Il passo più lungo della gamba
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Il passo più lungo della gamba

Nella prima metà dell'anno sembrava che il CEO di Tesla non riuscisse ad evitare di attirare su di sé l'attenzione dei media.

Durante lo scorso anno la società ha dichiarato di aver prodotto 2 700 esemplari del modello 3S nel 2017, ossia solo una frazione dei 200 000 veicoli inizialmente promessi, poi a marzo ha richiamato 123 000 veicoli del modello S a causa di un bullone difettoso nella colonna dello sterzo.1

Alcune cose [...] possono essere fatte meglio manualmente, mentre altre necessitano di automazione, ed è importante non confonderle tra di loro. La stragrande maggioranza del sistema produttivo di Tesla è automatizzato. Tuttavia, come ho già detto in un tweet alcuni mesi fa, abbiamo indubbiamente esagerato sul fronte dell'automazione, automatizzando anche alcune cose piuttosto sciocche.

Elon Musk, CEO di Tesla, citazione dalla conferenza telefonica sui risultati economici del 4° trimestre 2017.

Nel tentativo di spiegare la situazione agli investitori, Elon Musk ha affermato che la società aveva esagerato nel ricorso all'automazione, attribuendo almeno parzialmente a questa circostanza le perdite sul piano della qualità e dei volumi. Le sue affermazioni naturalmente hanno sollecitato l'interesse del nostro team, che crede fermamente nel potenziale dell'automazione per il miglioramento tanto della produttività, quanto della qualità del prodotto. In questo Thematic Insight cerchiamo di approfondire i motivi per cui l'impiego di robot industriali rimane così limitato e come mai le società possono fare fatica a integrare proficuamente i robot nei loro processi produttivi.

Due settori utilizzano la maggior parte dei robot

L'IFR stima2 che attualmente due terzi di tutti i robot industriali siano impiegati in soli due settori, quello automobilistico e quello dell'elettronica. In realtà, anche nell'elettronica l'uso dell'automazione è in gran parte confinato soprattutto alla produzione di semiconduttori e “schermi piatti” utilizzati nei monitor di computer, di televisori e dispositivi mobili. La concentrazione di robot in questi due segmenti è così elevata da essere visibile a livello di paese.

La Corea del Sud primeggia nell'impiego di robot in ambito produttivo, con 71 robot ogni 1000 operai impiegati in settori manifatturieri (cfr. figura 1). Non sorprende quindi che l'economia del paese sia guidata dal settore manifatturiero e che nell'economia sudcoreana i segmenti della produzione di automobili, di semiconduttori e schermi piatti rappresentino una quota più ampia che in qualsiasi altro paese al mondo. Anche Singapore ha una grande esposizione al settore manifatturiero e la seconda maggiore esposizione economica verso questi segmenti (soprattutto semiconduttori e schermi piatti), mentre è al secondo posto nel numero di robot per operaio (66 robot impiegati ogni 1000 operai). Il terzo posto è occupato dalla Germania e le correlazioni continuano a disegnare un modello ben definito.

Figura 1: Numero di robot industriali in uso ogni 1000 operai nel settore manifatturiero nel 2017.

Fonte: IFR, “World Robotics 2018”, pubblicato a ottobre 2018

NOTA: paesi APAC in blu, europei in verde e americani in rosa.

Necessarie economie di scala

Cerchiamo di capire perché questi due settori, diversamente dalla maggior parte degli altri, utilizzano maggiormente i robot. Prima di tutto, i robot industriali sono costosi e complessi da installare e gestire, quindi per giustificarne il costo un'azienda deve fabbricare prodotti di valore elevato, oppure in grandi quantità, o entrambi. In sostanza, è una questione di economie di scala.

Immaginiamo di automatizzare una linea di produzione con robot. Generalmente, ciò richiederebbe l'allestimento di un sistema di trasporto per spostare i prodotti lungo la linea, in modo da consentire ad ogni robot di eseguire il proprio compito specifico prima di passare alla fase di lavorazione successiva. Un singolo braccio robotico come quello utilizzato dai produttori di automobili per stampare, verniciare o saldare pannelli generalmente ha un prezzo di listino superiore a 100 000 dollari, a cui ne vanno aggiunti altri 100 000 - 200 000 dollari per l'installazione, la programmazione e la costruzione di un perimetro di sicurezza circostante, prima che possa iniziare a essere utilizzato nella produzione. Una fabbrica di automobili generalmente ha 2-3 linee di produzione per stabilimento e può impiegare da 200 a 500 robot su ciascuna linea. Il costo iniziale, quindi, ammonterebbe ad almeno 50 milioni di dollari. Anche se i robot dovrebbero avere una vita economica superiore a 10 anni, è evidente che il fabbricante deve vendere un bel po' di automobili per poter giustificare l'investimento iniziale.3

Per massimizzare l'utilità di tali beni, il fabbricante deve far confluire il maggior volume di prodotti possibile su ciascuna linea di produzione, un motivo che spinge le case automobilistiche a progettare sempre più modelli basati sulla medesima “piattaforma”. La nuova piattaforma MQB della Volkswagen, per esempio, sarà la base per la produzione di modelli che spaziano dalla Polo fino alla Passat e verrà utilizzata per tutti i marchi del gruppo, ossia Volkswagen, Audi, Seat e Skoda4.

