Developing sustainable manufacturing in the era of IoT: a methodology to achieve social sustainability in connected factories

One of the most actual and consistent driver for industry is sustainability. This topic opens at different problems according to the three sustainability pillars: environment, costs, people. Regarding the last sustainability pillar, the social one, there is a lack for methodologies and tools to assess in an objective way social relapses of product, processes or services on human. Moreover, industries are crossing today a crucial transition in terms of technologies. The so called fourth industrial revolution is ongoing. This is a second challenge for industries that need to be competitive reducing their time to market integrating new technologies on their production sites. From these perspectives, this work aims at highlighting the role of the humans under the paradigm of the fourth industrial revolution. In particular, this work focuses on the development of methods and tools that permit a company to be more sustainable form a social point of view in the present era of digital manufacturing. The first part of this document will be focused on the development of a method to estimate social impacts of a product (S-LCA). The second part of the work is process oriented. A methodology to favour development of sustainable production systems is provided. The latter permits to design connected environment (IoT environments) aimed at measuring and promoting sustainability on production sites. Each methodology will be tested by a case study for the related validation. The first case study is related to the S-LCA applied to an Italian industry. The second case study is related to the improvement of the productivity of a production system passing by the increasing of the social sustainability of work places; here an IoT framework will assess the social sustainability of an Italian production site. The main outcome of this work are two tools that a company should exploit to assess its production from a social point of view. The work remarks the productivity-social sustainability binomial. If a social development is guaranteed in a production site even productivity should be positively affected. The binomial has a crucial role from the perspective of Industry 4.0 where the operator is requested newer competencies and skills.

Attualmente, uno dei driver strategici per l’industria è la sostenibilità. In questo contesto si sviluppano dinamiche legate ai tre pilastri della sostenibilità: ambiente, costi, persone. Per quanto riguarda il pilastro sociale, la letteratura scientifica non propone metodologie e strumenti per effettuare misurazioni oggettive delle ricadute sull’uomo, e più nello specifico del lavoratore, di un prodotto, processo o servizio. Inoltre, le industrie stanno attraversando una transizione cruciale in termini di tecnologie; si è nel pieno della cosiddetta quarta rivoluzione industriale. Questa è una seconda sfida importante che richiede alle aziende di aumentare la propria competitività tramite l’introduzione di tecnologie digitali all’interno dei siti produttivi. Con questi presupposti, l’obiettivo del presente lavoro è definire il ruolo dell’uomo all’interno del paradigma dell’industria 4.0. Nello specifico questo studio mira a sviluppare una metodologia ed un relativo strumento che permetta, nell’era dell’industria digitale, di aumentare la sostenibilità sociale di processo. La prima parte del documento sarà focalizzata sullo sviluppo di un metodo per effettuare analisi di impatto sociale di un prodotto (S-LCA). Nella seconda parte il focus sarà sul processo; verrà proposta una metodologia per la definizione di sistemi industriali sostenibili da un punto di vista sociale, mediante integrazione nel plant di tecnologie IoT atte a misurare gli impatti del processo sull’operatore e mitigarne gli effetti. Per entrambe le metodologie sarà presentato un caso studio atto a verificarne l’efficacia. Il primo caso studio concerne l’utilizzo della tecnica S-LCA proposta per analizzare gli impatti sociali di un prodotto con materiali innovativi. Il secondo caso studio sarà sviluppato in un plant di stampaggio materie plastiche ove si analizzerà l’impatto di uno specifico processo sugli operatori attraverso l’utilizzo di un framework connesso. I risultati principali della presente ricerca sono due strumenti che mirano a migliorare la sostenibilità sociale di prodotto e di processo. Il lavoro tende a rimarcare l’importanza del binomio produttività-sostenibilità sociale; se lo sviluppo sociale viene garantito anche la produttività di un’impresa ne beneficia. Si dimostrerà come questo binomio ha una valenza ancora più importante nell’era dell’Industria 4.0 in cui sono richieste all’operatore nuove capacità e competenze.