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Verso la personalizzazione di massa

Verso la personalizzazione di massa

I consumatori sono ormai inclini a prediligere prodotti personalizzati, unici, e spesso sono disposti a pagarli di più. Assistiamo, ad esempio, al proliferare di cover per smartphone con immagine personalizzata. Anche se il loro costo arriva a essere 5 o 6 volte più alto di una cover standard, la richiesta è in costante aumento. Questo fenomeno apre uno scenario di opportunità davvero interessante per l’industria manifatturiera, a patto che il singolo ordine sia gestibile con costi e tempi da produzione di massa.

a cura del Gruppo Meccatronica di ANIE Automazione

Ottobre 2017

Il passaggio dalla riproduzione alla produzione specifica per il cliente è già una realtà in alcuni segmenti industriali come la stampa, il packaging e l’automotive. Nel caso della stampa il cambiamento è stato facilitato in gran parte dall’avvento della stampa digitale industriale, che ha eliminato la fase di pre-stampa e ha permesso lo sviluppo di macchine post-stampa altamente flessibili. Nell’industria dell’imballaggio è ormai possibile realizzare i (relativamente) pochi pezzi necessari per una campagna promozionale o il lancio di un nuovo prodotto, senza rivoluzionare i piani di produzione. Anche in ambito automobilistico è possibile costruire un veicolo customizzato senza sovrapprezzo per il cliente.
Qual è il fattore abilitante in questi tre casi esemplificativi? In una parola: integrazione.
Grazie alla progressiva digitalizzazione a ogni livello di fabbrica e alla presenza pervasiva delle tecnologie di automazione, è possibile soddisfare le recenti tendenze di acquisto. La reattività e la flessibilità dei processi produttivi consentono di ottenere oggetti personalizzati, con ritmi da produzione di massa, ma senza un corrispondente aumento del costo unitario. Questo si traduce in un vantaggio competitivo e in un margine allettante per l’industria manifatturiera di qualunque dimensione.
Nonostante la corsa per ottenere un valore aggiunto attraverso la personalizzazione del prodotto sia già iniziata, quello che in altri segmenti ancora manca è il livello di automatizzazione necessario a livello di linea e di stabilimento.
Ancora oggi le macchine devono essere fermate per cambiare formato o per attivare una diversa parte della macchina necessaria per le varianti di prodotto. Questi cambi formato incidono pesantemente sui tempi di produzione e vanificano in buona parte i vantaggi della produzione di massa.

Il punto cruciale della produzione “su misura”
I sistemi di trasporto costituiscono spesso il collo di bottiglia nel ciclo produttivo e devono quindi possedere doti di flessibilità, integrazione e manutenibilità al pari, se non più, delle altre parti in movimento.
Progettando il layout del sistema per ottimizzare il footprint della linea e programmando opportunamente le logiche di smistamento dei prodotti, è possibile variare velocità e accelerazione di ogni singolo pezzo anche in modo reattivo. Tenendo conto dei flussi di produzione si possono evitare gli ingorghi, come le collisioni dei prodotti tra loro e il travaso di liquidi. In questo modo si migliora la qualità finale del prodotto, si mantengono le linee pulite, si riducono gli scarti ed è possibile aumentare il throughput, anche con lotti di piccole dimensioni, fino al singolo prodotto. Questa si chiama personalizzazione di massa.
Negli anni si è passati da nastri trasportatori con trasmissioni meccaniche, ai servo assi con camme elettroniche. Ora è il momento di compiere un nuovo passo in avanti nei sistemi di trasporto con la tecnologia di movimentazione a carrelli indipendenti basata su motori a statore lineare lungo (long-stator linear motor).
Le soluzioni di trasporto lineare di nuova generazione permettono di realizzare linee compatte e flessibili, per la produzione efficiente di lotti di qualsiasi dimensione, anche unitaria. Se ben realizzati e integrati nel sistema di controllo delle linee, tali sistemi consentono di movimentare oggetti in produzione in maniera flessibile, veloce, precisa e programmabile, attuando comportamenti smart. A tutta salvaguardia della qualità del prodotto, del risparmio di materie prime, della pulizia e salute delle linee di produzione stesse.
Ad esempio, deve rendere possibile la movimentazione con profili di velocità e accelerazioni ottimali, tali da rendere i trasporti più veloci ma evitando collisioni e in modo da non travasare o agitare troppo i contenuti liquidi.
Facciamo un altro esempio: una linea di riempimento che prevede ugelli multipli di cui uno è temporaneamente guasto. Il sistema di trasporto e smistamento registra l’informazione e non posiziona nessun contenitore da riempire sotto l’ugello fuori servizio. A fine linea nessuna bottiglia vuota dovrà essere scartata.
Una corretta ingegnerizzazione dell’intero sistema di trasporto  deve permetterne l’impiego in ambienti industriali difficili, senza l’apporto di operatori specializzati e con interventi di gestione minimi. Deve offrire inoltre una diagnostica evoluta, oltre a modalità e tempi di manutenzione molto più agevoli rispetto ai sistemi di trasporto tradizionali.

