Motori e azionamenti rivestono un ruolo di primo piano non solo perché raccolgono tutti dati da ciascun organo in movimento, ma anche perché pilotano gli elementi cardine dell’efficientamento degli impianti.
Quali sono le novità tecnologiche più interessanti ne settore motori e azionamenti? E quali i comparti che trainano la domanda? La parola agli esperti di ABB, Lenze, Mini Motor, Nidec Drives, SEW-EURODRIVE, Siemens, WITTENSTEIN, Yaskawa.
di Luca Munari
Lo smart manufacturing si delinea attraverso l’intelligente scambio di informazioni tra tutti i componenti dei processi, per ottenere così una produzione più efficiente. I motori e gli azionamenti rivestono un ruolo di primo piano non solo perché raccolgono tutti dati da ciascun organo in movimento, ma anche perché pilotano gli elementi cardine dell’efficientamento degli impianti. Quali sono attualmente le novità tecnologiche più interessanti? E quali i comparti che trainano la domanda? La parola passa agli esperti di ABB, Lenze, Mini Motor, Nidec Drives, SEW-EURODRIVE, Siemens, WITTENSTEIN, Yaskawa.
IL FUTURO DELLA MANUTENZIONE
Grazie all’analisi in cloud dei dati provenienti da motori elettrici e inverter, ABB è in grado di abilitare un percorso di Condition Based Maintenance utile per preservare la produttività degli asset dei clienti e migliorarne, nel contempo, l’efficienza operativa. Il Condition Monitoring è, infatti, alla base di un approccio strutturato ed efficiente per la manutenzione e la gestione di qualsiasi impianto industriale.
Abilitarlo è un’attività che ABB svolge da decenni, ma è negli ultimi anni che la potenza degli strumenti digitali ne ha elevato al massimo le potenzialità. Il Digital Condition Monitoring è utile per valutare lo stato di salute degli asset e monitorarli nel tempo, al fine di identificare possibili problemi prima che si verifichino o, in alternativa, intervenire tempestivamente in caso di guasto. I vantaggi di questo approccio sono molteplici. Siamo in grado di prevenire rotture o fermi macchina durante i processi produttivi. Basandoci sull’analisi in cloud dei dati raccolti dal campo attraverso appositi sensori connessi, possiamo riconoscere anomalie in atto o in procinto di manifestarsi. Per esempio, siamo in grado di identificare un trend di progressivo aumento della temperatura di un motore e intervenire per tempo prima che si guasti a causa del suo surriscaldamento. In questo modo evitiamo il fermo dell’impianto del cliente. (Stefano Colombo, ABB)
Stefano Colombo, Digital Product Specialist di ABB.
LOGISTICA INTELLIGENTE E A PROVA DI CRISI
Lenze, impresa familiare e leader mondiale, offre soluzioni di automazione per la realizzazione di macchine e impianti da più di 75 anni, in particolare per impianti di trasporto e smistamento tecnologicamente avanzati e sostenibili. Oggi, il settore dell’intralogistica sta acquisendo via via più importanza, per la necessità di gestire volumi sempre maggiori, attraverso nuovi canali distributivi, e piattaforme multicanale verso consumatori sempre più esigenti in termini di servizio e tempistiche di evasione degli ordini. Gli impianti devono funzionare ormai 24/7 (a meno delle pause per la manutenzione) con un’alta affidabilità. Lenze, consapevole delle sfide che i costruttori devono affrontare, ha sviluppato soluzioni di altissima tecnologia e qualità, in cui si realizza una perfetta interazione tra l’automazione (OT) e l’ingegneria digitale (IT).
