Industry 4.0 and circular economy: practical application on the extension of the lifecycle of an eol machining department

This work is an application of Industry 4.0 concepts to an old machinery department of a manufacturing company to improve the maintenance activities pushing in direction of a Circular Economy. The paper summarizes the empirical study performed during an internship in Same Deutz-Fahr (Treviglio, BG, Italy), a leading company specializing in the production of agricultural machinery. Its plant has a machinery department that has arrived at its End of Life (EoL) stage, but the company was not ready to dispose and substitute it due to internal and external constraints. However, to cope with the increasing frequency of downtimes and failures and to decrease scraps and energy consumed by such old machines, the company decided to exploit Industry 4.0 tools and concepts. The key role was played by the installation of MT Connect, an industrial communication protocol, that lets the obsolete machines of the department exchange information regarding production activities and downtimes with an SQL database developed to store this information. This thesis will prove that Industry 4.0 can be applied even to old machines and systems obtaining great results in terms of monitoring and optimization of activities, such as maintenance. To achieve these outcomes, Data Analysis plays a fundamental role. The direct consequence of the optimization of production and maintenance activities is the decrease in the material used, due to fewer scraps, and the energy consumed. Moreover, this thesis tries to close the gap found in the scientific literature about how production, and not only the product, has a key role in the Circular Economy. Indeed, most of the scientific papers when discussing Circular Economy focus only on how the product life cycle management can impact it. The coding language used for the analysis was Python.

Questo lavoro rappresenta un'applicazione dei concetti dell'Industria 4.0 a un vecchio reparto di lavorazioni meccaniche di un'azienda manifatturiera al fine di migliorare le attività di manutenzione abbracciando l’Economia Circolare. Il documento riassume lo studio empirico svolto durante uno stage alla Same Deutz-Fahr (Treviglio, BG, Italia), azienda leader specializzata nella produzione di macchine agricole. Il suo stabilimento ha un reparto di lavorazioni meccaniche ormai arrivato alla sua fase di fine vita, ma l'azienda non era ancora pronta a dismetterlo e sostituirlo a causa di vincoli interni ed esterni. Tuttavia, per far fronte alla crescente frequenza di fermi macchina e guasti e per ridurre gli scarti e l'energia consumata da queste vecchie macchine, l'azienda ha deciso di sfruttare tools e concetti dell'Industria 4.0. Il ruolo chiave è stato svolto dall'installazione di MT Connect, un protocollo di comunicazione industriale, che consente alle obsolete macchine del reparto di scambiare informazioni sulle attività di produzione e sui tempi di inattività con un database SQL sviluppato per archiviare queste informazioni. Questa tesi ha l’obiettivo di dimostrare che l'Industria 4.0 può essere applicata anche a macchine e sistemi vecchi ottenendo grandi risultati in termini di monitoraggio e ottimizzazione delle attività, come la manutenzione. Per raggiungere questi risultati, l'analisi dei dati svolge un ruolo fondamentale. La conseguenza diretta dell'ottimizzazione delle attività di produzione e manutenzione è la diminuzione del materiale utilizzato, dovuta al minor numero di scarti, e dell'energia consumata. Inoltre, questa tesi cerca di colmare il divario che si riscontra nella letteratura scientifica su come la produzione, e non solo il prodotto, abbia un ruolo chiave nell'economia circolare. Infatti, la maggior parte dei documenti scientifici nel discutere l’economia circolare si concentrano solo su come la gestione del ciclo di vita del prodotto può avere un impatto su quest’ultima. Python è stato il linguaggio di di programmazione utilizzato per l'analisi.