Trasporto industriale intelligente: come funziona?
Il primario di questo motore a induzione è uno statore lineare, tipicamente di forma ovale, componibile combinando moduli curvi e rettilinei fino a formare il percorso di trasporto delle dimensioni desiderate, fino a lunghezze molto estese. All’interno dello statore troviamo le bobine di eccitazione. Sopra lo statore, solidale con esso, è posto un binario che serve da guida di scorrimento per i carrelli trasportatori.
Il secondario è costituito non da un solo oggetto, ma dai molteplici carrelli che scorrono lungo la guida posta sullo statore. Questi carrelli o navette sono dotati di magneti permanenti che li tengono in aderenza allo statore e che, in risposta al campo generato dallo statore, sviluppano a loro volta il campo indotto che dà poi vita alla forza propulsiva che muove i carrelli stessi.
Quindi, a differenza dei motori rotativi convenzionali, rotore e statore sono come “srotolati” lungo un percorso lineare e l’eccitazione delle bobine, distribuite su tutto il percorso di statore, viene controllata per muovere indipendentemente i carrelli che sono una evoluzione del rotore classico. Il feedback di posizione di ogni carrello è fornito da un array di sensori disposti lungo il binario.

Sistemi di trasporto a prova di Industria 4.0
Alla base della quarta rivoluzione industriale vi sono il desiderio e la necessità di raggiungere una produzione sostenibile secondo le evoluzioni del mercato globale.
Tale obiettivo si persegue rendendo la fabbrica più furba, impiegando sistemi più intelligenti e connessi, raccogliendo, aggregando e analizzando le informazioni per individuare le aree dove è più promettente intervenire per migliorare le prestazioni e ridurre i costi.
Dal punto di vista pratico, questo passa per un processo di digitalizzazione dell’informazione, che deve essere resa disponibile ovunque attraverso standard di comunicazione aperti, che mettano in connessione ogni tipo di operatore, ogni strumento e ogni servizio si renda utile per l’analisi e l’ottimizzazione.
Anche i sistemi di trasporto, presenti in quasi ogni linea manifatturiera, devono essere interconnessi al sistema fabbrica e fornire informazioni utili, per far si che si possa avere un quadro completo della produzione e si possano ottimizzare le prestazioni generali.
Il sistema di movimentazione a carrelli indipendenti deve essere un sistema cyber-fisico, connesso attraverso lo standard industriale real-time, perfettamente integrato nel sistema di controllo e programmato nello stesso ambiente di sviluppo software delle macchine, proprio come ogni altro asse presente in linea.
È facile dedurre come questo consenta, in ogni momento, di avere accesso ai dati legati al trasporto. Tali informazioni possono essere messe in relazione con i parametri delle altre componenti della linea, per attuare comportamenti intelligenti che riducono gli scarti, migliorano la qualità del prodotto e contribuiscono a massimizzare la produttività.

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