Obiettivo: il Logistic Hub intelligente, dove con la digitalizzazione si ottimizza il ciclo di vita delle macchine, puntando a un incremento dell’efficienza energetica, dell’affidabilità e della disponibilità degli impianti, con la conseguente riduzione dei costi. Dopo aver introdotto il primo drive decentrato rigenerativo, Lenze rivoluziona il futuro delle soluzioni di trasporto leggero con un nuovo incredibile prodotto per le applicazioni di movimentazione orizzontale. Il motorullo o450. Il suo motore, basato sul principio di Vernier, dispone di una potenza di 115 W, più del doppio rispetto a prodotti analoghi presenti sul mercato. Grazie alla sua tecnologia gearless, l’o450 consente di azzerare il numero di varianti, è incredibilmente silenzioso e riduce i consumi fino al 30%, un vero campione di sostenibilità, anche per le soluzioni innovative che limitano la quantità di terre rare e degli altri materiali utilizzati. (Marco Lombardi, Lenze Italia)
Marco Lombardi, Business Strategy Director di Lenze Italia.
PRODUTTIVITÀ ED EFFICIENZA GARANTITE
Grazie all’esperienza pluriennale e all’ascolto attento del mercato, la linea di motori FC (Fast Change) è progettata per garantire compattezza, compatibilità e alta integrazione nel sistema. Fast Change assicura elevata produttività, garantita dalla maggiore velocità di attuazione dei motori - doppia rispetto ai competitor - e dalla riduzione di fermo macchina nel cambio formato, operazione particolarmente dispendiosa in termini di tempo. L’elettronica di cui è dotata la serie FC consente di parametrizzare e procedere a un’attività diagnostica da remoto, permettendo il controllo e il monitoraggio dello stato di funzionamento del prodotto e la manutenzione predittiva, passaggio necessario per fornire un’eventuale assistenza in tempi brevi, in un’era 4.0 orientata alla transizione 5.0. La serie Fast Change risponde, inoltre, ai più alti requisiti del settore alimentare, garantendo igiene, affidabilità e sicurezza. Alleati indispensabili per il food processing, il modello FCL (Fast Change Linear), in particolare, ha l’albero di uscita in acciaio inox, idoneo all’imbottigliamento water beverage.
I settori particolarmente avvezzi all’utilizzo di tecnologie avanzate per il cambio formato per l’automatizzazione del processo sono gli OEM, produttori di macchinari ad alta velocità per il packaging in generale. La velocizzazione dei processi e di conseguenza l’incremento tecnologico permettono un risparmio in termini di produzione ma soprattutto in fase di approntamento della macchina. (Andrea Franceschini, Mini Motor)
Andrea Franceschini, CEO di Mini Motor.
SOLUZIONI COMPLETE PER LA SMART FACTORY
I dati ufficiali della Commissione Europea (DG Energy/Eurostat) indicano che in Europa l’industria conta per quasi il 37% dei consumi energetici, i due terzi dei quali vengono utilizzati per alimentare i motori elettrici. Appare chiaro come oggi gli azionamenti si trovino al centro di una grande sfida che, oltre a efficienza e affidabilità, riguarda la capacità di soddisfare le necessità della moderna smart factory, in termini di integrazione e comunicazione. Dal lato end-user, per vincere questa sfida è necessario guardare agli azionamenti non più come singoli prodotti da applicare, bensì come vere e proprie soluzioni che, nel loro complesso, sono in grado di dare valore tout-court lungo tutta la catena dell’asse elettrico: in termini di controllo, comunicazione, precisione, feedback, nonché di eventuali capacità edge per l’elaborazione locale dei dati, di semplicità di integrazione e, ovviamente, di efficienza energetica.
Per questo motivo, per le applicazioni che necessitano di raggiungere precisi obiettivi di performance - dunque non parliamo di applicazioni general purpose - la nostra offerta prevede la fornitura di soluzioni complete, che comprendono motion controller con funzioni PLC integrate (come, ad esempio, la gamma MCe e MCz), azionamenti in c.a. e servodrive a elevate prestazioni (le famiglie Unidrive e Digitax su tutte) e servomotori in c.a. ad altissima dinamica, come gli Unimotor. Questo pacchetto include anche cablaggi su misura per semplificare l’installazione. È questa un’offerta completa che soddisfa appieno le esigenze di molti settori, tra cui il tessile, l’alimentare e il printing, che rappresentano per noi delle punte di eccellenza dove le nostre soluzioni permettono ai costruttori di raggiungere livelli di performance elevatissimi. (Biagio Scalone, Nidec Drives)
Biagio Scalone, Managing Director di Nidec Industrial Automation Italy e Business Unit Leader Control Techniques Italy.
