Industria molitoria
UN PROGETTO VINCENTE
01/01/2018

Il “Premio Innovazione 4.0”, realizzato nell’ambito della manifestazione A&T, quest’anno in programma dal 18 al 20 aprile all’Oval Lingotto di Torino, premia progetti di trasferimento tecnologico in ottica d’innovazione di prodotto e processo.

La soluzione di Idea75, sturtup che realizza soluzioni innovative per l’ottimizzazione di aziende energivore, applicata agli stabilimenti del Gruppo Casillo, si è aggiudicata il “Premio Innovazione 4.0”, categoria “Aziende” all’edizione 2017 di A&T.

di Giuseppe Leonardo Cascella, Davide Cascella, Ruggiero D’Aluisio (*)

Il progetto qui descritto si è classificato al primo posto della categoria “Aziende” del “Premio Innovazione 4.0”, promosso con successo nell’autunno 2016, nell’ambito dell’edizione 2017 di A&T (www.aetevent.com). Al premio hanno partecipato centinaia di imprese eccellenti, università e startup, presentando idee e casi applicativi concretamente utili per favorire l’introduzione delle tecnologie innovative e del modello Industria 4.0 nelle singole aziende. Il premio è stato ideato in collaborazione con le principali Associazioni imprenditoriali: il comitato scientifico ha selezionato 97 contributi di particolare rilievo, costruendo così un programma informativo di concreta utilità che ha portato ulteriore valore aggiunto ad A&T, manifestazione espositiva italiana dedicata alle tecnologie e soluzioni innovative in ottica 4.0.

I protagonisti dei progetti e dei casi applicativi di successo concorrenti al “Premio Innovazione 4.0” hanno collaborato al raggiungimento di un ambizioso obiettivo: mettere a disposizione del mondo produttivo e della ricerca opportunità di trasferimento tecnologico in ottica d’innovazione di prodotto e processo. Ed è su tali premesse che la direzione di A&T ringrazia sia le centinaia di imprese, startup, università, scuole e ITS che hanno partecipato presentando le loro testimonianze, sia il sito tecnelab che, in questo ambito, vuole dare il giusto risalto a questa innovativa e utile esperienza, ricordando a tutti gli interessati all’edizione 2018 del “Premio Innovazione 4.0” che possono informarsi scrivendo a info@aetevent.com.

Molino del comparto di Corato, in provincia di Bari (vedi anche immagine in home page). Il Gruppo Casillo ha scelto l’innovativa soluzione SmartSupervisor sviluppata dalla startup Idea75.

UN PROGETTO VINCENTE

La valorizzazione del grano dalla terra alla tavola, nel rispetto dell’ambiente, della sostenibilità e dell’evoluzione tecnologica, risulta essere la combinazione vincente del Gruppo Casillo (www.casillogroup.com), società leader mondiale nella produzione e commercializzazione di sfarinati. Negli ultimi anni, il Gruppo Casillo ha intensificato gli investimenti in R&D e soluzioni innovative per ottenere un processo produttivo più intelligente, reattivo ed efficiente. L’obiettivo? Realizzare un molino “smart”, caratterizzato da: capacità di adattamento della produzione; integrazione delle esigenze dei clienti/partner nei processi di business e di valore; efficienza nell’uso delle risorse. Tutto ciò al fine di rendere il processo molitorio più competitivo, continuando ad affermare la leadership a livello mondiale nel settore manifatturiero alimentare.

Il molino, come tanti impianti energivori complessi, è costantemente supervisionato da personale esperto nel settore, personale che, a seguito di report e continue revisioni, deve assumere decisioni e stimare l’efficacia di possibili interventi da concretizzare per il giusto esercizio dell’impianto. L’impossibilità di svolgere artigianalmente analisi assidue su migliaia di parametri acquisiti dai sensori e la necessità di enunciare risposte tempestive hanno portato i tecnici a semplificare l’analisi dell’intero impianto, analizzando, separatamente, le macro aree, e considerando solo i subset di grandezze principali. Un approccio semplificato che non garantisce performance ottimali in termini di produttività ed efficienza degli impianti.

