La meccatronica è certamente la “colonna” tecnologica dell’economia industriale italiana.
Le PMI sono la spina dorsale dell’economia e la meccatronica ne è la colonna tecnologica. La parola agli esperti di ABB, Bonfiglioli Riduttori, Bosch Rexroth, Camozzi Automation, Mini Motor, Nadella, SEW-EURODRIVE, SMC, WITTENSTEIN.
di Luca Munari
Se le PMI sono la spina dorsale dell’economia industriale italiana, la meccatronica ne rappresenta probabilmente la colonna tecnologica. Abbiamo chiesto ad alcuni esperti quali tecnologie e soluzioni ritenessero fondamentali in termini di competitività e produttività per il consolidamento verso il 4.0 dell’industria manifatturiera nazionale. Ecco i diversi punti di vista.
AMICO ROBOT
Lo scenario economico in cui le aziende manifatturiere si stanno muovendo non è mai stato così sfidante. Ineluttabilmente i macrotrend (1. Sostenibilità e quindi riduzione delle emissioni, dei consumi e degli scarti, 2. Aging della popolazione, 3. Mass Customization e 4. Reshoring) stanno trasformando il mondo della produzione che si trova a rispondere a nuove esigenze. Alle aziende manifatturiere è quindi richiesto un passaggio veloce verso una flessibilità che permetta loro di gestire una maggiore incertezza sulla produzione fatta di lotti più piccoli con frequenti cambi prodotto, alto mix di varianti, tempi di vita dei prodotti molto più brevi e un time to market anch’esso assai ridotto rispetto al passato. Il robot è la soluzione naturale per questo tipo di automazione grazie alla sua naturale e congenita flessibilità, versatilità e semplicità d’uso. Ma se fino ad oggi il robot industriale era stato appannaggio delle grosse aziende in grado di avere al proprio interno le competenze per la programmazione e per l’utilizzo dei robot e in grado di sostenerne l’investimento, oggi la robotica si sta diffondendo nel mondo delle PMI grazie ai robot collaborativi (quelli che possono lavorare a fianco dell’operatore), che stanno rivoluzionando il modo di intendere l’automazione all’interno di fabbriche, laboratori e persino uffici. In ABB crediamo che la robotica in generale e i robot collaborativi rappresentino la soluzione per il futuro dell’industria manifatturiera. Questi ultimi poi, sono davvero facili da programmare (Wizard Easy Programming è una funzione di RobotStudio di ABB pensata per creare programmi in modo semplice e intuitivo). In altre parole, vengono incontro a molte delle necessità tipiche delle PMI e, dunque, si rivelano strumenti chiave per il tessuto imprenditoriale italiano. (Leonardo Leani, ABB)
Leonardo Leani, ABB Local Division Manager Robotics Italia.
EVOLUZIONE CONTINUA
Negli ultimi 5 anni è iniziata per le aziende manifatturiere italiane la rivoluzione trasformativa riassunta con la notoria formula di “Industria 4.0”. L’andamento esponenziale tipico di queste trasformazioni fa sì che ciò che vedremo nei prossimi 5 anni sarà di un ordine di grandezza superiore a quanto visto fino ad oggi: a segnare questa progressione saranno da un lato l’ingresso di tecnologie finora solo annunciate ma non ancora realmente entrate nel tessuto nazionale, dall’altro il consolidamento di alcune già esistenti ma gestite con un livello di diffusione aziendale limitato.
Il 5G sta per uscire dalla fase di disillusione tipica del cosiddetto “hype cycle” di tutte le tecnologie innovative: quando diventerà disponibile realmente sia indoor che outdoor sarà possibile raggiungere tempi di latenza così bassi da favorire una remotizzazione anche dei controllori industriali, che oggi necessariamente si trovano in stretta prossimità dei macchinari; inoltre la maggiore banda e densità di trasmissione consentiranno di aumentare vertiginosamente la capillarità di raccolta dati, fondamentale per alimentare analisi sempre più sofisticate di performance industriali e anche algoritmi di machine learning soprattutto finalizzati alla manutenzione predittiva.
