La piattaforma hardware MELIPC di Mitsubishi Electric rappresenta il nuovo traguardo tecnologico in cui il layer Edge crea interazione tra OT e IT.
Attiva sul fronte Industria 4.0 da oltre quindici anni, Mitsubishi Electric propone soluzioni di automazione integrata orientate alla digitalizzazione, fattore chiave per ottimizzare l’intero processo produttivo e aumentare la competitività delle aziende.
di Simona Recanatini
La quarta fase della rivoluzione industriale ha cambiato i modelli di produzione di tutto il mondo. Che la si chiami Smart Manufacturing, come piace agli americani, oppure Industry 4.0, come facciamo noi europei, la trasformazione digitale nel mondo della produzione, sta diventando sempre più realtà. Oggi ci troviamo di fronte all’interconnessione di impianti e persone, in uno scenario in cui l’innovazione tecnologica può condurre le aziende a un miglioramento reale della produttività e dell’efficienza. L’ammodernamento di macchinari e impianti, infatti, porta indubbiamente dei benefici che si traducono in un mondo industriale più all’avanguardia e pronto alla competizione a livello globale grazie alla maggiore produttività. Mitsubishi Electric, tra i leader a livello mondiale nella produzione di apparecchiature elettriche ed elettroniche, propone al mercato soluzioni di automazione integrata orientate alla digitalizzazione, il vero fattore chiave per ottimizzare l’intero processo produttivo e di conseguenza aumentare proprio la competitività delle aziende. “Eppure ricerche di mercato rivelano che, a livello mondiale, l’85% delle aziende, conosce il tema dello Smart Manufacturing e dei vantaggi che ne potrebbe ottenere, ma solo il 10-15% lo adotta in maniera concreta”, racconta Alberto Griffini, Product Manager PLC & SCADA South EMEA di Mitsubishi Electric.
Per Mitsubishi Electric la soluzione Edge rappresenta la chiave per la Smart Manufacturing.
LO SCENARIO ITALIANO
In sostanza: si parla molto di Industria 4.0 ma alla fine in pochi agiscono per sfruttarne realmente le potenzialità. E il comparto produttivo italiano come si pone in questo scenario? “Complici gli sgravi fiscali, in Italia le aziende hanno acquistato macchine e soluzioni avanzate, ma nella maggioranza dei casi non c’è stato quel processo di trasformazione digitale all’interno della fabbrica che ci si aspettava. Chiaramente questo passaggio è più facile nelle aziende medio-grandi. Le nostre PMI sono spaventate dai costi e sottovalutano i tanti benefici che ne conseguirebbero, considerando impegnativo mettere in campo soluzioni di raccolta dati, di analisi e di ottimizzazione della produzione. Purtroppo, in Italia non sono tantissimi i casi di successo che coinvolgono aziende che applicano al 100% il concetto di Industria 4.0: molte fasi sono ancora legate al processo manuale”, sottolinea Griffini.
Dimensione e struttura delle aziende, paura dei costi, incertezza economica sono tutti elementi che, in Italia, frenano lo Smart Manufacturing. Mitsubishi Electric è coinvolta in maniera prioritaria nella promozione della digitalizzazione produttiva e nel sottolineare a chiare lettere il valore intrinseco della trasformazione digitale dei processi. Le sfide globali, infatti, richiedono alle aziende di essere competitive: chi si ritrova con tanti costi fissi legati a manodopera o inefficienze non può non affrontare il percorso della Digital Transformation.
Mitsubishi Electric è stata tra le prime aziende a recepire l’importanza della tecnologia TSN, un set di standard IEEE 8002 che estendono la funzionalità delle reti Ethernet per ottenere una comunicazione deterministica.
DIGITALIZZAZIONE E TECNOLOGIE
Digitalizzazione significa trasferire dati, che a sua volta significa poter contare su infrastrutture delle comunicazioni aperte e potenti. E chiaramente, maggiore diventa l’esigenza di raccogliere dati, maggiore diventa la necessità di comunicazioni efficienti. Mitsubishi Electric è particolarmente sensibile a questo tema: infatti, è stata tra le prime aziende a recepire l’importanza della tecnologia TSN (Time Sensitive Networking), un set di standard IEEE 8002 che estendono la funzionalità delle reti Ethernet per ottenere una comunicazione deterministica, più efficiente e a elevata disponibilità. In sostanza, una risposta real-time utilizzando Ethernet. La tecnologia TSN impone un accesso controllato dove ognuno “parla” quando è il suo turno, evitando sovrapposizioni dei pacchetti di dati: tutto funziona in modo deterministico, ovvero ripetitivo e predeterminato.