COMUNICAZIONE DIGITALE TRA MOTORI E INVERTER
I motori e inverter SEW-EURODRIVE sono connessi attraverso MOVILINK® DDI, l’interfaccia motore digitale che trasmette i dati dal motore al convertitore di frequenza, rendendo costante il flusso di dati. Che si tratti di una topologia di installazione centralizzata o decentralizzata, di un motore sincrono, asincrono o lineare, il focus non è più il singolo componente, ma il sistema di connessione e lo scambio di dati e informazioni.
Il fondamento dell’alimentazione e dello scambio di dati continuo e senza interruzioni è la tecnologia a cavo singolo. A livello tecnologico, questo significa che non importa quanto esteso sia il sistema, sarà sufficiente un solo cavo ibrido per alimentare il motore e stabilire la comunicazione con il convertitore di frequenza. In questo modo i motori possono essere controllati in modo più preciso e ottimizzato per le esigenze specifiche dell’applicazione, con un risparmio economico e di tempo. MOVILINK® DDI crea un ambiente di comunicazione digitale tra motori e inverter, migliorando l’efficienza, la sicurezza e la gestione delle risorse. (Roberto Sala, SEW-EURODRIVE Italia)
Roberto Sala, Mechatronics Engineering Consultant di SEW-EURODRIVE Italia.
UN PERCORSO OBBLIGATO
Nell’era dell’Industria 4.0 e 5.0 nonché della transizione energetica, lo smart manufacturing si pone come modello per l’ottimizzazione dei processi, garantendo una produzione più efficiente, flessibile e sostenibile. Al centro di questa trasformazione risiede lo scambio intelligente dei dati provenienti dagli azionamenti. Questi ultimi, non solo controllano il movimento di macchine pilotando i motori - elementi cruciali per l’efficientamento degli impianti -, ma fungono anche da nodi nevralgici per la generazione di informazioni utili ad alimentare processi di intelligenza artificiale, Edge computing e simulazione. I drive, gestendo tutte le variabili fondamentali dei motori, si configurano come veri e propri “sensori” già installati sulla macchina. Siemens, sfruttando tali informazioni, offre soluzioni già pronte di manutenzione predittiva, come l’applicazione Edge Analyze MyDrives. Questo strumento fornisce modelli di analisi per ridurre i fermi macchina e aumentarne l’efficienza, analizzando i dati provenienti dagli azionamenti Sinamics. Soluzioni integrate all’applicazione Analyze MyDrives, come Energy Efficiency, analizzando i consumi energetici specifici dei Sinamics, creano ulteriore valore aggiunto, incrementano la trasparenza e la sostenibilità delle applicazioni connesse. Sono inoltre possibili soluzioni Edge di analisi dati customizzate sulle specifiche esigenze del cliente. Tra le ultime novità del suo portfolio digitale, Siemens propone DriveSim Engineer: il gemello digitale completo degli azionamenti Sinamics di nuova generazione. Simulando il drive reale in tutti i suoi aspetti, DriveSim Engineer aumenta l’efficienza nella progettazione e, di conseguenza, nella macchina reale.
I settori trainanti sono molteplici. Tra i più rappresentativi troviamo: l’automotive, dove il mercato richiede la produzione di veicoli in modo sostenibile; il food & beverage, dove garantire la qualità richiede sistemi di monitoraggio avanzati; il farmaceutico, dove la necessità di sviluppare nuovi farmaci più velocemente e a costi inferiori richiede macchine più efficienti. Lo smart manufacturing rappresenta quindi un percorso obbligato per le aziende che vogliono rimanere competitive nell’era digitale. (Massimiliano Bassi, Siemens)
Massimiliano Bassi, Product Manager Motion Control di Siemens Digital Industries Italia.