Il 5G è in grado di consentire la raccolta di una quantità molto maggiore di dati ma i dati vengono trasmessi dalle macchine utilizzando oggi una pletora di protocolli industriali che rendono difficile l’interoperabilità dei dati e la comunanza semantica degli stessi: la standardizzazione dei protocolli industriali e la maggiore sensibilità sia dei produttori di macchine sia dei responsabili delle operations industriali sono condizioni indispensabili per trasformare i dati raccolti in informazioni per migliorare la produttività di fabbrica.
È necessaria parimenti l’adozione e la messa a regime di sistemi applicativi di MES( Manufacturing Execution System) o MOM (Manufacturing Operations Management), senza i quali 5G e protocolli industriali non sono che enabler tecnologici: è solo con questi sistemi che è possibile strutturare la memorizzazione delle informazioni raccolte e orchestrare i dati per favorire la correlazioni di questi ultimi con altri dati fondamentali di contesto, quali i dettagli dei cicli, degli ordini di produzione, delle varie fasi di lavorazione e di assemblaggio e tutti gli altri dati e metadati che i sistemi al contorno (ERP, PLM…) possono mettere a disposizione.
Il tanto celebrato vertice della piramide (l’intelligenza artificiale) non è infatti un obiettivo perseguibile senza che tutti gli strati sottostanti siano correttamente gestiti e alimentati: se però tutti gli strati sottostanti sono stati correttamente gestiti e indirizzati, è indubbio che i continui progressi registrati sul fronte degli algoritmi di machine learning e l’accesso in forma di API a strumenti sempre più potenti di modellazione (si pensi a titolo esemplificativo ai cosiddetti foundation model) possano consentire alle aziende all’avanguardia nell’Industria 4.0 di raggiungere risultati di efficienza e di uptime della fabbrica, che garantiscono il successo nella competizione anche con i Paesi a più basso costo di accesso alla manodopera, all’energia e alle materie prime. (Enrico Andrini, Bonfiglioli)
Enrico Andrini, Chief Digital Officer di Bonfiglioli.
L’INTERLOCUTORE È AL CENTRO
Tutto parte dall’integrazione tra l’ambiente IT e quello OT, tema noto sin dall’introduzione del concetto di Industry 4.0. Ma come affrontare questo processo di integrazione? La chiave risiede nell’architettura di automazione industriale che deve poter affrontare sia i temi più rigidi dell’automazione industriale, sia quelli legati alla flessibilità alla portabilità e alla sicurezza, tipiche delle tecnologie informatiche.
Nel mondo consumer, se ho bisogno di un servizio e voglio fruirne immediatamente, vado sull’app store e scarico una app. Allo stesso modo - ovviamente con requisiti molto più stringenti - si può applicare questo paradigma nel mondo industriale.
Tutto ciò è possibile perché l’architettura che viene predisposta all’interno del sistema va a indirizzarne le complessità: dai temi di sicurezza, di comunicazione tra le applicazioni stesse, alla portabilità del software nel tempo.
In questo contesto è fondamentale la user-experience, l’interazione con l’utente diventa un concetto chiave per il mondo dell’app technology.
L’interlocutore è al centro. La potenzialità delle app sta proprio nel fatto di veicolare funzionalità specifiche, che intercettino esigenze di un responsabile di produzione o di automazione, così come quelle di uno sviluppatore software, fino a quelle di un front-end developer.
Che caratteristiche devono avere i sistemi ad app? Sicurezza, portabilità, flessibilità e soprattutto scalabilità. È possibile attraverso questi sistemi gestire un know-how proprietario? La risposta è chiaramente sì. Il grande vantaggio di un’architettura a microservizi è quello di poter gestire l’elemento IP - intelligenza proprietaria - come software di terze parti, per esempio in grado di integrare degli specifici algoritmi di intelligenza artificiale che si interfacciano con volumi importanti di dati e renderli semplici e fruibili. (Flavio Ronzoni, Bosch Rexroth)
Flavio Ronzoni, Product Manager Automazione & Elettrificazione di Bosch Rexroth.