Un’altra tecnologia che si è affermata e che è stata recepita fin da subito da Mitsubishi è l’Edge Computing, che fa sempre parte della digitalizzazione ma in chiave rinnovata. “Fino a qualche anno fa il classico modello della fabbrica digitalizzata era a piramide: partendo dal basso c’era il livello dei sensori, i controllori, e a salire gli SCADA, il MES per la gestione della produzione e alla punta della piramide l’ERP, il gestionale dell’azienda. Oggi questo modello si è scompaginato per via della comparsa delle piattaforme Cloud e di Internet of Things. Da qui la necessità di creare un consorzio, EdgeCross, al quale aderisce anche Mitsubishi Electric, dove sono state definite delle regole che stabiliscono come deve essere strutturata una piattaforma intermedia di livello Edge, che si posiziona tra il livello della produzione (shop floor) dove risiedono i classici prodotti d’automazione (PLC, inverter…) e il livello superiore, quello informatico (IT), che può risiedere fuori dalla sfera aziendale”, spiega Griffini.
Poka Yoke è un sistema che cerca di evitare gli errori dell’operatore migliorando la velocità operativa e sfruttando accorgimenti tecnologici come i segnali visivi.
IL RUOLO DELLA PIATTAFORMA EDGE
In questo scenario, i tempi di latenza e la qualità delle connessioni si rivelano fondamentali: se si perde la connessione con un server Cloud in ambito produttivo, il problema si fa serio. “La creazione di un livello intermedio si rivela d’aiuto per rispondere a queste necessità. Inoltre, filtra i dati, evitando di mandare al Cloud dati che non servono, che si traduce in un risparmio dei costi poiché tutti i servizi Cloud sono basati sul traffico dati. La piattaforma Edge rende il tutto più efficiente e si rivela la più adatta per il mondo manufacturing.
Spesso per molte realtà la digitalizzazione è una mera raccolta dati, invece il punto è proprio la loro lettura, la loro analisi e la loro traduzione in informazioni utili per l’azienda per ottimizzare la produzione, per ridurre i costi, per gestire correttamente la manutenzione…”, continua Griffini.
LA CHIAVE PER LA SMART MANUFACTURING
Per Mitsubishi Electric proporre la soluzione Edge rappresenta la chiave per la Smart Manufacturing. La soluzione Edge proposta è attualmente strutturata in tre livelli: livello base (raccolta dati), livello medio (raccolta dati e analisi) e livello superiore (raccolta dati, analisi e controllo). “Ci siamo organizzati con una piattaforma hardware, MELIPC, un PC industriale dedicato, con il quale si possono costruire delle soluzioni di Smart Manufacturing su tre livelli. Il primo livello è rappresentato dalla funzione di IoT Gateway: immaginiamoci una fabbrica dove le macchine sono sempre state slegate dal resto della produzione. In questo caso, obiettivo primario è quello di creare un collegamento con un sistema IT di tipo Cloud o aziendale, per raccogliere i dati e trasferirli con il necessario protocollo sul data server. E sfruttando i servizi offerti da una miriade di aziende quei dati si possono poi tradurre in informazioni e funzioni concrete”, spiega Griffini. “Il secondo livello mette a disposizione degli strumenti matematici e statistici e, una volta raccolti e analizzati i dati, si dovrà capire per esempio quali sono correlati, se la forma d’onda è quella corretta o se c’è una difformità rispetto al modello reale, se ci sono per esempio vibrazioni anomale che suggeriscano un intervento di manutenzione preventiva”, prosegue. “Il terzo livello, il superiore, raggruppa i due livelli precedenti a cui aggiunge l’ottimizzazione ovvero fornisce una diagnosi, rivelando se il modo in cui si sta producendo va bene o meno. E qui entrano in gioco l’Intelligenza Artificiale e il Machine Learning. Tutte le analisi sono ovviamente basate sullo storico dell’azienda, sui dati raccolti e sulle indicazioni dei data scientist, gli ingegneri dei dati, che hanno l’obiettivo di creare un modello del processo e delle regole per capire se la produzione va bene. È questa fase che porta al controllo in fase di produzione: una volta che sono stati definiti il modello e le regole si inizia a produrre e il sistema stesso dirà se un pezzo è buono o se è uno scarto. Poiché le cose possono cambiare nel tempo, è necessaria una continua iterazione”, conclude Griffini.
