Industria 4.0 – Soluzioni di tecnologia di misura per la digitalizzazione

Industria 4.0: un concetto che nelle fiere sta diventando l’emblema delle innovazioni. Sono in corso esperimenti in numerose learning factory e progetti pilota per dimostrare cosa può essere e cosa può fare l’Industria 4.0. L’Industria 4.0 oggi è più che altro una visione: la visione della società interconnessa, con macchinari che comunicano tra loro e catene di distribuzione ottimizzate. Il divario tra questa visione e la realtà nelle officine produttive spesso è enorme. Con la tecnologia di misura di HBM, questa visione si può avvicinare di più alla realtà.

L’Institute for Production Management, Technology and Machine Tools (PTW) presso l’Università tecnica di Darmstadt, in Germania, sviluppa sistemi di produzione moderni.

Le piccole e medie imprese in particolare, ma non solo, hanno spesso macchinari con molti anni di servizio e privi di interfacce moderne o di soluzioni plug-and-play. Sono proprio queste però le società che possono trarre vantaggio dall’interconnessione di macchinari e persone. Ecco perché Industria 4.0 significa più efficienza, flessibilità e velocità - in gran parte senza la necessità di interazione umana.

Le persone dovranno piuttosto prendere decisioni e monitorare i processi. I sistemi intelligenti redigono report in caso di problemi senza la necessità di impulsi esterni. Gli umani intervengono per la risoluzione di problemi. Tutto questo migliora i tempi di produzione, riduce gli scarti e i tempi di inattività. Molti processi possono essere ottimizzati poco a poco per raggiungere la visione.

Per esempio

Ogni prodotto nella fabbricazione può essere identificato con un chip o un codice. Ogni macchina scansiona il prodotto e riceve informazioni aggiuntive sulla qualità, cui è possibile accedere dalla stazione successiva e ovunque nel mondo da parte dei responsabili.
Il consumo energetico di ogni dispositivo in produzione viene registrato: combinandolo con i dati dei prodotti in lavorazione, è possibile determinare il consumo energetico per ogni prodotto. Con questi dati sarà più semplice individuare i potenziali di risparmio.

L’Institute for Production Management, Technology and Machine tools (PTW) presso l’Università tecnica di Darmstadt, in Germania, indica come tracciare i prodotti nella produzione, ad esempio con i transponder RFID.

Ma Industria 4.0 significa ancora di più: non si tratta solo di ottimizzare i processi dei macchinari, ma anche di stabilire un collegamento in rete a livello orizzontale.

Due scenari:

Con una produzione interconnessa, i dipendenti ricevono specifici articoli informativi per l'assemblaggio. (Immagine scattata presso l’Institute for Production Management, Technology and Machine Tools (PTW) presso l’Università tecnica di Darmstadt)

Un nuovo dipendente lavora con più versioni di un determinato componente. Per ogni nuova versione, lo schermo mobile sopra la stazione di lavoro visualizza un video di assemblaggio nel quale sono segnate importanti caratteristiche del componente. Dato che il dipendente aveva effettuato l'accesso anche in precedenza, il sistema sa quali componenti conosce già e quali invece sono nuovi per lui.
Durante l’ispezione dei prodotti finiti, un giorno numerosi prodotti risultano NOK: le dimensioni sono sbagliate. Il sistema rileva l’errore e trasmette un messaggio al responsabile di produzione, che è in viaggio per lavoro. Con un solo clic il responsabile arresta il processo. A questo punto, l'addetto all’ispezione dei prodotti finiti può avviare una videoconferenza toccando un pulsante, per discutere e risolvere il problema. In seguito sarà possibile attuare ulteriori misure correttive.

Che aspetto avrà il percorso verso la produzione interconnessa?

Ma che aspetto avrà il percorso verso la produzione interconnessa? Le macchine del 1998 possono davvero essere adattate per rendere possibile l’interconnessione? E quanto costerebbe questo adattamento? Sono molte le aziende che si pongono queste domande. Alcune grandi aziende avanzano spedite, mentre altre più piccole vanno avanti bit dopo bit. Una cosa è certa: Il percorso che porta dall’industria di oggi all’Industria 4.0 sarà lungo e diverso per ogni azienda. Le fasi preliminari dell’Industria 4.0 sono il primo obiettivo, ed è un obiettivo raggiungibile.