COMPONENTI SEMPRE PIÙ SMART
Il tessuto manifatturiero italiano è da sempre innovativo, dalle PMI alla grande impresa, animando la nascita e l’implementazione di nuove tecnologie e soluzioni. L’aumentata consapevolezza per la sostenibilità e le sfide energetiche richiamano alla progettazione e produzione di componenti “smart”, termine che si declina sempre più non solo come sinonimo di digitalizzazione e connessione ma anche di efficienza ed ecocompatibilità.
Lo studio e l’impiego di nuovi materiali, unitamente all’applicazione dei paradigmi del lightweight design, è l’elemento abilitante per garantire che i componenti per l’automazione abbiano un ciclo di vita sostenibile, alimentino l’economia circolare e portino ad alte percentuali di riuso delle proprie parti al termine della vita utile.
La conoscenza profonda del Condition Assessment dei componenti consente di ripensare la manutenzione predittiva come quella metodologia che non solo diminuisce il down time degli impianti ma anche il numero di componenti sostituiti anzitempo.
Infine, l’ottimizzazione dei consumi e l’efficientamento delle performance sono i driver che guidano la riduzione delle perdite, sia pneumatiche che termiche ed elettriche, dunque energetiche. Anche per questi obiettivi la digitalizzazione dei componenti costituisce una preziosa risorsa, dal momento che i digital twin e i dati raccolti on field sono la base su cui programmare l’impiego ottimale delle risorse, impostando cicli di funzionamento efficienti e prevenendo situazioni anomale di impiego. (Andrea Camisani, Camozzi Automation)
Andrea Camisani, Mechatronics Technical Director di Camozzi Automation.
PRODUZIONE OTTIMIZZATA
L’orientamento strategico di Mini Motor si sviluppa in tre direzioni: smart manufacturing, design e Industria 4.0. Ed è proprio in quest’ambito che l’azienda ha trovato la sua completa espressione, progettando e costruendo soluzioni per l’automazione e il Motion Control con le caratteristiche della serie DBS (motoriduttori brushless con azionamento integrato ed encoder assoluto multigiro) e del servomotore brushless WBS (azionamento integrato con interfaccia wireless e batteria a carica induttiva), brevettato in Europa e negli USA.
Conoscenza ed esperienza maturate sul campo hanno condotto l’azienda a rispondere, in particolare, alle esigenze del settore del Food&Beverage con la progettazione e creazione della serie Clean, prodotta in acciaio inox IP69K per rispettare i requisiti dell’Hygienic Design, requisiti che garantiscono resistenza alla corrosione, affidabilità, sicurezza, caratteristiche necessarie in questo comparto.
Mini Motor ha ideato, inoltre, un sistema di sensori integrati nei motoriduttori DBS, i quali, attraverso un accelerometro, rilevano i parametri fondamentali per individuare e comunicare guasti e anomalie ed elaborare e analizzare i dati al fine di prevedere l’eventuale sostituzione o manutenzione del pezzo, limitando così, o eliminando, il fermo macchina. È in questo modo, infatti, che si riesce a evitare la compromissione della produzione o della macchina, riuscendo anche a contenere la sostituzione dei componenti. Mini Motor è stata in grado di rispondere concretamente alle esigenze di mercato lavorando su un problema serio: il fermo macchina imprevisto. E ha saputo offrire soluzioni in grado di far risparmiare tempo e costi. (Andrea Franceschini, Mini Motor)
Andrea Franceschini, CEO di Mini Motor.