SOLUZIONI INTELLIGENTI
Mitsubishi Electric propone anche altre soluzioni sul versante dello Smart Manufacturing. “Ad esempio, abbiamo acquisito un’azienda americana, Iconics, molto conosciuta nel mondo dei software industriali, che ci permette di offrire al mercato soluzioni che prevedono l’uso dello SCADA per funzioni IoT e di analisi e soprattutto la gestione della realtà aumentata (che l’Edge non prevede…). Altro tassello nell’ambito della trasformazione digitale è, per esempio, Poka Yoke, espressione giapponese che significa ‘evitare l’errore’. Si tratta di un sistema che cerca di evitare gli errori dell’operatore migliorando la velocità operativa, sfruttando accorgimenti tecnologici come segnali visivi per far identificare all’operatore l’ordine in cui le parti vanno prelevate. Questo metodo permette di automatizzare il processo di assemblaggio. Attraverso la piattaforma integrata iQ-R di Mitsubishi Electric, è inoltre possibile acquisire direttamente nel sistema di controllo i dati della stazione di assemblaggio, in modo che i dati riguardanti la qualità e le prestazioni possano essere monitorati e sfruttati per ottimizzare il flusso produttivo, scopo primario della digitalizzazione.
Alberto Griffini è il Product Manager PLC & SCADA South EMEA di Mitsubishi Electric.
FOCUS: EDGE COMPUTING PER OTTIMIZZARE LA PRODUZIONE
La piattaforma hardware MELIPC di Mitsubishi Electric rappresenta il nuovo traguardo tecnologico in cui il layer Edge crea interazione tra OT e IT e permette la totale integrazione e trasparenza nei nuovi approcci alla Smart Factory. La piattaforma MELIPC è caratterizzata da un potente sistema di raccolta dati ad alta velocità (big data), da Industrial Ethernet a 1 gigabit e dal software iQ EDGECROSS per data-processing real-time basato su intelligenza artificiale. Grazie a questa soluzione è possibile archiviare in continuo i dati raccolti ed attraverso strumenti analitici basati su algoritmi di carattere matematico e statistico e su funzioni di intelligenza artificiale, ricavare il modello ideale del processo controllato. Funzione che permette di fornire un feedback continuo per l’ottimizzazione della produzione, in modo da gestire il controllo qualità e la manutenzione preventiva in modo automatico senza bisogno di competenze specifiche. Ad esempio, in un’applicazione per il settore del Food&Beverage, la soluzione MELIPC può prevedere problemi ed evitare errori, programmando interventi di manutenzione proattivi per mantenere l’efficienza del processo produttivo e migliorarne la sicurezza e la qualità. Diversamente, nel caso di un’applicazione per il mercato del life science, la soluzione MELIPC può essere utilizzata per archiviare e analizzare informazioni sensibili a livello Edge, anziché essere inviate direttamente al Cloud. Ciò fornisce non solo una diagnosi in tempo reale molto più rapida, ma una conseguente riduzione di costi e dei requisiti dell'infrastruttura IT.
Questa tecnologia è parte del nuovo concetto Maisart di Mitsubishi Electric: MAiSArt (Mitsubishi Electric Artificial Intelligence State of Art) rappresenta un nuovo obiettivo di integrazione tra tecnologia applicata a livello industriale e implementazione di funzioni adattative basate su Intelligenza Artificiale. Questo approccio sarà presto esteso a tutte le soluzioni di automazione di Mitsubishi Electric.
FOCUS: MODULO DI INTERFACCIA MASTER/LOCAL CC-LINK IE TSN
Mitsubishi Electric ha introdotto il modulo di interfaccia master/local CC-Link IE TSN per controllore MELSEC iQ-R e degli I/O remoti digitali e analogici NZ2, seguiti dai prodotti delle linee Motion, Inverter, HMI e Robot. In questo modo l’azienda ha potenziato la propria piattaforma di automazione basata su rete Ethernet a 1 gigabit, utilizzando la nuova tecnologia TSN, per garantire prestazioni ai massimi livelli attraverso strutture di rete Ethernet standard.
L’innovativa tecnologia di comunicazione CC-Link IE TSN nasce per rispondere alle esigenze create dall’implementazione delle applicazioni Industry 4.0, che determinano un continuo aumento del traffico di rete, sia ciclico che transitorio. Per questo, la soluzione di nuova generazione di CLPA combina la larghezza di banda Gigabit con lo standard TSN (Time Sensitive Networking) IEEE 802.1AS. Ciò consente a CC-Link IE TSN di offrire trasmissioni deterministiche in tempo reale sia dei dati sui processi “time-critical”, sia del traffico meno sensibile, ad esempio i dati TCP/IP. Grazie all’implementazione di TSN e della larghezza di banda Gigabit, CC-Link IE TSN garantisce comunicazioni fluide ed efficienti tra diverse reti e diversi sistemi, favorendo così la fusione tra IT e OT. ©ÈUREKA!
