Manifestazioni
VETRINA DELL’ECCELLENZA
01/08/2018

La più grande e più tradizionale fiera della tecnologia di produzione negli Stati Uniti si tiene ogni due anni al McCormick Place di Chicago, Illinois: IMTS 2018 è in programma dal 10 al 15 settembre. Foto: ©Oscar & Associates.

Cobot, robot mobili, sistemi di visioni, IIoT, intelligenza artificiale, opportunità professionali e formative: IMTS, organizzata da AMT, in programma a Chicago dal 10 al 15 settembre, è il luogo ideale per “vedere” il futuro e per discuterne.

di Eleonora Dolce

L’International Manufacturing Technology Show (www.imts.com) avvicina le persone all’automazione con mostre che mettono in risalto i benefici dei robot collaborativi, o semplicemente cobot. “Gli enormi progressi nel software, così come il controllo e la tecnologia dei sensori, ci permettono di calcolare ciò che ‘prova’ il robot. Se succede qualcosa di straordinario, il robot si ferma prima di esercitare troppa forza”, afferma Mike Cicco, Presidente e CEO di FANUC America Corporation e membro del consiglio di amministrazione di AMT, Association for Manufacturing Technology (www.amtonline.org), proprietaria e gestore di IMTS. “In precedenza, i robot operavano in aree chiuse: ora è possibile riunire le persone e l’automazione in un unico spazio, al fine di migliorare le condizioni di assemblaggio”.

Un’applicazione per un cobot è la situazione in cui un robot, con la propria pinza, deve prelevare e afferrare una vite a sfere pesante, mentre un lavoratore deve occuparsi di installare l’elettronica di montaggio: mentre la persona può svolgere il proprio compito impegnativo – il cablaggio dello chassis –, il cobot può svolgere i lavori ripetitivi come, per esempio, gli avvitamenti. “Robot collaborativi e mobili, sistemi abilitati, IIoT, intelligenza artificiale e opportunità professionali in ogni ambito dell’automazione sono i temi dominanti dell’edizione 2018 di IMTS”, afferma Tim Shinbara, VP Technology di AMT.

Organizzata da AMT, IMTS è riconosciuta come una delle manifestazioni più importanti al mondo per chi produce e attira migliaia di visitatori da oltre 117 Paesi del mondo, confermando la propria internazionalità. Foto: ©Oscar & Associates.

QUESTIONI DI MOBILITÀ

Mike Cicco ritiene che i proprietari di macchine utensili e i dirigenti di aziende che partecipano a IMTS debbano “esplorare” il mondo dei robot mobili e collaborativi. Un consiglio che vale anche per chi si occupa di produzione di grandi volumi e per chi operara nel segmento produttivo delle piccole e medie quantità. Immaginatevi una cella funzionante dove il robot possa azionare il CNC, ad esempio quando nelle operazioni di carico e scarico in serie di pezzi di grandi dimensioni. Il cobot potrebbe funzionare senza barriere e gli operatori potrebbero eseguire il loro lavoro abituale senza problemi di sicurezza, grazie al miglioramento degli standard applicabili. Nel caso di piccoli lotti, in cui è utile il controllo manuale del CNC, il robot potrebbe essere facilmente spostato in un’altra cella, per altre operatività.

“La mobilità nell’automazione sta facendo progressi. In precedenza, i dispositivi venivano fissati al pavimento. Oggi esiste un’intera gamma di cosiddetti ‘robot mobili’, essenzialmente composti da un veicolo a guida automatica con un robot a braccio articolato”, afferma Cicco. “Sono state anche studiate soluzioni interessanti per la consegna di particolari a robot e in celle automatizzate con piattaforme di robot mobili”. Invece di investire nell’automazione per ogni operazione di fresatura, un robot mobile può azionare più macchine, specialmente per lavorazioni con tempi ciclo lunghi.

I robot mobili possono essere semoventi, spostati manualmente o montati su un rack. In passato, dopo aver spostato un robot, era necessario riprogrammare tutti i suoi punti di movimento usando un controllo shuttle, un’operazione che richiedeva molto tempo. La nuova generazione di robot mobili elimina questo problema. Utilizzando i riferimenti – punti di riferimento posizionati sul CNC –, il robot mobile utilizza un sistema d’elaborazione immagini per acquisire le immagini dei punti. Finché l’operatore orienta il robot relativamente vicino alla sua posizione originale, il robot può ricalibrare tutti i suoi “punti di apprendimento”. Ciò consente un notevole risparmio nel tempo di programmazione.

