnessa. In questo contesto, molte aziende si stanno evolvendo iniziando una vera e propria trasformazione digitale. Una di queste è l'azienda Tenova, impresa produttrice di grandi macchine utensili, operante nei settori metallurgico e minerario. La collaborazione con questa azienda ha dato vita ad un progetto basato sulla trasformazione digitale della manutenzione industriale, attività che svolge un ruolo chiave nel settore manifatturiero. Il tutto nasce dal bisogno di re-inventare i manuali industriali attraverso la digitalizzazione proposta dall'Industria 4.0. L'obiettivo di questo lavoro di Tesi è quello di individuare una soluzione adatta e di compararla con gli attuali sistemi tramite un'analisi del processo "As-Is"/"To-Be". Dopo aver effettuato uno studio sullo stato dell'arte, il progetto si \`e focalizzato sulla realizzazione di manuali digitali che comprendessero al loro interno procedure step-by-step, checklist, istruzioni di montaggio e smontaggio, allegati multimediali, modelli 3D, possibilità di ricevere assistenza remota tramite chiamata in Realtà Aumentata (AR). Una volta individuato l'applicativo adatto che riuscisse a soddisfare le esigenze evidenziate, il confronto tra i manuali tradizionali e quelli digitali è stato impostato considerando due diversi scenari. Da principio, le due tipologie di manuali sono state confrontate focalizzando l'attenzione su come i manuali vengono realizzati e su quali sono i pro e i contro dei due processi. In seguito è stato eseguito un test applicativo dove un campione di 13 persone ha completato delle procedure di manutenzione utilizzando entrambe le tipologie di manuale. Durante il test sono stati monitorati tempi di esecuzione e errori; alla fine del test ogni partecipante ha compilato un questionario. I dati raccolti sono stati analizzati e i risultati confermano l'efficacia dell'utilizzo dei manuali digitali per svolgere attività di manutenzione industriale.