Analogamente, per rendere i processi produttivi il più possibile semplici e ripetibili, le automobili vengono progettate sempre più spesso non solo in funzione dell'estetica, ma anche della facilità di produzione. Sulle linee di produzione si possono alternare diversi modelli, ma più i modelli condividono la medesima piattaforma e i medesimi componenti, più diventa facile e veloce alternarne la produzione. Lo stesso criterio logico, ossia il tentativo di armonizzare e semplificare i processi di produzione, si ritrova nella famosa citazione tratta dall'autobiografia di Henry Ford di 100 anni fa:5

Ogni cliente può avere un'auto del colore che desidera, purché sia nero.

In effetti, questa logica si è dimostrata valida ben prima dell'epoca dei robot. Le innovazioni nella forza vapore e nell'elettricità hanno portato grandi miglioramenti in termini di efficienza al settore manifatturiero, ma a fronte di cospicui investimenti iniziali. Per giustificare tali investimenti occorreva che la scala di produzione fosse centralizzata e concentrata nelle fabbriche, e che i prodotti e processi venissero standardizzati. In questo modo la rivoluzione industriale ha spinto le fabbriche artigianali sull'orlo dell'estinzione, poiché le merci prodotte in serie erano più economiche e veloci da realizzare.

Volume e composizione atipici

Uno degli aspetti più sorprendenti che emerge da questa analisi è che i settori che producono una gamma ristretta di beni di valore elevato in grandi volumi sono relativamente pochi. Le aziende che producono automobili, alcuni componenti di automobili, semiconduttori e schermi piatti rappresentano un'eccezione nel settore manifatturiero, in quanto caratterizzate da volumi elevati, alto valore e mix ridotto. La maggior parte delle aziende manifatturiere ha un profilo diametralmente opposto: volumi ridotti, basso valore e mix elevato. In altre parole, offrono un catalogo piuttosto ampio di prodotti che costano solo qualche centesimo o dollaro, magari in piccoli volumi. Da sempre sono proprio le aziende manifatturiere dai volumi ridotti e dal mix elevato quelle più difficili da automatizzare, poiché generalmente occorre molto tempo per riprogrammare i robot affinché possano svolgere compiti differenti.

Anche nella produzione di automobili, però, non tutto può essere automatizzato in maniera semplice e conveniente. Nelle fabbriche automobilistiche la maggior parte dei robot è impiegata nella costruzione della carrozzeria e nell'assemblaggio di componenti di grandi dimensioni: i produttori di automobili fanno ampio uso di robot per la saldatura a punti e la verniciatura, mentre i produttori dei principali componenti auto utilizzano molti robot per le saldature ad arco e lo stampaggio di pannelli. La posa di cavi elettrici (detta anche “cablaggio”), l'assemblaggio di componenti di piccole dimensioni, l'assemblaggio finale e la finitura generalmente richiedono abilità umane. Circa due terzi del personale di una fabbrica automobilistica è impiegato nella linea di assemblaggio generale, dove vengono maneggiati materiali morbidi e componenti impegnativi di piccole dimensioni. Le lavorazioni che implicano materiali morbidi e cavi flessibili comportano un certo grado di imprevedibilità. Quando si raccoglie un tessuto o un fascio di cavi non si può mai sapere in quale direzione si piegherà, o se il tessuto è sgualcito. Queste incertezze rendono intrinsecamente più difficile l'automazione, in quanto i robot offrono i risultati migliori nelle mansioni perfettamente ripetitive, sempre identiche. L'impiego di robot e l'automazione diventano molto più difficili quando è presente un elemento di variabilità, poiché la maggior parte dei sistemi non è in grado di adeguarsi nemmeno al più piccolo cambiamento.