MIGLIORAMENTO CONTINUO
Motori e azionamenti sono l’ossatura delle soluzioni meccatroniche e sono costantemente ottimizzati per aumentare l’efficienza del treno trasmissivo e dell’impianto in generale. WITTENSTEIN punta sul compattamento delle unità, l’integrazione degli encoder safety e l’ottimizzazione delle connessioni elettriche. Per esempio, Itas consente di realizzare soluzioni per veicoli a guida autonoma con un’altezza del pianale di soli 180 mm e cyber dynamic system integra nel minimo spazio i nostri motori brushless e un sofisticato azionamento a 24-48 V. Entrambe le connessioni elettriche sono state completamente rivisitate per ridurre gli ingombri dei connettori e di conseguenza spazi e masse. Soluzione particolarmente premiante se i gruppi sono in movimento.
Attualmente i comparti trainanti sono l’intralogistica, il packaging, la produzione di batterie elettriche e soluzioni per il mercato consumer, in particolar modo per e-commerce. Denominatore comune è la richiesta di customizzazione di massa automatizzata, con massima flessibilità della linea e dei componenti, unitamente al minimo impatto energetico e di utilizzo di risorse e materie prime. Questo va ben oltre l’efficientamento energetico previsto dalla transizione 5.0. L’obiettivo di migliorare di qualche punto percentuale il fabbisogno energetico è senza dubbio sfidante, perché siamo già a livelli di efficienza elevati e ogni decimo percentuale di miglioramento pesa moltissimo in termini di progettazione e prestazioni. Per raggiungere una sostenibilità reale, però, tutti i costruttori devono adottare un approccio olistico in cui ingegneria e produzione ripensino i processi di approvvigionamento, assemblaggio e produzione delle proprie soluzioni. Solo così l’efficienza dell’intero processo produttivo finale potrà migliorare di molti punti. (Simone Bassani, WITTENSTEIN)
Simone Bassani, COO di WITTENSTEIN Italia.
A VANTAGGIO DI OEM E UTILIZZATORI
Grazie a un approccio che combina la cultura orientale tipica della nostra origine giapponese con le modalità operative occidentali in uso in Europa, l’intero Gruppo Yaskawa lavora per garantire ai clienti soluzioni all’avanguardia che aumentino le prestazioni industriali, la produttività e l’efficienza energetica. Tra queste spicca certamente Sigma X che, con l’introduzione del nuovo protocollo encoder proprietario Sigma Link-II, garantisce le migliori performance a livello industriale e l’effettiva raccolta di dati digitali da una rete di sensori con risoluzione temporale del microsecondo. Questo è sicuramente un nostro plus, che ci distingue dai competitor. Nello specifico si tratta di una soluzione “cost-effective” in quanto i costi da sostenere sono molto ridotti: l’infrastruttura richiesta è messa a disposizione dal servosistema Yaskawa e il risparmio non è solo lato hardware, ma anche software di elaborazione: potenti algoritmi di machine learning si occupano di processare le relazioni tra i dati raccolti, utilizzando robusti algoritmi statistici e di AI, a livello Edge. Inoltre, migliorando la funzione di regolazione del servodrive necessaria per massimizzare le prestazioni del dispositivo, come alta velocità e alta precisione, è diventato possibile eseguire facilmente una regolazione del servo ottimale e stabile in brevissimo tempo, compresi i meccanismi robotici che in precedenza erano difficili da regolare.
Grazie alla profonda competenza sviluppata da Yaskawa, la manutenzione preventiva viene eseguita magistralmente tramite la funzione di rilevamento dei dati. Per individuare in anticipo le anomalie delle apparecchiature, Sigma X dispone di varie funzioni di rilevamento, nonché di monitoraggio ambientale e della durata dei componenti di drive e motore. Le dotazioni tecnologiche di serie del servosistema Sigma X coprono ogni aspetto del life-cycle dell’applicazione; consentono, per esempio, l’individuazione e il contrasto di frequenze di risonanza e vibrazioni meccaniche che accorciano la vita media dei componenti meccanici, diminuendo notevolmente la qualità dei beni prodotti. L’incremento di prestazioni che ne deriva va a tutto vantaggio dell’OEM e dell’end user. (Italo Holguin Scacco, Yaskawa) ©ÈUREKA!
Italo Holguin Scacco, Manager Application Engineering di Yaskawa.