“Sono stati fatti progressi considerevoli riguardo ai robot mobili, che possono essere disattivati quando non sono in uso, e poi utilizzati di nuovo in modo rapido ed efficace”, afferma Cicco. Per i produttori a contratto e per quelli che preferiscono utilizzare le doti dei propri dipendenti per lavori impegnativi, l’utilizzo di robot mobili per assolvere compiti monotoni è la soluzione ideale.

Un problema fondamentale per Cicco, infine, è la mancanza nel comparto di professionisti dei robot. Proprio come per i fabbricanti e i produttori a contratto non è facile trovare personale che voglia diventare macchinista, è difficile rintracciare lavoratori qualificati in grado di programmare e garantire le performance dei robot. Conseguentemente, i fornitori d’automazione ricercano continuamente soluzioni che rendano il funzionamento di un robot intuitivo quanto l’accensione di uno smartphone o di un PC.

I robot, in particolare quelli collaborativi e mobili, sono tra i protagonisti dell’edizione 2018 di IMTS, in un contesto in cui l’automazione diventa il comune denominatore della manifestazione.

DIECI ANNI DI CONNETTIVITÀ

IMTS 2018 si contraddistingue anche per la ricorrenza del decimo anniversario di MTConnect (http://www.amtonline.org/GatherIndustryIntelligence/MTConnect/), una serie di standard aperti e gratuiti, che promuovono l’interoperabilità tra controllori, dispositivi e applicazioni software, presentata per la prima volta a IMTS nel 2008: a quel tempo, Mike Cicco rappresentava AMT nel comitato tecnico di MTConnect.

La visione del mondo produttivo a quell’epoca era tesa allo sviluppo di un protocollo che permettesse a comandi, software e dispositivi di comunicare facilmente tra loro, proprio come la connessione tra dispositivi USB e un PC, in cui, per esempio, un mouse, un computer e una stampante di diversi produttori possono comunicare senza problemi, semplicemente installando driver appropriati. AMT e IMTS hanno ‘viaggiato’ in anni luce, superando qualsiasi altra aspettativa nel finanziare e promuovere l’adozione di MTConnect, guidandone lo sviluppo”, afferma Cicco. “A un decennio dalla presentazione, nel corso di IMTS 2018 è possibile osservare un ampio numero di fornitori d’automazione e di macchine utensili che lo adottano, mostrando i vantaggi assicurati dai dispositivi collegati in rete”.

Una delle prime dimostrazioni si svolge presso l’AMT ETC, Emerging Technology Center, nel North Building. “Per la prima volta mostreremo un ecosistema abilitato per MTConnect a IMTS”, afferma Shinbara. La dimostrazione avviene su un sistema composto da una fresatrice CNC verticale, un’interfaccia Robot Operating System-Industrial (ROS-I) e un braccio robot mobile che trasferisce, autonomamente, il particolare fresato a una macchina di misura a coordinate (CMM). “Questo sistema ‘many-to-many’ che riconosce l’interfaccia potrebbe mostrare come i dati di condivisione possano generare una soluzione a ciclo chiuso”, afferma Shinbara. “Utilizzando i dati della CMM, il CNC compensa l’usura degli utensili ricalcolando i suoi offset, per mantenere le tolleranze più vicine alle specifiche medie”.

“Quale altro esempio d’applicazione di MTConnect, i fornitori d’automazione possono eseguire analisi specifiche che indichino lo stato del sistema robotico e dei suoi singoli componenti”, afferma Cicco. “Invece di tempi d’inattività non pianificati per operazioni di test e manutenzione, soprattutto per particolari con un’alta percentuale di vita utile, i sistemi d’automazione comunicano cosa è possibile aspettarsi e in quali momenti, riducendo, sostanzialmente, i tempi di fermo impianto a zero”. In sintesi, la connettività è fondamentale per migliorare la qualità, per rispettare strette tolleranze, per aumentare l’utilizzo della macchina al 90% o per raggiungere una serie di altri obiettivi volti al miglioramento continuo.

VISIONI DIFFERENZIATE

Guardando indietro nel tempo, e confrontando le presentazioni degli eventi precedenti con quelle dell’edizione di IMTS 2018, uno dei progressi tecnologici più incisivi che si nota è l’impiego di sistemi di visione su bracci robotici per la raccolta differenziata. “I primi tentativi di utilizzare telecamere su robot sono stati considerati più come ‘progetti scientifici’ che come base per future applicazioni industriali”, afferma Mike Cicco. “Un indirizzo mutato velocemente: oggi, ogni giorno, l’industria utilizza sistemi robotici per la raccolta differenziata 3D e l’ispezione 3D, al fine di aumentare la produttività. Le aziende di piccole e medie dimensioni potrebbero pensare che si tratti di sistemi troppo sofisticati, ma non è necessariamente così”.