PER PROCESSI INTELLIGENTI
La nuova frontiera di Industria 4.0 è la digitalizzazione dei componenti e sistemi utilizzati nelle macchine e linee di produzione del manifatturiero per l’interconnessione delle macchine e degli impianti e di questi ultimi con i sistemi informatici aziendali.
Questa è una delle linee di sviluppo del business di Nadella, azienda storica della movimentazione meccanica di precisione, a capo dell’omologo Gruppo internazionale, presente con oltre 400 persone in Europa, USA e Cina.
Grazie alla partnership con Orchestra s.r.l., specializzata in soluzioni Industry 4.0, Nadella ha iniziato un percorso di digitalizzazione dei propri prodotti e sistemi.
Con il brand Retuner® di Orchestra, Nadella si rivolge in particolare alle imprese del settore manifatturiero, per interconnettere le officine e le macchine con i sistemi informatici di cui le aziende già dispongono.
Retuner®, utilizzando un’architettura basata sull’Edge computing e costituita da varie componenti interoperabili, è in grado di raccogliere i dati da qualsiasi macchinario, apparato, sensore - nuovi o esistenti - e li trasforma in informazioni che, accessibili da qualsiasi utente su device mobile o fisso, monitorano in continuo lo stato dei vari sistemi.
Il primo esempio è il sistema circolare AXNR, una struttura in alluminio con guide curve e carrelli, trasmissione tramite riduttore e cinghia dentata, unità di lubrificazione e sistema di indicizzazione. La soluzione permette di ottenere prestazioni elevate, ridurre le aree di lavoro rispetto alle linee tradizionali e aumentarne efficienza e affidabilità, fornendo un circuito su misura pronto all’uso. Grazie alla digitalizzazione, il sistema fornisce all’utilizzatore del macchinario dati significativi sul proprio funzionamento, assicurando l’avanzamento della produzione e una manutenzione intelligente. I vantaggi si possono riassumere in una maggior disponibilità d’impianto, una migliore pianificazione e una riduzione dei costi dovuti a fermi inaspettati. (Liviana Forza, Nadella Group)
Liviana Forza, CEO di Nadella Group.
DEDICATI AL MANIFATTURIERO
Il ruolo delle tecnologie meccatroniche nel favorire le performance sul mercato delle piccole e medie imprese italiane è centrale. Per tale ragione le PMI sono sempre più orientate alla progettazione e all’implementazione di nuovi prodotti il cui obiettivo è gestire in modo efficiente le risorse energetiche, incrementando la produttività, riducendo il time to market e minimizzando l’impatto ambientale.
Digitalizzazione e sostenibilità sono le due parole chiave alla base dello sviluppo di sistemi e processi a elevato grado di automazione e integrazione. In quest’ottica e in termini di competitività e produttività per il consolidamento verso il 4.0 dell’industria manifatturiera nazionale, la soluzione più performante di SEW-EURODRIVE è il Power and Energy Solutions (PE-S). Basato sulla piattaforma di automazione modulare, digitalizzata e connessa MOVI-C®, PE-S rappresenta una soluzione flessibile con molteplici vantaggi: possibilità di accumulare all’interno dello storage e di riutilizzare all’occorrenza l’energia che tipicamente viene dissipata sotto forma di calore, con conseguente riduzione dei costi energetici; riduzione dei picchi di potenza dalla rete di alimentazione attraverso l’uso dei super-condensatori e del software di controllo intelligente; continuità operativa dell’impianto garantita anche in caso di blackout o inefficienze della rete elettrica, grazie all’energia accumulata nei super-condensatori che fungono da gruppo di continuità (UPS); raccolta e archiviazione dei parametri di performance e consumo dell’impianto che possono essere integrati nei sistemi di gestione dell’energia ISO 50001.
Grazie alla fase di assessment, SEW-EURODRIVE garantisce per ogni azienda una soluzione su misura per le proprie necessità, semplice nell’utilizzo e veloce nell’implementazione, che permette di raggiungere gli obiettivi di efficienza e di ecosostenibilità in totale sicurezza. (Carolina Abbondi, SEW-EURODRIVE Italia )
Carolina Abbondi, PR, Content Specialist e DPO di SEW-EURODRIVE Italia.
