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Stabilimenti di produzione verso la smart factory

Le risorse di produzione globali (smart factory) sono collegate orizzontalmente a unità che forniscono materiale di contenuto, componenti o simili e a unità prodotto. Le risorse di produzione globali (smart factory) sono collegate orizzontalmente a unità che forniscono materiale di contenuto, componenti o simili e a unità prodotto.

Molte aziende stanno già sfruttando i benefici della digitalizzazione e si affideranno alle smart factory nel futuro. In molti casi il budget necessario non è disponibile e la sostituzione completa delle macchine risulta dispendiosa. Per questo motivo le aziende vogliono tecnologie che permettano di aggiornare gradualmente vecchie e nuove macchine. Spesso questa trasformazione è più semplice del previsto.

di Stefan Selke

Maggio 2017

Le smart factory rispondono alla richiesta di cicli di produzione più brevi, alle crescenti pressioni sui costi e alla richiesta di prodotti sempre più personalizzati. La comunicazione machine-to-machine (M2M) attraverso interfacce standardizzate permette di raccogliere, analizzare e visualizzare dati in modo continuativo. È così possibile effettuare un monitoraggio in tempo reale delle stato della macchina e implementare soluzioni di manutenzione predittiva. Dobbiamo assicurarci che le smart factory abbiano il giusto livello di infrastruttura digitale per essere in grado di produrre ancora più velocemente e spendendo meno.

Dispositivi intelligenti dalla base, ovvero dalle macchine
Uno dei prerequisiti di base delle smart factory è che siano dotate di macchine in grado di fornire più informazioni possibili sullo stato della macchina e sui valori di produzione. I collegamenti tramite bus di campo raccolgono dati per componenti complessi quali PLC, servo e drive. Per semplici sensori, interruttori, pulsanti e altre utenze in campo sono disponibili sistemi di cablaggio intelligente come SmartWire-DT di Eaton. Le macchine di nuova generazione sono generalmente basate su un design modulare e funzionano con sistemi ciberfisici (CPS). Questi svolgono tutte le mansioni legate alla raccolta e all’elaborazione di dati in modo indipendente, occupandosi nello stesso tempo dell’esecuzione degli stadi del processo. Non è più necessario inviare ogni singola informazione a un PLC di livello superiore. Ogni singolo CPS è in grado di operare autonomamente, indipendentemente dalla macchina nella sua totalità. Il centro di controllo della Smart Factory è, infatti, in grado di supervisionare i sottoprocessi separatamente.

Comunicazioni aperte per lo scambio dei dati
La smart factory consente comunicazioni aperte che permetteranno a chiunque di comunicare con facilità, indipendentemente dal luogo in cui si trova la macchina. Tutti i sottoprocessi delle macchine e i singoli CPS parlano la stessa lingua. Ciò vale per tutti i partecipanti della comunicazione: machine-to-machine (M2M), machine-to-factory e machine-to-cloud (M2Factory, M2Cloud). Questo non solo riduce il tempo necessario per il set up e per la sostituzione dei dispositivi, ma semplifica le interfacce di comunicazione tra i componenti hardware e software coinvolti. Lo standard OPC Unified Architecture (OPC UA), appartenente alla OPC Foundation, si è in pratica affermato come standard moderno per lo scambio sicuro e affidabile di dati in ambito industriale indipendente dalla piattaforma e dal costruttore coinvolti.

Lancio della manutenzione predittiva
Una volta stabilito un flusso continuo dei dati tra i diversi livelli di comunicazione, il passo successivo è effettuare un’analisi delle informazioni raccolte. La produzione intelligente, ad esempio, può fornire tutta una serie di informazioni aggiuntive su prodotti, fabbriche connesse, catena di approvvigionamento e distribuzione. I dati ottenuti, o “Big Data”, possono essere ulteriormente analizzati attraverso le nuove tecnologie per porre le basi per la gestione di smart factory. Il cloud permette di memorizzare big data per periodi di tempo più lunghi rendendo i dati accessibili a terze parti come partner e data analyst.

Comunicazione sicura sul Cloud
Un adeguato approccio alla sicurezza informatica, dal componente di automazione al cloud, unito ai più alti livelli di sicurezza per il cloud data center, minimizzano il numero di potenziali punti deboli e forniscono le basi per una piattaforma affidabile. Eaton e il suo partner T-Systems offrono ai costruttori di macchine e sistemi una comunicazione end-to-end sicura. I dati vengono raccolti da tutti i componenti della macchina attraverso diversi sistemi di connessione ed esportati verso dispositivi per il controllo e la visualizzazione utilizzando OPC-UA. A questo punto il trasferimento di dati al cloud avviene attraverso reti locali sicure (tramite comunicazione mobile nel caso di macchine distribuite) utilizzando reti T-Systems o T-Mobile. I dati sono memorizzati in data center ad alta sicurezza da specialisti della T-Systems. Solo poche grandi aziende possono garantire un livello di sicurezza a questi livelli per i propri dati.

Pronti per IoT con il retrofitting
Sebbene le smart factory utilizzino tecnologia all’avanguardia, non è necessario partire da zero. In molti casi, l’ammodernamento di una fabbrica in chiave IoT è conveniente anche se effettuato gradualmente. Se questo comporta la sostituzione del PLC, effettuare tale aggiornamento potrebbe non risultare conveniente. In molti casi è sufficiente aggiungere al sistema una semplice unità di visualizzazione che comunichi con la macchina fungendo da interfaccia cloud.
Gli HMI/PLC della serie XV di Eaton offrono una soluzione economica per ottenere questo risultato. Essi consentono infatti il collegamento semplice di diverse interfacce alla macchina. Tali dispositivi integrano gli standard Ethernet, USB (host e device), RS232, RS485 e CAN. È prevista inoltre un’opzione per la loro connessione al sistema di cablaggio intelligente SmartWire-DT. Oltretutto, gli XV300 offrono una tecnologia multitouch capacitiva con una precisa gestione delle gesture. In questo modo è possibile trasferire le abitudini di utilizzo instauratesi usando smartphone e tablet nella vita quotidiana, direttamente all’interfaccia uomo/macchina.
La versione 10 del software di visualizzazione Galileo è compatibile con i PLC più diffusi grazie a esaustivi protocolli di comunicazione integrati. I PLC utilizzano gli standard di programmazione internazionali CoDeSys e IEC61131. La semplice configurazione dell’interfaccia su Galileo e OPC-UA permettono anche alle macchine meno moderne di essere integrate in una smart factory in modo veloce ed economico. Gli operatori dell’impianto di produzione possono quindi usufruire dei vantaggi di una smart factory senza la necessità di sostituire le macchine.

(Stefan Selke è Machine Building Segment Marketing Manager EMEA presso Eaton).

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