Tornando a Tesla

Il richiamo di 123 000 esemplari del modello S da parte di Tesla senza dubbio ha suscitato l'irritazione di alcuni clienti e la delusione degli analisti azionari, ma nessuno sembrava troppo sorpreso dai numeri del richiamo. In effetti, i richiami sono piuttosto comuni nel settore automobilistico e spesso coinvolgono milioni di vetture;8 in confronto, quindi, i numeri del richiamo di Tesla apparivano modesti. Tuttavia, sulla base dei risultati finanziari di Tesla possiamo stimare che le 123 000 vetture richiamate corrispondessero all'intera produzione del modello S di quattro anni, dall'avvio nel 2012 fino alla modifica di progettazione ad aprile 2016. In rapporto alle dimensioni di Tesla, quindi, il richiamo ha avuto un impatto considerevole e contribuisce a mettere in risalto l'esiguità dei volumi di produzione di Tesla rispetto alle principali case automobilistiche.9

Nel 2017 Tesla ha consegnato 101 312 vetture del modello S e del modello X, un numero esiguo in confronto ai volumi annui prodotti dalle principali case automobilistiche su una sola linea di produzione. I volumi iniziano ad apparire davvero minuscoli se consideriamo che Tesla aveva tre linee di produzione attive nel 2017 (prima di allestire la quarta linea di produzione (“GA4”), in una tenda nel parcheggio). Benché il prezzo al dettaglio di una Tesla sia più del doppio del prezzo medio di una vettura dei principali marchi, è difficile capire come gli attuali volumi riescano a giustificare il costo di una linea di produzione completamente automatizzata. In realtà, sappiamo che Tesla ha tentato di automatizzare una parte molto più vasta della produzione, con un grado di integrazione verticale molto più elevato rispetto a qualsiasi grande casa automobilistica. La portata dell'automazione e il rapido ritmo di adozione della robotica sembrano aver sollevato un secondo problema, ossia che l'automazione è facile da introdurre, ma difficile da gestire con successo. Le case automobilistiche affermate utilizzano la robotica e l'automazione da decenni e, generalmente, introducono cambiamenti nel processo produttivo in maniera molto lenta e ponderata. La rivista Bloomberg Businessweek recentemente ha riportato un'affermazione di Michelle Hill, un'esperta di produzione della società di consulenza Oliver Wyman:

Toyota non deciderebbe mai, come invece ha fatto Musk, di provare un nuovo sistema di produzione e nuovi collaboratori su un'auto mai costruita prima. Il successo nella produzione di automobili è frutto dell'organizzazione armonica di moltissimi elementi, che devono operare all'unisono.9

Conclusione

Prevedendo che Tesla continui ad ampliare i propri volumi di produzione e acquisisca maggior esperienza nell'uso della robotica comprendendone meglio sia il potenziale, sia le limitazioni, ci aspettiamo che nel tempo i suoi sistemi di automazione producano gli stessi guadagni di efficienza di cui beneficiano le sue concorrenti più esperte. Tuttavia, le difficoltà “iniziali” di Tesla offrono un'utile lezione agli altri produttori. I robot sono costosi e richiedono solitamente grandi volumi per giustificare l'investimento. Sono anche sistemi complessi, che spesso richiedono un'attenta analisi costi-benefici prima dell'adozione e, di conseguenza, un lungo periodo di programmazione e verifica prima dell'entrata in funzione. Oggi è possibile automatizzare molti compiti umani, ma solo in piccola parte in maniera efficiente sotto il profilo dei costi.

Tuttavia, le innovazioni tecnologiche stanno lentamente rovesciando la situazione. I robot stanno diventando meno costosi, più semplici e sicuri da utilizzare, e quindi accessibili a un gruppo più ampio di utenti, non solo al settore automobilistico e a quello dei semiconduttori. I prezzi più bassi e la possibilità di reimpiegare velocemente i robot per compiti diversi li stanno rendendo allettanti anche per i produttori dai piccoli volumi e dall'elevato mix. Yaskawa Denki e Fanuc hanno entrambe registrato tassi di crescita più elevati nella vendita dei robot più piccoli ed economici, e non per i robot grandi e costosi. Scendendo ulteriormente di livello, produttori di robot collaborativi come Universal Robots, Techmann, F&P Robotics e Franka Emika offrono braccia robotiche a 6 o 7 assi per soli 20 000 o 30 000 dollari, adatti a clienti che non necessitano della velocità e dell'accuratezza dei robot più costosi offerti dai produttori più affermati, aprendo ulteriormente il mercato dei robot alle aziende manifatturiere con bassi volumi ed elevato mix di prodotti che non li avevano mai impiegati.

In effetti, dato che i robot stanno diventando più intelligenti, economici e versatili, probabilmente troveranno un’applicazione più ampia non solo nelle fabbriche, ma anche nelle nostre case, uffici, ospedali, infrastrutture e sistemi di trasporto. Grazie ad automazione e intelligenza artificiale disponiamo di sempre più soluzioni efficienti in termini di costi che migliorano la qualità della nostra vita, incrementano la produttività e svolgono mansioni sgradevoli, pericolose o monotone.

Credit Suisse Asset Management ha ideato una strategia per offrire ai clienti un’esposizione di tipo “pure-play” all'interessante tematica di crescita a lungo termine della robotica e automazione.