L’acronimo VUCA descrive lo scenario in cui deve operare la fabbrica flessibile e intelligente. Il 5G può aiutare le imprese ad affrontarlo con successo.
In una produzione sempre più fluida e flessibile, il 5G può fornire connessioni senza latenza. Le reti private si sposano con un concetto produttivo “a matrice” e con un’intralogistica supportata da robot mobili e collaborativi.
a cura del Gruppo 5G di ANIE Automazione
Oggi la produzione industriale è soggetta al cosiddetto modello VUCA, acronimo composto dalle parole inglesi per volatilità, incertezza, complessità e ambiguità che descrive i cambiamenti repentini del mondo odierno. Il termine è stato coniato nel 1985 dagli economisti Warren Bennis e Burt Nanus. La tesi di fondo è che le sfide poste da diversi fattori esterni, sintetizzabili nei quattro termini che compongono il “mondo” VUCA, richiedono al management e alla leadership la capacità di gestire le aziende con strumenti idonei e con metodologie che tengano conto della ricaduta di questi fattori sulle loro organizzazioni.
Oggi il mondo produttivo è caratterizzato da un elevato numero di varianti di prodotto, tempi di sviluppo ridotti e quantità di ordini fluttuanti. La crescente necessità di prodotti sempre più eterogenei e complessi si traduce in lotti sempre più piccoli. Allo stesso modo cresce la domanda di prodotti personalizzati di alta qualità al livello di costo della produzione di massa. Più il comportamento dei clienti e la catena di fornitura diventano imprevedibili, più rapidamente le fabbriche devono reagire.
LA RICERCA DELLA FLESSIBILITÀ
La fabbrica del futuro è costruita su una base di flessibilità. Gli ultimi anni hanno evidenziato la necessità di essere in grado di cambiare rapidamente per affrontare una situazione in evoluzione e hanno dimostrato come l’abilità di mantenere la capacità operativa nei periodi di cambiamento sia fondamentale per il successo.
Il 5G offre questa flessibilità e agilità in un impianto di produzione, accorciando i tempi di consegna per le informazioni guidate dai dati e trasferendo rapidamente i dati senza soluzione di continuità, sia da macchina a macchina che da macchina a robot. Un elemento chiave che il 5G può fornire è la bassa latenza, la maggiore affidabilità e la tecnologia di comunicazione a più alta capacità rispetto alle precedenti generazioni di reti mobili, il che significa che un maggior numero di dati può essere trasmesso più velocemente e con meno ritardo.
Ciò è importante per consentire la collaborazione tra dispositivi e sistemi in tempo reale, al fine di operare in modo efficace e ridurre i tempi di inattività non pianificati, che possono essere estremamente costosi per i produttori. Nelle tradizionali produzioni industriali sono presenti sistemi di automazione e controllo dei processi connessi a reti Ethernet cablate, a dispositivi Industrial Wireless LAN, a router wireless mobili e a PC industriali. Connessioni che rendono possibile l’adozione del concetto di “produzione a matrice”, dove ogni componente può essere prodotto su qualsiasi modulo: per ogni ordine, il sistema di gestione della produzione sceglie autonomamente il successivo modulo disponibile. Alla base di questo paradigma servono processi di produzione agili e digitali abilitati da tecnologie all’avanguardia.
NON SOLO PUBBLICHE
Il 5G è una di queste tecnologie abilitanti. Può essere distribuito in reti pubbliche o private. Le reti 5G pubbliche sono gestite da operatori di reti mobili (MNO) e solitamente si concentrano sulla fornitura di un’elevata larghezza di banda a un numero elevato di partecipanti, come succede con gli smartphone. Le reti 5G private, le cosiddette “reti campus”, sono gestite localmente dagli utenti stessi in un’area definita, per esempio un sito di produzione, su una frequenza 5G privata utilizzando una propria infrastruttura 5G. Sono pertanto adattate alle specifiche esigenze operative dell’azienda. Grazie a questa flessibilità, le reti private possono essere configurate per garantire tempi di latenza bassi, maggiore affidabilità e efficienza, aspetti cruciali per l’ottimizzazione dei processi produttivi.
