C’è un nuovo trend che, nel contesto dell’innovazione di fabbrica, riguarda le aziende che costruiscono impianti e macchine industriali: l’utilizzo di piattaforme intelligenti per monitorare lo shopfloor delle imprese clienti. Si pongono, cioè, come partner nell’ottimizzazione dei processi produttivi e nella gestione efficace di macchine e impianti; attività che vengono svolte da remoto, senza la necessità di inviare del personale. È un nuovo modello di generazione del valore; ed è, al contempo, un considerevole passo in avanti nel processo di servitizzazione.
Lo sa bene Gea Pem, la business unit “Pasta, Extrusion and Milling Technologies” del gruppo Gea – multinazionale tedesca da 5,2 miliardi di euro, guidata dal presidente del consiglio di amministrazione Stefan Klebert e leader mondiale nella progettazione e costruzione di tecnologia di processo alimentare. Gea Pem ha sede a Galliera Veneta (Padova) e si occupa di grandi impianti (fino a 6mila kg di prodotto all’ora) e si rivolge per lo più ai big player del Food & Beverage. Ecco, Gea Pem ha avviato un percorso d’innovazione importante con l’adozione di un’applicazione di IoT industriale in grado di raccogliere ed elaborare, grazie ad un dispositivo di elaborazione intelligente posto a bordo macchina, i dati provenienti dagli impianti delle aziende clienti.
In questo modo si possono offrire servizi evoluti: analisi efficienza e individuazione colli di bottiglia, ottimizzazione di processo, apertura di case di assistenza tecnica, manutenzione predittiva, con possibilità di richiedere in automatico i ricambi necessari ad eseguire un intervento futuro. Selezioni di dati possono essere inoltrati, per ulteriori analisi, su cloud. La soluzione si basa sulla piattaforma di IoT industriale Mat (Machine Analytics Tool), realizzata dalla scale-up 40Factory di Piacenza, con la quale Gea Pem ha stretto una partnership. Di tutto ciò abbiamo parlato con Massimo Lenti, chief engineering & innovation officer di Gea Food & Healthcare, e con il ceo e co-Founder di 40Factory, Camillo Ghelfi.
In che cosa consiste la soluzione IIoT in uso presso Gea Pem
1) Una soluzione Edge
Questo tipo di soluzione offre la possibilità di raccogliere dati da impianti già esistenti con anche già 10, 15 o 20 anni di anni alle spalle, non solo dai più recenti. In pratica, questi ultimi vengono dotati di funzionalità a nuovo valore aggiunto grazie all’inserimento della sensoristica. «È una soluzione Edge perché, alla fine, si tratta di un PC industriale che viene installato a bordo macchina; è un accessorio dove è implementata una piattaforma software per l’acquisizione di tutti i dati di cui dispone la macchina in maniera nativa; ma non solo questi: abbiamo aggiunto anche dispositivi di visione, ad esempio», afferma Ghelfi.
2) Tipologia dei dati raccolti ed elaborati
«Fondamentalmente, parliamo di tre categorie di dati: quelli basici di funzionamento, e quindi relativi al numero di giri, alla coppia e altro; quelli di processo, e quindi quelli concernenti la temperatura, la pressione e altre grandezze fisiche; e infine quelli diagnostici, pertinenti a segnali digitali o analogici vitali, che segnalano l’errore, il malfunzionamento» – afferma Ghelfi. Si possono, sulla scorta dell’elaborazione di tutti questi dati, realizzare degli indici di performance di produttività delle macchine, delle quantità di scarto, dei consumi energetici e delle materie prime; si può tenere sotto controllo la qualità del prodotto. Di tutto ciò, l’azienda cliente viene avvertita in tempo reale.
3) Dall’Edge al Cloud (ma non sempre)
La piattaforma, che è dotata di potenti algoritmi di machine learning AI- based, consente di elaborare, aggregare e riformulare i dati, sia in vista della diagnostica che dell’andamento del processo. Certo, l’edge ha la capacità di elaborare gigabyte di dati; ma lì dove l’Edge non è sufficiente, c’è la possibilità di trasferire informazioni su cloud che dispone di una ulteriore capacità computazionale. Comunque sia, il grande vantaggio dell’Edge è la sua capacità di collegare input di diverse generazioni e di differente natura sia in quei Paesi dove il Cloud non è operativo, sia nelle aziende che, per motivi di cyber security e confidenzialità, non intendono utilizzarlo.