 

SmartSupervisor è un cloud-service, basato su un’architettura di calcolo parallelo e distribuito realizzata con un cluster di SmartProcessor.

LA SOLUZIONE ADOTTATA

L’innovativa soluzione scelta dal Gruppo Casillo per superare queste limitazioni è SmartSupervisor, sviluppato da Idea75, una startup innovativa (DL 179/2012) certificata secondo la norma UNI CEI 11352:2014 (ESCo, Energy Service Company), che offre servizi di ricerca e sviluppo in ambito industriale e che realizza soluzioni innovative finalizzate al miglioramento e all’ottimizzazione dei processi di aziende energivore.

Il sistema, IoT oriented, svolge funzioni di real-time data analytics delle informazioni provenienti dal campo, quali, ad esempio, lo stato di giacenza e qualitativo delle materie prime e dei prodotti finiti, le performance e i consumi energetici dei macchinari di reparto. Tali informazioni vengono analizzate in funzione degli ordini dei clienti e dei programmi di manutenzione, consentendo di gestire al meglio la produzione, rispondendo tempestivamente a eventi imprevisti (variazioni sugli ordini di lavoro, personalizzazione dei prodotti) o prevenendo l’insorgenza di fermi impianti non programmati.

SmartSupervisor è un cloud-service, basato su un’architettura di calcolo parallelo e distribuito realizzata con un cluster di SmartProcessor. Uno SmartProcessor è un SBC, Single Board Computer, di dimensioni compatte. Il firmware degli elaboratori SmartProcessors è dotato di µSS (micro SmartScada) e µIOES (micro IOES), due algoritmi di System Identification-Optimization e Decision Support finalizzati all’efficienza energetica di impianti industriali energivori opportunamente ottimizzati per la gestione di una singola macchina.

Il sistema costituito dal cluster di SmartProcessor risponde pienamente ai principi di progettazione dell’Industria 4.0, grazie alla sua architettura modulare, scalabile e faul tolerant, alla possibilità di decentralizzazione della capacità di calcolo e al ridotto consumo energetico.

 

SmartSupervisor ha introdotto nel settore molitorio il concetto di “automazione cognitiva”, sintetizzando qualità, controllo ed efficienza con un supporto decisionale agli operatori per la gestione intelligente e reattiva della produzione.

ANTICA TRADIZIONE E AUTOMAZIONE COGNITIVA

SmartSupervisor ha introdotto nel settore molitorio il concetto di “automazione cognitiva”, sintetizzando qualità, controllo ed efficienza con un supporto decisionale agli operatori per la gestione intelligente e reattiva della produzione. È stato applicato con successo in numerosi impianti del Gruppo Casillo, la cui organizzazione produttiva processa circa due milioni di tonnellate all’anno di materie prime, con consumi energetici di 80 GWh.

Questo sistema ha permesso il monitoraggio e l’analisi online di migliaia di misure acquisite dall’impianto, la chiusura automatica di loop di controllo nei casi di regolazioni già collaudate, ottenendo informazioni di alto livello, necessarie per supportare quantitativamente e analiticamente le decisioni dei tecnici. Il sistema è inoltre progettato per integrarsi con le infrastrutture tipiche del controllo e della gestione dei processi, quali MES ed ERP.

Il sistema acquisisce in tempo reale i dati provenienti da macchinari e sensori in campo, interroga MES ed ERP e, applicando tecniche avanzate di sensor fusion, genera informazioni strutturate di alto livello, che costituiscono gli input per gli algoritmi di supporto decisionale. I risultati delle elaborazioni sono resi disponibili agli operatori nella control room e in campo.

Ogni SmartProcessor esegue continuativamente due algoritmi di System Identification-Optimization e Decision Support. Questi sono singolarmente dedicati all’analisi e alla gestione efficiente di ogni singolo macchinario dell’impianto e/o di un aggregato di essi.

