Avete in produzione macchine che per i più vari motivi non possono essere interconnesse e integrate in un processo di digitalizzazione? Dovete acquisire dati che potrebbero permettervi di conoscere in modo automatico lo stato macchina ma non avete modo di convogliarli sulla rete aziendale e condividerli con sistemi Mes ed Erp? Non esiste un’arteria digitale dove far transitare le informazioni chiave per avere indicazioni precise sulla produttività di fabbrica? O ancora, volete evitare il processo di integrazione con le componenti di automazione industriale associate alle singole macchine? Nessuna paura, potete installare un bel by-pass digitale, un dispositivo che cortocircuita tutta la complessità di acquisizione dati dallo shop floor poiché li acquisisce direttamente dal quadro elettrico della macchina.
È su questa logica che funziona la soluzione Data Wizard proposta da Schneider Electric: un cabinet, messo in parallelo al quadro elettrico esistente, che trasforma i segnali elettrici in informazioni che possono essere visualizzate su display dedicato e condivise con applicazioni Mes, Erp o in cloud. Quali i vantaggi? Come dice Gianluca Meduri, field services manager di Schneider Electric, «Data Wizard offre pieno controllo dello stato macchina con l’obiettivo di aumentare l’indice di produttività di un impianto, di una linea di produzione e dell’intera fabbrica. Possiamo pensarlo come un vero jolly dell’Industria 4.0 in grado di “leggere” elettricamente gli asset di produzione, una soluzione per interconnettere le macchine in modo semplice, offrendo il controllo centralizzato degli stati macchina, la verifica e l’analisi dei tempi di fermo e delle performance di produzione».
Tre le versioni proposte: Plus, Prime e Ultra. Rispetto alla versione base il modello Prime permette la visualizzazione dei dati sia in locale sia in cloud e abilita lo sviluppo di applicazioni di realtà aumentata; la versione Ultra si differenzia invece per essere dotata di sensori wireless che consentono la raccolta di dati energetici e ambientali come temperatura e umidità. L’unico pre-requisito per l’implementazione del Data Wizard è la connettività a una rete ethernet aziendale, che diventa il nastro trasportatore delle informazioni, dal campo alle applicazioni aziendali. La versione base ha un costo decisamente accessibile e rientra nei prodotti che possono usufruire del credito d’imposta al 50% previsto dal Piano Transizione 4.0.
Data Wizard per un ambiente di produzione paperless
Molte delle soluzioni per la digitalizzazione dell’ambiente di produzione devono interagire con il front end dell’automazione di macchina. Con Data Wizard questo non è necessario perché le informazioni che vengono acquisite dal quadro elettrico sono di per sé sufficienti per avere piena visibilità sul processo produttivo. Si possono visualizzare su un display l’ordine e il lotto di produzione in esecuzione, lo stato macchina (run, stop, stand-by, alert), il numero di pezzi prodotti e gli eventuali scarti, i tempi di fermo macchina, mentre in una seconda schermata si può accedere alle causali del fermo.
«La soluzione permette di digitalizzare tutta una serie di processi e attività che in molte pmi manifatturiere sono ancora basate sullo scambio di documenti cartacei – spiega Meduri – In queste realtà l’operatore arriva spesso in produzione con un pezzo di carta con su scritto il numero di ordine da eseguire; imposta la macchina, la fa partire e poi segnala eventuali fermi macchina, sempre su documenti cartacei che a fine turno vengono consegnati in ufficio dove a un certo punto qualcuno inizia a inserire le informazioni da qualche parte. Ebbene, con Data Wizard tutto questo processo viene digitalizzato realizzando un ambiente basato su un’operatività paperless».
Lo stato macchina e l’indice di produttività per derivata elettrica
Data Wizard nasce con l’idea di integrare il processo produttivo al sistema informativo aziendale. «È questa la chiave di volta per riuscire ad acquisire un aumento della produttività – spiega Meduri – I dati macchina permettono di definire Kpi che vengono condivisi con sistemi Mes ed Erp, consentendo di aumentare le performance complessive di fabbrica. Secondo Meduri, l’utilizzo di soluzioni di questo tipo serve ad eliminare quelle inefficienze che ostacolano la competitività di gran parte delle pmi.