4) Le principali funzioni
Innovation Officer di GEA Food & Healthcare
I principali vantaggi che si possono ottenere dall’utilizzo della soluzione Industrial IoT vanno dalla piena trasparenza circa il funzionamento di macchine e impianti e qualità dei processi produttivi all’analisi più dettagliata della propria sostenibilità economica ed ambientale. Quanto a quest’ultima, secondo Lenti «è un argomento che sfugge a parametri specifici, riveste un’importanza sempre crescente. Essa prende in considerazione non solo il consumo di energia elettrica, ma anche altri fattori come l’aria compressa, l’acqua e il carburante. Tuttavia, ciò che interessa realmente al cliente è il rapporto tra l’energia impiegata e la quantità di prodotto ottenuto. Questa valutazione però risulta estremamente complessa, così come il calcolo del rapporto tra l’uso delle materie prime e il prodotto finale. Nonostante ciò, la piattaforma Edge si fa carico di queste complessità: essa racchiude e integra dati diversi, focalizzandosi su una sostenibilità a 360 gradi che considera anche il ciclo di vita dell’impianto, garantendone un controllo costante, e gli eventuali fermi dello stabilimento, attraverso l’implementazione di manutenzione predittiva».
5) La diagnostica avanzata
La piattaforma integra anche una funzionalità per la diagnostica avanzata dei problemi, basata su telecamere di rete, che, connesse al pc edge, consentono di registrare il flusso video correlato ai dati telemetrici dell’impianto e ne consentono l’analisi a posteriori. Peraltro, secondo Lenti, «normalmente i sistemi di visione dispongono di un proprio software per analizzare i dati; invece, la nostra piattaforma Edge offre la possibilità di analizzare le informazioni provenienti da sorgenti diverse, e di fare tutto ciò in un unico ambiente».
6) I vantaggi per le aziende clienti
Secondo Lenti «il principale vantaggio è quello di disporre una visione organica dei propri asset. Le aziende clienti erano abituate ad una certa frammentazione; altre soluzioni di mercato, infatti, sono strutturate per risolvere questioni specifiche relative a questa o a quella macchina o linea o a quel settore; grazie a 40Factory la gestione degli asset è integrata, esattamente quella che richiede l’industria manifatturiera. Va detto che tutto ciò non vale solo per gli impianti Gea, ma anche per altri asset dei clienti – e ciò ha un grande valore, a mio avviso. Alla fine, è stato il taglio industriale di 40Factory l’elemento vincente nella scelta di Gea».
Che cos’è Mat?
Mat (Machine Analytics Tool) è una soluzione Industrial IoT rivolta a costruttori e utilizzatori di macchine e impianti di ogni settore. Grazie alle sue tecniche di Big Data Analytics e Artificial Intelligence, questa soluzione converte i dati grezzi emessi da macchine e impianti in informazioni; queste ultime possono rivelarsi fondamentali per prendere decisioni strategiche mirate a migliorare l’Oee (Overall Equipment Efficiency) degli impianti e altri principali indicatori di performance e manutenzione. In pratica, con Mat, gli utilizzatori di macchine e impianti possono contare su uno strumento Industry 4.0 che controlla ogni aspetto delle macchine collegate e della produzione, sia che si tratti di un processo continuo o discreto. Grazie a questa piattaforma, è possibile effettuare analisi di efficienza, monitorare i principali indicatori, analizzare le interruzioni e ridurre i tempi di fermo, verificare i consumi di energia e materie prime, gestire attività di manutenzione e dei ricambi, individuare anomalie tramite la rilevazione automatica e molto altro ancora.
«Mat consente di abbattere il time-to-market di messa in servizio di una soluzione IoT, con alta configurabilità di esigenze specifiche. Viene applicato su una moltitudine di impianti dalla verniciatura di scocche per auto alla produzione di pasta e snack. Si vuole offrire una soluzione che non riguardi solo la diagnostica, ma uno strumento digitale per risolvere i problemi» – afferma Ghelfi. Mat, infine, grazie alla sua architettura Multi-Cloud permette di scegliere la piattaforma di mercato per gestire la connettività delle macchine, l’archiviazione dei dati e la gestione degli utenti: ad esempio, Siemens MindSphere e Microsoft Azure per il Cloud. Ciò si traduce in massima sicurezza dei dati, che rimangono sotto il diretto controllo del Cliente.
La tecnologia Docker Container di Mat
Con Mat, gli utilizzatori di macchine e impianti possono contare su uno strumento Industry 4.0 che controlla ogni aspetto delle macchine collegate e della produzione
1) Cos’è la tecnologia Docker Container?
Questa tecnologia si riferisce a Docker, una piattaforma open-source che permette di creare e gestire i cosiddetti “container” applicativi. Un container Docker è un’unità di esecuzione leggera e isolata che include tutto il necessario per eseguire un’applicazione, tra cui il codice, le librerie e le dipendenze. In pratica, i container consentono di eseguire più istanze isolate di un’applicazione su un singolo dispositivo senza la necessità di creare macchine virtuali separate per ciascuna.