TECNOLOGIE E SERVIZI
Sviluppando da sempre i prodotti in base alle richieste del mercato, l’obiettivo di SMC è sempre più focalizzato nel soddisfare le necessità delle PMI. L’avvento di Industria 4.0 ha richiesto tecnologie in grado di aumentare la competitività attraverso l’ottimizzazione della produzione, il miglioramento della flessibilità e la riduzione dei consumi.
Tecnologie quali IoT, cloud, realtà aumentata, Big Data e analytics sono solo alcune delle innovazioni che stanno trasformando l’industria e i processi e rappresentano una rivoluzione tanto tecnologica quanto culturale.
La digitalizzazione delle informazioni sullo stato di sensori, pressostati e attuatori sono la base per rispondere a richieste di manutenzione preventiva e predittiva.
La nostra offerta spazia dalle elettrovalvole con possibilità di diagnosi di stato via web, ai sensori che utilizzano il protocollo aperto IO-link, sempre più considerato in ambito Industria 4.0 per la sua semplicità e capacità di colloquiare con più sistemi tramite connettori standard, fino agli attuatori elettrici, attraverso i quali è possibile verificare i parametri di posizione, velocità, forza e accelerazione.
Oltre alle soluzioni e ai prodotti è fondamentale la manutenzione e i servizi post-vendita. SMC affianca - al service on field - specialisti in grado di operare sul campo l’assistenza da remoto sia nelle attività operative sia manutentive. La sinergia tra la realtà aumentata e l’Internet of Things consente di effettuare operazioni guidate, commissioning e problem solving da remoto, intervenendo in maniera rapida. (Massimo Gazzaniga, SMC)
Massimo Gazzaniga, Technical Support Engineer Mechatronics & Network Manager di SMC.
VERSO IL 4.0 STEP BY STEP
La meccatronica è una colonna tecnologica per tante PMI, ma in molti casi è ancora distante dal riuscire a dispiegare tutte le sue potenzialità. Ciò accade sia per motivi economici che, più spesso, per mancanza di figure preposte con competenze specifiche. Diventa fondamentale, da un lato, la scelta delle aziende di formare e puntare su figure dedicate e, dall’altro, che i produttori di tecnologia offrano tutto il supporto necessario alle aziende, le quali, magari, vedono l’adempimento dei requisiti del piano 4.0 come un onere.
Solo se le aziende vivono e toccano con mano i benefici dell’esser 4.0 possono comprendere appieno i vantaggi competitivi: maggiori competenze nel confronto con competitor internazionali, accesso a mercati che richiedono stringenti controlli qualitativi sulla filiera di fornitura, miglioramenti di produttività in termini di minori scarti, riduzione e programmazione delle manutenzioni e interventi tempestivi sulle derive di processo. WITTENSTEIN, ad esempio, propone cynapse, un blocco di intelligenza integrata sul riduttore di precisione. Il Plus, sta, però, nel supporto offerto: una consulenza che, oltre a far capire il funzionamento del prodotto, può portare, durante la fase di implementazione, ad analisi o modifiche al processo produttivo in grado di portare un salto tecnologico. Al di là degli incentivi, un aspetto importante per le PMI è anche la scalabilità della soluzione tecnica e, di conseguenza, dell’investimento. Inizialmente si possono digitalizzare uno o pochi assi, per poi estendere la soluzione a tutti gli assi o macchine presenti nell’impianto. In questo modo si realizza l’intento fondante della normativa: il consolidamento graduale, ma completo del sistema di fabbrica verso il 4.0. (Simone Bassani, WITTENSTEIN) ©ÈUREKA!
Simone Bassani, COO di WITTENSTEIN.
La meccatronica esalta il “comune principio” dell’interdisciplinarità.
