IoT and Industry 4.0: building the smart factories of the future

The evolution of the Internet of Things (IoT) has enabled the development of advanced technologies such as digital twins, that are digital replicas of physical entities and processes. Digital twins allow for continuous monitoring, process optimization, and enhanced data-driven decision-making. While applicable across various sectors, digital twins are particularly well-suited to meet the needs of Industry 4.0. This thesis aims to analyze the application of digital twins in modern manufacturing environments, i.e., the smart factories, with a focus on their role within the IoT ecosystem. The objective is to provide a comprehensive overview of this technological system by examining both the opportunities and challenges it presents for the future of industry. A real-world case study is also presented, showing a Digital Twin framework that has been implemented for predictive maintenance in a large-scale manufacturing facility.

L'evoluzione dell'Internet of Things (IoT) ha permesso lo sviluppo di tecnologie avanzate come i digital twins, ovvero repliche digitali di entità e processi fisici. I digital twins consentono un monitoraggio continuo, l'ottimizzazione dei processi e il miglioramento del processo decisionale basato sui dati. Pur essendo applicabili in diversi settori, i digital twins sono particolarmente adatti a soddisfare le esigenze dell'industria 4.0. Questa tesi mira ad analizzare l'applicazione dei gemelli digitali negli ambienti di produzione moderni, cioè le fabbriche intelligenti, con particolare attenzione al loro ruolo all'interno dell'ecosistema IoT. L'obiettivo è fornire una panoramica completa di questo sistema tecnologico, esaminando le opportunità e le sfide che esso presenta per il futuro dell'industria. Viene presentato anche un caso di studio reale, che mostra una struttura Digital Twin che è stata implementata per la manutenzione predittiva in un impianto di produzione su larga scala.