L’intralogistica può trarre un significativo beneficio dal 5G, soprattutto quando implica l’adozione contestuale di AGV, AMR e robot collaborativi.
COSA SERVE PER UNA RETE PRIVATA
Una rete 5G privata offre alle aziende la possibilità di gestire la propria infrastruttura di comunicazione localmente, utilizzando spettro e frequenze dedicate. Per esempio, in Germania è stato assegnato alle imprese industriali uno spettro privato nella banda 3,7 - 3,8 GHz, consentendo loro di creare reti indipendenti e personalizzate (per le frequenze italiane vedere l’infografica).
L’infrastruttura 5G privata prevede l’installazione di componenti hardware e software all’interno dello stabilimento produttivo. L’infrastruttura di base è costituita da due PC industriali: uno che ospita il software 5G Core, responsabile della gestione complessiva della rete inclusa la Radio Access Network (RAN); e il secondo che ospita la RAN, composta da un’unità centrale (CU), basata su un software che gestisce la rete wireless, e dall’unità distribuita (DU), che traduce in Ethernet i segnali radio digitali, garantendo una copertura wireless affidabile all’interno dell’area operativa.
Le Unità Radio (RU), connesse tramite fibra ottica, vengono distribuite strategicamente in tutto lo stabilimento, assicurando un segnale 5G costante e uniforme. Grazie a questa infrastruttura, per esempio, i veicoli a guida automatica (AMR) o altre macchine dotate di router 5G possono operare senza interruzioni, riducendo al minimo il rischio di interferenze esterne. Questo è particolarmente importante per le applicazioni mission-critical, dove la continuità e l’affidabilità sono essenziali.
L’ESEMPIO DELL’INTRALOGISTICA
Una delle aree di interesse della collaborazione uomo-macchina è l’intralogistica, che rappresenta solo una delle tante applicazioni del 5G privato, ma è un esempio significativo. In genere, navette, AGV (veicoli a guida automatica) o robot mobili (AMR) forniscono alle macchine gli strumenti, le materie prime e i semilavorati richiesti, nel momento in cui ne hanno bisogno. In un’organizzazione di produzione “a matrice” questo tipo di organizzazione si è dimostrato efficace nell’evitare colli di bottiglia riscontrabili nella produzione in linea, nell’accelerare la produttività e nell’aumentare l’orientamento al cliente.
I cobot mobili, che supportano sempre più l’intralogistica in produzione, spostando componenti e prodotti semilavorati nella loro posizione pertinente, comunicano generalmente in modalità wireless tramite Industrial Wireless LAN. L’implementazione di una rete mobile 5G industriale e privata consentirebbe di gestire senza problemi gli AMR in contesti estremi in termini di qualità e produttività e garantirebbe un’eccellente copertura, tempi di latenza estremamente bassi e alta affidabilità di comunicazione tra gli utenti.
UNA CHIAVE PER IL FUTURO
Tornando al modello VUCA, grazie anche al 5G, possiamo dare un nuovo e positivo significato all’acronimo: Vision, Understanding, Clarity, Agility. Con le sue caratteristiche, l’Industrial 5G cambierà il modo in cui le aziende prenderanno decisioni, realizzeranno prodotti e gestiranno le fabbriche. Il 5G giocherà un ruolo centrale nel futuro delle smart factory, dove i macchinari saranno in grado di comunicare tra loro in modo autonomo e coordinato.
La combinazione di automazione avanzata e comunicazioni in tempo reale consente di ottimizzare ogni fase del processo produttivo, migliorando l’uso delle risorse e riducendo gli sprechi. In questo scenario, le fabbriche del futuro non solo saranno più efficienti, ma anche più sostenibili, contribuendo a una produzione più responsabile dal punto di vista ambientale. © TECN’È
L’infrastruttura di base di una rete 5G privata richiede PC industriali per la gestione della rete e unità radio interne per la diffusione del segnale.