Sono già stati compiuti passi importanti per coinvolgere le piccole e medie imprese: politica e scienza hanno scoperto l’argomento da sole, mentre in fiere, convention e conferenze sono state sviluppate idee e soluzioni. Le società possono avvalersi anche dell'esperienza delle learning factory, funzionanti in tutta la Germania a scopo di ricerca. Bit dopo bit, le aziende stanno avanzando con prudenza verso i processi interconnessi. È già evidente nella prima fase che non è necessario reinventare le linee produttive: è anche possibile aggiornare i sistemi preesistenti con sensori adatti, che possano svolgere le mansioni di comunicazione.

La moderna tecnologia di misura rende possibile questo passo verso l’Industria 4.0.

Verso l’Industria 4.0 con HBM

Sistema amplificatore PMX

Con l’amplificatore industriale PMX, HBM offre un sistema intelligente di acquisizione dati che consente di monitorare e controllare l’intera catena di misura. La gestione della qualità e la manutenzione possono essere migliorate in modo sostenibile con PMX. Le informazioni dei dipendenti possono essere inviate in modo selettivo con una preparazione dei dati basata sul web. Il sistema quindi “apprende”. L’obiettivo è l’auto-ottimizzazione basata su cifre chiave assegnate. Tutto questo consente di ottenere vantaggi in termini di efficienza, ottimizzando qualità, velocità e adattabilità.

Tecnologia di pesatura digitale

I processi possono anche essere resi idonei all’Industria 4.0 con la tecnologia di pesatura HBM. Nella pesatura dinamica, ad esempio la comunicazione e i software stanno diventando sempre più importanti. Il software PanelX è usato ad esempio per configurare le celle di carico digitali FIT7A. È dotato di un’interfaccia utente intuitiva, con touch control, per regolare tutti i parametri per la misurazione. PanelX può anche essere usato per regolare le celle di carico, selezionare l’indirizzo bus e il baud rate, immettere i valori limite con isteresi e per l’analisi grafica e la realizzazione dei risultati di misurazione. Se necessario è disponibile il supporto via web.

TEDS per trasduttori

L’identificazione del trasduttore elettronico co-sviluppata da HBM con TEDS (Transducer Electronic Data Sheet) non solo rende possibile l’impostazione di catene di misura in modo rapido e semplice ("plug and measure"), ma garantisce anche valori misurati affidabili per qualsiasi misurazione – anche con un gran numero di trasduttori. Importanti caratteristiche sono archiviate internamente in forma di schede di dati elettroniche in ogni trasduttore. L’amplificatore di misura è in grado di caricare questi dati e convertirli nelle impostazioni corrette automaticamente, senza interazioni umane: un importante blocco di costruzione per una produzione interconnessa.

Situazione iniziale

L'Università tecnica di Darmstadt ha descritto la situazione iniziale al 2015 in uno studio intitolato "Industria 4.0 – potenziali, vantaggi ed esempi di buona pratica per l’industria in Assia”, che ha redatto come parte del progetto di ricerca "L’azienda efficiente 4.0". Secondo lo studio (in tedesco):

Quasi il 90 percento delle società che si occupano di macchinari e di ingegneria impiantistica sono piccole e medie imprese.
In queste imprese regnano riluttanza e scetticismo nei confronti delle tendenze dell’Industria 4.0.
Probabilmente questo è dovuto alle scarse informazioni disponibili con esempi di buona pratica e alla mancanza di specialisti.

Per cambiare questa tendenza, l’Università tecnica di Darmstadt ha aperto il 4.0 Competence Center nel mese di marzo 2016 per le piccole e medie imprese, sulla base del progetto di ricerca "L’azienda efficiente 4.0". Qui le aziende possono apprendere di più sull’Industria 4.0 e lavorare sulla strada verso la digitalizzazione, che è uno stadio preliminare dell’Industria 4.0, basandosi su processi reali in seminari e presso learning factory all’università. Il Darmstädt Competence Center è uno dei primi cinque aperti in Germania, sponsorizzati dal Ministero federale dell’Economia.