In base alla norma ISO 50001, i risultati dell’intero processo sono sintetizzate da diversi KPI, Key Performance Index. Di seguito, riportiamo due esempi: KPI della capacità di produzione: ηh = heff / hop [h/h]; KPI dell’efficienza energetica: ηpr = qout / win [kg/kWh], dove: heff  è il tempo effettivo di lavorazione in cui l’impianto lavora alla sua massima capacità di produzione, espresso in ore equivalenti; hop è il tempo totale di lavorazione, espresso in ore; qout è la quantità di prodotto finito ottenuto; win è l’energia richiesta per il processo di trasformazione.

Il sistema di modellazione intelligente sviluppato è in grado di monitorare lo stato di permanenza e delle caratteristiche fisiche di materie prime e prodotti durante le fasi di lavorazione e l’uso di tecniche di ottimizzazione in grado di arrestare il propagarsi di difetti di produzione, consentendo interventi tempestivi e controllati per favorire la qualità del prodotto e una maggiore resa. L’analisi dei dati scaturiti dai dispositivi di controllo, posti su macchine, elevatori, nastri trasportatori, consente di prevedere potenziali malfunzionamenti e di espletare operazioni di manutenzione preventiva.

SmartSupervisor risponde pienamente ai principi di progettazione dell’Industria 4.0, permettendo all’aziende di raggiungere gli obiettivi di: flessibilità e on-demand production, manutenzione predittiva e produzione in condizioni di efficienza energetica.

Risultati degli interventi di revamping sulle linee di pulitura del grano dei quattro molini di Corato, in provincia di Bari.

I BENEFICI OTTENUTI

Il sistema innovativo SmartSupervisor si è dimostrato adeguato, poiché capace di: ridurre i costi di esercizio, grazie a minori consumi energetici, contenute spese di manutenzione e ridotti fermi impianti non programmati, e ottimizzare gli investimenti in conto impianti, grazie alla valutazione online dei KPI delle parti/linee dell’impianto, ai data analytics per la valutazione del revamping di macchinari e/o linee (analisi dei consumi, stima del ROI, risk analysis), e alla stima quantitativa dei savings come supporto tecnico a interventi in project financing da parte di ESCo, istituti di credito e/o bandi pubblici di cofinanziamento.

Si riportano di seguito i risultati degli interventi eseguiti con il supporto SmartSupervisor a inizio 2016. Essi sono stati eseguiti sui quattro molini del comparto di Corato, in provincia di Bari, in particolare sulle linee di pulitura del grano, parte iniziale del processo di molitura. Grazie agli interventi di revamping di inverter, motori, trasmissioni, luci, compressori e ventilatori, è stato registrato un miglioramento dell’indice ηpr, KPI dell’efficienza energetica, pari al 18%. Va inoltre evidenziato che SmartSupervisor ha compiuto un errore di stima del -3,7%, valore accettabile considerando le alee dovute al processo e all’installazione dei nuovi macchinari.

Grazie all’applicazione di SmartSupervisor, il Gruppo Casillo ha potuto effettuare ingenti investimenti in interventi mirati di efficientamento energetico, ottenendo il 7% di risparmio attraverso la riduzione dei consumi energetici, il taglio dei costi di manutenzione e l’ottimizzazione della produzione.

Il tempo medio degli investimenti, inferiore a due anni, ha ampiamente dimostrato l’efficacia della soluzione proposta. Una soluzione alquanto vantaggiosa, perché consente di raggiungere obiettivi come: flessibilità della produzione, manutenzione predittiva e produzione in condizioni di efficienza energetica. ©tecnelab

(*) Giuseppe Leonardo Cascella, PhD e CEO di Idea75; Davide Cascella, PhD e R&D Gruppo Casillo; Ruggiero D’Aluisio, CTO Gruppo Casillo.



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