2) I vantaggi della tecnologia Docker Container
Docker Container è una tecnologia che consente di creare e gestire container applicativi leggeri e isolati. Questa tecnologia ha rivoluzionato l’implementazione e la distribuzione delle applicazioni, fornendo un ambiente consistente e portabile che facilita lo sviluppo, la distribuzione e la scalabilità delle applicazioni in diversi ambienti. Secondo Ghelfi, peraltro, «dal momento che si tratta di blocchi isolati e indipendenti che comunicano tra di loro grazie a protocolli standard, e dal momento che, in questo modo, il sistema è più facile sia da aggiornare che da scalare, questa tecnologia si sta espandendo nel mondo industriale essendo molto sicura e garantendo resilienza: siccome i container incapsulano pezzi di sistema in un ambiente virtuale, si creano tante barriere all’attività dell’attaccante, che può violare un elemento ma non può certo farlo con tutti».
Chi sono Gea e Gea Pem
1) Gea, quasi un secolo e mezzo di storia
Fondata nel lontano 1881, la società si specializza nella produzione di macchinari, impianti e tecnologie all’avanguardia, nonché nell’offerta di servizi completi. Come si diceva i principali settori di riferimento sono il food, il beverage e la farmaceutica, ma l’azienda è attiva anche nella chimica, nell’Oil & Gas, nel riscaldamento e nella refrigerazione e in altro. Con una presenza diffusa in ben 62 Paesi e con oltre 18.000 impiegati distribuiti in cinque divisioni, Gea ha riportato nel 2022 un Ebitda paria 712 milioni; 13,8% sulle revenue. L’order intake è attualmente pari a 5,6 miliardi. Gli impianti, i processi, i componenti e i servizi offerti da Gea sono progettati per migliorare l’efficienza e la sostenibilità dei sistemi di produzione su scala globale. Gea ha sede a Düsseldorf.
2) Gea Pem, la business unit focalizzata sui grandi impianti per l’alimentare
A fine di novembre 2017, Gea ha acquisito il Gruppo Pavan, un fornitore leader di tecnologia di estrusione e macinazione per la lavorazione di tutti i tipi di pasta fresca e secca, snack in pellet e cereali per la colazione. Sulla scorta di queste competenze è stata poi fondata la business unit Gea Pem (“Pasta, Extrusion and Milling Technologies”) che è una realtà italiana con sede a Galliera Veneta (Padova), e conta circa 400 dipendenti. È parte della divisione Food and Healthcare, presente in Germania, Italia e in Olanda (sedi principali), ma anche in Nord America e Asia.
3) La strategia di crescita di Gea
Secondo Lenti, «per Gea non si tratta solo di realizzare impianti, ma anche di fornire servizi ai clienti – e non solo quelli di assistenza tecnica. Noi facciamo tecnologie di processo e abbiamo bisogno di capire che cosa accade negli stabilimenti per ottimizzarli. Ora possiamo fare tutto ciò meglio, e possiamo offrirci come partner nella conduzione degli impianti e nella gestione delle macchine – e ciò a livello di performance e di avviamento, suggerendo miglioramenti e adattamenti. E possiamo far ciò senza andare di persona nello stabilimento, ma da remoto con la piattaforma, con sistemi di supervisione e acquisizione dei dati. Possiamo farlo con aziende clienti lontane, in tutto il mondo».
Chi è 40factory
Come si accennava, l’azienda è una scale-up high tech specializzata nelle soluzioni di Industrial IoT. La sede principale attualmente conta su un team di circa 20 persone. «Il nostro obiettivo principale è acquisire dati da macchine industriali e trasformarli in valore aggiunto per i costruttori e gli utilizzatori. Adottiamo un approccio end-to-end utilizzando una tecnologia che opera sia nel campo dell’edge computing che nel Cloud», dice Ghelfi. «Siamo nati nel 2018 nel settore dei costruttori di macchine e, negli anni, abbiamo realizzato più di 150 progetti digitali. Al momento, stiamo ricevendo il sostegno di alcuni investitori per la fase di scale-up», continua Ghelfi. Tra i settori di destinazione più importanti, il plastico, le macchine utensili, il farmaceutico, il tessile, il cartario, l’agroalimentare, il chimico, l’automotive, il ceramico e il food & beverage.
«Offriamo anche servizi consulenziali; ci occupiamo non solo degli aspetti tecnologici e delle piattaforme, ma anche di servizi di accompagnamento, supporto legale, consulenza aziendale e formazione. Il nostro obiettivo non è solo fornire lo strumento, ma anche le competenze per poterlo utilizzare al meglio. Nel complesso, il nostro modello di business è altamente efficiente e snello», termina Ghelfi.
