Digitalization and connectivity of a smart factory prototype

The aim of this thesis is to implement a use case of the industry 4.0 concepts, in terms of connectivity and digitalization of machines and factory plants, sensor usage and data collection, obtained data analysis and visual representation of the most important information. It is a demonstration of the implementation of all these elements together in a scaled version of the so-called Smart Factory created by Bosch Rexroth in a demo area in Italy. The thesis starts with general information about the terms industry 4.0, connectivity, plant digitalization, data collection and visualization. It continues with a description of the Bosch Rexroth Smart Factory prototype with its main productive elements. Furtherly, the scope of work is introduced and the necessary equipment, in terms of the hardware elements used for obtaining the data from the factory (Internet of Things (IoT) instruments) and software programs used for plant digitalization, data analysis and visualization to obtain it, is described. The thesis further explains the choices of connectivity between the machines and instruments as well as the importance of signals obtained from sensors and machines. The final part shows the visualization of the important data such as machines’ processes and states, repository statuses, ambient conditions and all the other information necessary to be monitored. The thesis could be used as a guide for implementing IoT solutions on existing factories and their digital transformation. It shows the necessary equipment for such process and its implementation. The thesis can serve Industry 4.0 stakeholders to better understand the importance of data analysis and visualization and the opportunities that the digital revolution carries for private and public sectors, big or small companies.

Lo scopo di questa tesi è quello di implementare un caso d'uso dei concetti di Industria 4.0, in termini di connettività e digitalizzazione di macchine e impianti di fabbrica, utilizzo di sensori e raccolta di dati, analisi dei dati ottenuti e rappresentazione visiva delle informazioni più importanti. È una dimostrazione dell'implementazione di tutti questi elementi insieme, in una versione ridimensionata della cosiddetta Smart Factory allestita da Bosch Rexroth in un'area demo in Italia. La tesi inizia con informazioni generali sui termini industria 4.0, connettività, digitalizzazione degli impianti, raccolta e visualizzazione dei dati. Continua con una descrizione del prototipo di Bosch Rexroth Smart Factory con i suoi principali elementi produttivi. Sono stati poi introdotti l'ambito di lavoro e le attrezzature necessarie, in termini di elementi hardware utilizzati per ottenere i dati dalla fabbrica (strumenti Internet of Things (IoT)) e programmi software utilizzati per la digitalizzazione degli impianti, l'analisi dei dati e la loro visualizzazione. La tesi spiega ulteriormente le scelte di connettività tra macchine e strumenti, nonché l'importanza dei segnali ottenuti da sensori e macchine. La parte finale mostra la visualizzazione di dati importanti come i processi e gli stati delle macchine, gli stati dei repositori, le condizioni ambientali e tutte le altre informazioni necessarie da monitorare. La tesi potrebbe essere utilizzata come guida per l'implementazione di soluzioni IoT su fabbriche esistenti e la loro trasformazione digitale. Mostra le attrezzature necessarie per tale processo e la sua attuazione. La tesi può servire ai diversi stakeholder di Industria 4.0 per comprendere meglio l'importanza dell'analisi e della visualizzazione dei dati e le opportunità che la rivoluzione digitale offre ai settori privati e pubblici, grandi o piccole aziende.