Uno dei sistemi d’automazione all’avanguardia, presentato in questa edizione, unisce un sistema di visione con intelligenza artificiale e un algoritmo d’apprendimento approfondito, in modo che il robot possa acquisire l’immagine 3D di un intero contenitore. Il robot utilizza una fotocamera per scattare una foto del contenuto, ma non ha alcuna idea di come sia il particolare o dove e come venga preso. L’algoritmo valuta se la selezione ha un risultato positivo o negativo e ciò consente al sistema di imparare come scegliere qualcosa di ‘buono’ quando il contenitore viene svuotato”.

“Il fascino dell’apprendere è che quando due robot eseguono la stessa operazione e condividono i loro successi e fallimenti su una rete neurale dividono a metà il loro tempo di apprendimento, perché non ripetono mai lo stesso errore”, afferma Cicco. “Quando centinaia di robot, dotati di intelligenza artificiale, eseguono il compito in rete è possibile trovare rapidamente risposte a problemi complessi”.

Shinbara dichiara: “il bello dell’intelligenza artificiale e della scienza dei dati è che puoi collegare eventi a cause che normalmente non avresti trovato. Una seconda area proficua dell’intelligenza artificiale è l’ottimizzazione del processo. Quando il sistema ‘impara’ attraverso il processo, può automaticamente passare a lavori di profilazione per mantenere lo strumento in vita più a lungo, anziché inviare un segnale per sostituire uno strumento logorato”. Questa seconda area di capacità dell’intelligenza artificiale è concentrata su compiti specifici.

Infine, una terza e nascente capacità dell’intelligenza artificiale, secondo Shinbara, è un approccio olistico su come sia possibile impiegare sistemi che migliorino il movimento delle CMM, del robot o del CNC che regola l’alimentazione e la velocità in un periodo specifico, al fine di ottenere una qualità migliore od ottimizzare la vita utensile.

Assieme ai cobot e ai robot mobili, le tecnologie abilitanti, i sistemi di visioni, le tematiche inerenti l’IIoT, l’intelligenza artificiale e le opportunità professionali e formative sono i temi guida di IMTS 2018. Foto: ©Oscar & Associates.

PROSPETTIVE FUTURE

Contrariamente a certe notizie, edite dai media, che sostengono che i robot conquisteranno il mondo, i robot svolgeranno solo compiti noiosi, ripetitivi e pericolosi, liberando le risorse umane per altri lavori, in genere più soddisfacenti. “Dobbiamo accettare questo cambiamento. L’industria non può continuare a funzionare nello stesso modo di un decennio fa e aspettarsi di rimanere redditizia e competitiva”, spiega Cicco. “È necessario cambiare mentalità, in modo che le persone considerino l’automazione come una nuova opportunità di carriera o la vedano come opportunità per migliorare il loro lavoro attuale. Ciò vale sia per gli studenti, gli installatori, i tecnici, i proprietari di fabbriche e industrie di ogni genere”.

Gli studenti, in particolare, possono approfondire queste tematiche d’automazione presso lo Smartforce Student Summit (www.imts.com/student). In collaborazione con i principali Istituti di formazione e con aziende tecnologiche avanzate quali FANUC, ABB Robotics, Carl Zeiss, Festo Didactic, Haas Automation, HEIDENHAIN, Mastercam, Mitutoyo e Siemens, lo Smartforce Student Summit offre “sfide” pratiche agli studenti e laboratori di apprendimento per gli insegnanti e gli studenti stessi.

“L’automazione genera posti di lavoro in produzione ad alta tecnologia. In qualità di fornitori d’automazione, dobbiamo aiutare a formare la forza lavoro di nuova generazione”, afferma Cicco. “Insieme, i protagonisti dell’automazione hanno installato migliaia di robot e sistemi d’automazione, in particolare nelle scuole superiori e nelle scuole tecniche biennali. Cerchiamo d’incoraggiare il cambio di mentalità nei corsi di laboratorio e negli incontri sulla robotica. Studenti, genitori ed educatori dello Smartforce Student Summit possono esplorare una varietà di potenziali opportunità professionali, come anche nelle numerose presentazioni d’automazione degli espositori di IMTS”. ©tecnelab

IMTS 2018 è una grande opportunità per studenti e operatori del comparto industriale manifatturiero per aggiornarsi sulle ultime novità e innovazioni presentate dagli oltre 2.000 espositori. Foto: ©Oscar & Associates.



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