«Quello che introduce Data Wizard è uno strato software intermedio per digitalizzare la produzione in modo semplice e immediato. Non solo, molte volte la difficoltà di procedere alla trasformazione digitale, nasce dall’avere in casa un installato composto da macchine e linee di produzione chiuse, non interconnesse, che non possono essere integrate nei nuovi processi. In queste situazioni ci si rende conto che non esistono informazioni precise sui tempi e le causali dei fermi macchina e che non si riesce ad avere una buona visione dello stato di avanzamento della produzione. Diventa quindi prioritario riuscire a introdurre soluzioni che consentano il monitoraggio degli indici di performance degli asset produttivi con automatismi per la raccolta dati, la segnalazione in tempo reale degli eventi critici, la misurazione dei consumi energetici e la corretta allocazione dei costi. Detto così sembrerebbe una missione impossibile, difficilmente a portata di pmi ma con Data Wizard diventa del tutto fattibile poiché interconnette le macchine esistenti intercettando pochi ma significativi segnali all’interno dei quadri elettrici. In questo modo si generano informazioni che definiscono Kpi di produzione condivisibili a livello di sistema informativo».
Data Wizard come connettore tra il campo e l’IT
Da un punto di vista fisico Data Wizard si presenta come un cabinet al pari di un qualsiasi apparato elettrico mentre da un punto di vista logico è il connettore tra il campo e l’IT che svolge la funzione di acquisizione dati dal campo. Si collega al quadro elettrico esistente andando a leggere i segnali fisici che permettono di avere informazioni sullo stato macchina. «A differenza di altri approcci Industrial IoT non necessita di alcuna integrazione con la componente di automazione industriale del front end – afferma Meduri – È una tecnologia non invasiva, che non obbliga né a modificare la componente legacy né a utilizzare connettori e protocolli di comunicazione lato front end».
L’acquisizione di segnali elettrici può essere compiuta su una qualsiasi macchina, sensorizzata o meno: qualsiasi asset di produzione, vecchio e nuovo, non interconnesso o interconnesso può essere digitalizzato. Insomma, Data Wizard può essere descritto come è una sorta di by-pass per l’Industrial IoT in grado di alimentare informazioni sui processi produttivi in base allo stato elettrico della macchina.
Operatività operatore e automazione causali fermi macchina
«Con Data Wizard è possibile avere Kpi di produzione relativi a una singola macchina, alla linea di produzione o all’intero reparto in tempo reale – afferma Meduri – Il sistema dispone di un’interfaccia che permette di introdurre le causali dei fermi macchina e alla fine del turno è possibile capire quali sono stati i problemi e come eventualmente risolvere le criticità che si sono evidenziate. Il modello più evoluto, ultra, effettua anche la rilevazione e monitoraggio dei consumi energetici e di variabili ambientali come temperatura e umidità grazie a sensori wireless. Il punto di forza di questa soluzione è la sua flessibilità. Il modello base è il più semplice: legge segnali macchina che permettono una rappresentazione del suo stato funzionale, li aggrega e li condivide con l’It aziendale. Una nota e importante azienda farmaceutica lo utilizza, per esempio, per la supervisione della linea di confezionamento di prodotti solidi e liquidi. Il Data Wizard legge lo stato delle macchine che sono integrate in linea e fornisce il numero di pezzi prodotti e gli scarti. Le informazioni sono concentrate su un unico software che permette di rilevare l’Oee complessivo e, via Opc-Ua, possono essere trasferite a un Mes o a un Erp».
L’integrazione di macchine “aliene”
Data Wizard risolve uno dei problemi oggi più diffusi nelle pmi ovvero l’assoluta eterogeneità del parco macchine. Ci sono macchine interconnesse e automatizzate, altre di derivazione elettro-meccanica che sono dei completi alieni rispetto a qualsiasi processo digitale: non sono interconnesse e non possono partecipare attivamente al processo di digitalizzazione. Macchinari che, pur contribuendo attivamente alla produzione, non condividono propri dati con il resto dell’azienda. «Il modo più semplice per estrarre dati da questi apparati è il metodo Data Wizard – afferma Meduri – Non sei una macchina digitale? Nessuna importanza, posso rilevare il tuo stato analizzando i segnali dal quadro elettrico cui è collegata».
