Flessibili, integrati e connessi. Così saranno gli impianti di produzione nei contesti manifatturieri intelligenti e digitalizzati del futuro. E le soluzioni tecnologiche di Beckhoff supportano la massima produttività ed efficienza, abilitando in pieno il concetto di produzione personalizzata nella fabbrica 4.0.

Duilio Perna, Managing Director di Beckhoff Italia

La fabbrica 4.0 e la sua trasformazione digitale sono le tappe di un percorso continuo di evoluzione dei processi produttivi e dei modelli di business. Questo cambiamento, reso possibile adottando tecnologie sempre all’avanguardia nel campo dell’automazione e dell’Information Technology, viene attuato con gli obiettivi di ridurre i costi di produzione e massimizzare la produttività dell’impianto, aumentandone la flessibilità in ogni sua parte e l’efficienza, riducendo il time-to-market, ed infine offrendo ampie possibilità di personalizzazione dell’offerta a costi contenuti. Per raggiungere tali obiettivi è strategico scegliere piattaforme olistiche e futuribili in grado di assolvere le molteplici funzioni all’interno della fabbrica interconnessa e Beckhoff offre tecnologie e prodotti per indirizzare questi bisogni. Ovviamente tutto a prova di Industria 4.0.

Come fa il più grande produttore europeo di cucine a spedirne 2.700 al giorno, l’una diversa dall’altra, realizzando così la mass customization secondo il paradigma Industria 4.0 con produzione low-cost in Europa? Come fa il più grande produttore al mondo di macchine ad iniezione per la plastica ad ottimizzare la precisione del processo, migliorando la produttività e riducendo gli scarti indesiderati, cosa che produce un risparmio di oltre centocinquanta mila euro all’anno? Perché il più grande produttore al mondo di auto ha deciso di adottare EtherCAT, il bus di campo basato su Ethernet, per gli sviluppi futuri dei propri siti produttivi? A queste e a molte altre domande esiste una risposta e un comune denominatore: disruptive innovation e Beckhoff.

New Automation Technology

La missione aziendale di Beckhoff si cristallizza in tre parole: New Automation Technology e l’obiettivo è introdurre nel mercato ogni sei mesi nuovi prodotti. Grazie alla tecnologia PC-based di Beckhoff è possibile raggiungere alti livelli di produttività, flessibilità e velocità in spazi più contenuti. La tecnologia di controllo basata su PC racchiude in un’unica piattaforma HW e SW le proprietà necessarie alla realizzazione della fabbrica intelligente. Si tratta di un PC industriale con un unico ambiente di sviluppo e di esecuzione del programma che rende deterministico il PC stesso che governa. L’idea è quella di sfruttare la stessa piattaforma HW, integrando in un solo SW i moduli che realizzano svariate funzioni: logica, motion control, comunicazione, HMI, safety, CNC, robotica, tecnologia di misurazione, condition monitoring, power monitoring, visione, accumulo dati e analytics. L’inclusione nella stessa piattaforma delle principali attività di automazione porta benefici in termini di riduzione dei costi legati alla diminuzione delle interfacce e dei tempi ciclo e dei tempi di risposta, grazie alla performance delle CPU. È possibile migliorare la diagnostica e implementare a livello SW soluzioni che prima erano gestite con tanti device HW separatamente.

Adottare l’automazione PC-based significa soprattutto sfruttare i vantaggi della espansione della potenza di calcolo dei PC. La risoluzione SW delle tematiche di automazione favorisce l’esigenza di elevate prestazioni a prezzi competitivi.

 

IoT, la leva per la fabbrica interconnessa

Il concetto di IoT si può identificare con una espressione: la fabbrica interconnessa. Si tratta di una rete di sistemi cyber-fisici, tra cui ovviamente quelli meccatronici, che dotati di potenza di calcolo, controllo e connettività comunicano tra di loro scambiando informazioni per migliorare l’efficacia e l’efficienza del processo produttivo. In questo contesto il sistema meccatronico diventa un oggetto collegato in rete e “sensore” esso stesso di dati che diventano informazioni.

IoT è la tecnologia abilitante che unitamente all’internet dei servizi e al cloud computing faciliterà il raggiungimento dell’obiettivo primario del progetto 4.0: aumentare competitività differenziandosi con l’innovazione tecnologica. Realizzare una rete industriale di cose vuol dire anche raccogliere dati, accumularli, trasferirli e analizzarli. Non esiste più il modello di piramide di automazione per cui secondo una logica top-down il sistema sovraordinato comanda cosa fare al livello controllo e campo, ma grazie all’elevato grado di interoperabilità tutti i dispositivi comunicano alla stessa maniera tra di loro e con il sistema gestionale fino al cloud. L’operatore stesso è parte della rete con cui scambia informazione in real-time, raccogliendo in modo granulare dati che servono per prendere scelte informate.

La comunicazione nell’ambiente IoT assume un ruolo cruciale. Essa deve fornire elevati standard di sicurezza ed integrazione orizzontale e verticale. La PC-based automation svolge un ruolo centrale nel paradigma della fabbrica interconnessa. La grande quantità di dati da gestire e la varietà delle tematiche indirizzerà all’adozione di una piattaforma di automazione integrata che incorpori in un solo SW e HW tutte le funzionalità necessarie per il funzionamento virtuoso della fabbrica intelligente. Il SW di automazione TwinCAT, inoltre, supporta la comunicazione con oltre 400 bus di campo diversi che sono gestiti dalla periferia decentrata modulare e comunica verso il mondo cloud mediante l’uso di protocolli standardizzati come MQTT, AMQP e OPC UA. In questo modo viene realizzata l’integrazione orizzontale e verticale di fabbrica, requisito fondamentale per ottenere l’interoperabilità nella fabbrica intelligente.

Analisi real-time

Conoscere lo stato della macchina online e offline, nonché effettuare le opportune analisi e intervenire in tecnica predittiva diviene un requisito indispensabile per prevenire le cause di guasto e, quindi, ottimizzare il processo evitando fermi impianto. A tale scopo, Beckhoff ha sviluppato TwinCAT Analytics, un modulo software che, utilizzato all’interno della piattaforma di automazione TwinCAT 3, consente di effettuare il data logging e l’analisi real-time dei dati di processo, che a seconda delle specifiche necessità possono essere gestiti in vario modo, anche mediante comunicazione IoT.

TwinCAT Analytics assicura che tutti i dati rilevanti di processo, per essere di pieno ausilio, vengano acquisiti e memorizzati in continuo, in tempo reale e in sincrono con il processo. A seconda delle esigenze, tali dati possano quindi essere resi disponibili in più modi: localmente nel controller, su un server nella rete aziendale, in una soluzione cloud dedicata oppure in un cloud pubblico.