Insomma Data Wizard digitalizza il non digitalizzabile o, quanto meno, lo digitalizza nel modo più semplice possibile. È la logica del by-pass: non mi interfaccio con lo strato software dell’automazione industriale, plc o iPC vado direttamente alla fonte che mi aiuta a rilevare lo stato macchina: quella elettrica.
Da Mes ibrido a Mes full digital
Le aziende che hanno in casa un Mes vivono una situazione ibrida. Sono realtà dove solo le linee più recenti sono integrate digitalmente. Stato macchine e causali fermo devono spesso essere trasferite e acquisite con procedure manuali. «Certo, in questi casi è possibile ipotizzare un progetto di revamping – dice Meduri – ma nelle aziende di cui stiamo parlando non necessariamente esistono queste competenze. Occorrerebbe rivolgersi all’esterno. Con Data Wizard facciamo invece un discorso molto pragmatico. Cara azienda hai la tua componente produttiva digitalizzata nel Mes da cui sono escluse le macchine più vecchie? Nessun problema, quelle informazioni che servono per automatizzare il flusso di informazioni stato macchina le andiamo a prendere direttamente dal quadro elettrico. Insomma, Data Wizard può essere visto come il jolly per la digitalizzazione dell’ambiente produttivo».
Pochi dati essenziali per migliorare efficienza operativa
Monitorare la produzione. Data Wizard consente di capire come una macchina sta lavorando e per quanto tempo è stata attiva. «Se su un turno di 8 ore si prevede che la macchina funzioni per 7 ore ma alla fine ci si accorge che le ore reali di produzione sono 6, evidentemente c’è qualcosa che non va – dice Meduri – In questo caso l’analisi dei fermi produttivi aiuta a evidenziare i problemi e crea le condizioni per risolverli. Scopro, per esempio, che la macchina si è inceppata più volte, e di conseguenza posso apportare delle azioni migliorative affinché il tutto non si verifichi più. L’informazione precisa e puntuale del fermo macchina permette di andare ad alimentare i parametri per calcolare l’OEE ovvero il valore che dà la vera indicazione dell’efficienza produttiva e che permette di avere visibilità sui costi di produzione».
Con la versione Prime, il Data Wizard abilita applicazioni di realtà aumentata
La versione base è fornita di display dove vengono visualizzate le informazioni essenziali da cui ricavare Kpi relativi alla produttività. Nella versione Prime si introduce invece l’applicazione della realtà aumentata. «Un differenziale informativo non da poco, sia per l’operatore che per il manutentore – afferma Meduri – Posso interagire con la macchina aggiungendo informazioni altrimenti non visibili all’operatore o al manutentore usando un semplice tablet o smartphone e conoscerne in real time i vari stati e al tempo stesso reperire tutta documentazione della macchina».
Insomma, con la realtà aumentata il Data Wizard diventa un contenitore di informazioni che permette di implementare sequenze di utilizzo, accedere a video training per gli operatori che iniziano a usare per la prima volta la macchina oppure mettere a disposizione tutte le procedure che i manutentori devono seguire, ad esempio in caso di guasto. «Con Prime – dice Meduri – il Data Wizard diventa un vero abilitatore per sviluppare funzionalità supplementari che permettono all’operatore di accedere a servizi digitali a valore aggiunto».
Configurare il layout dei data wizard di una linea di produzione
La configurazione e il layout dipende in massima parte dalla complessità della linea. In caso di linee molto estese può essere necessario installare più data wizard così come nel caso in cui si abbia a che fare con una produzione che comprende più aree di lavoro. O ancora, se si devono monitorare più macchine tra loro vicine di piccole dimensioni i dati potranno convergere verso un unico data wizard mentre invece se si vuole digitalizzare ad esempio una pressa, o analoga big machine, molto probabilmente sarà necessario installare un data wizard dedicato. Come afferma Meduri, «Il numero di Data Wizard da installare varia in base al numero di asset da monitorare all’interno dell’ambiente di produzione e dal volume di dati che viene generato in funzione delle singole personalizzazioni».
(Ripubblicazione dell’articolo pubblicato il 10 aprile 2021)
