Tecnologie Ipc-centric, edge, display Hmi e… benvenuti nella fabbrica targata Advantech

di Piero Macrì ♦︎ Tramite una strategia di co-creation, la multinazionale taiwanese ha portato nelle aziende solution ready packages mirate a specifici ambiti applicativi: dalla visualizzazione al controllo, passando per la comunicazione It-Ot integrata. Obiettivo: rendere disponibili le informazioni di processo su pannelli Hmi evoluti su tutte le stazioni di lavoro delle diverse linee di produzione e assemblaggio. Gli utilizzi nell’automotive, food & beverage, packaging, power & energy e pharma. Ne parliamo con Fabio Perna, product sales manager divisione IIoT

1.9 miliardi di dollari di fatturato, un valore di capitalizzazione che negli ultimi cinque anni è più che raddoppiato e ha ormai superato i 10 miliardi di dollari. La multinazionale taiwanese Advantech è leader globale di sistemi integrati IoT per l’automazione industriale ed è diventata un punto di riferimento per tutte le imprese che hanno intrapreso un percorso di trasformazione digitale. E’ il numero uno dei pc industriali, con un market share mondiale del 34% ed oltre 8 mila codici prodotto a catalogo, è una delle aziende più innovative in ambito IPC/Panel PC.

I vettori di crescita del nuovo decennio, come affermato dal ceo K.C. Liu, sono l’industrial IoT, l’intelligenza artificiale e il 5G, un mercato che Gartner valuta possa valere 450 miliardi dollari nel 2025. Dopo una crescita impetuosa in Asia e negli Stati Uniti ora punta all’Europa dove vanta già oltre 300 milioni di fatturato. In questi dieci anni il gigante asiatico ha messo a punto l’infrastruttura hardware e le piattaforme abilitanti l’Industria 4.0. Dai pc industriali all’edge, che rappresenta il crocevia delle informazioni tra lo shop floor e il cloud. Un’architettura sulla quale Advantech, attraverso una strategia di co-creation, ha coinvolto una serie di partner che sono oggi nella condizione di portare nelle aziende Solution Ready Packages mirate a specifici ambiti applicativi, di visualizzazione, di controllo e di comunicazione It-Ot integrata.







E’ la logica della produzione personalizzata che secondo i più attenti osservatori di mercato è destinata a caratterizzare l’evoluzione dell’Industria 4.0. «Il target della nostra divisione Industrial IoT – afferma Fabio Perna, product sales manager divisione IIoT – sono principalmente System Integrator e costruttori di macchine. Tecnologia industriale allo stato dell’arte e competenze di settore ci consentono di portare nelle aziende soluzioni avanzate in molteplici settori, come l’automotive, il food & beverage, il packaging, il power & energy e il farmaceutico». Obiettivo è portare innovazione nelle aziende semplificando il percorso di trasformazione industriale, mettendo a fattor comune tecnologie integrate IPC-centric per il controllo di processo e la visualizzazione operativa con pannelli Hmi di ultima generazione. Ecco quanto ci ha raccontato il manager di Advantech e alcuni tra i casi d’uso più significativi in ambiente automotive, F&B e Pharma che dimostrano come tecnologie edge possano oggi abilitare soluzioni di monitoraggio e manutenzione predittiva, controllo qualità e automazione di processo rendendo disponibili informazioni su display Hmi evoluti su tutte le stazioni di lavoro delle diverse linee di produzione e assemblaggio.

 

L’Edge come crocevia Ot-It

Fabio Perna, IIoT product sales manager Europe Advantech

L’edge è il cuore dell’Industrial IoT. E’ l’insieme di tecnologie alla base dell’efficientamento dello smart manufactuirng lungo tutta la catena del valore. Acquisizione dati dal campo, elaborazione e visualizzazione dei kpi di fabbrica e complementarietà con il cloud. L’edge è l’insieme di componenti che abilita l’integrazione Ot-It, l’elemento che consente di creare flussi di informazione coerenti con i differenti profili di responsabilità che esistono in un plant: dall’operatore di macchina al responsabile di produzione. Per Advantech il primo e più importante obiettivo è assicurare un miglioramento dell’Overall Equipment Effectiveness, l’indice di efficienza che misura disponibilità, prestazioni e qualità di una macchina, di un sistema o dell’intero impianto di produzione. «Per le aziende significa avere l’opportunità di ridurre i costi complessivi, incrementare qualità, efficienza, produttività e time to market – spiega Perna – Un concetto che può essere esteso a tutte quelle situazioni in cui si ricerca un’ottimizzazione dell’intero processo in cui è coinvolta la macchina».

 

La fabbrica plc centrica evolve verso il pc industriale

Macchina per il taglio di profili in acciaio in una fabbrica, Cantiere navale

Se le aziende vogliono incrementare l’Oee si deve essere capaci di mettere in campo tecnologie digital ready in grado di acquisire dati dal front end dell’automazione che, opportunamente trattati a livello edge e cloud, possano consentire a tutte le risorse produttive di esprimere il meglio in termini di disponibilità, prestazioni e qualità. Per centrare questi obiettivi è però necessario rivedere l’impianto tradizionale dell’automazione industriale e del controllo di processo. «Secondo dati di mercato il controllo macchina è ancora per un buon 60-65% appannaggio di sistemi plc, ma l’utilizzo del PC Industriale come controller rappresenta certamente un trend in crescita», afferma Perna. In buona sostanza significa confrontarsi con un brown field, l’eredità del passato, che deve ancora essere traghettato verso un’automazione Industry 4.0. Esistono enormi opportunità per la trasformazione dell’installato esistente, che sarà progressivamente adeguato passando da un controllo di processo plc centrico a uno basato su una logica di pc industriale e/o Panel PC integrato».

 

Hmi Spc-800, pulsanti fisici e touch screen all in one

I Panel PC della serie Spc-800, che fanno della combinazione schermo touch / pulsanti fisici la propria arma vincente

«Sebbene gli Hmi 100% touch screen rappresentino ad oggi un chiaro ed evidente trend di mercato, per alcune tipologie applicative l’utilità del pulsante fisico rimane imprescindibile, in quanto permette azioni molto rapide, precise e soprattutto sicure con feedback tattile istantaneo», commenta Perna. Sulla base di questo, Advantech ha recentemente lanciato sul mercato i Panel PC della serie Spc-800, che fanno della combinazione schermo touch / pulsanti fisici la propria arma vincente: due tipologie di interfaccia integrate per ottimizzare la sicurezza operativa e garantire al tempo stesso un’elaborazione efficiente. «Con la serie Spc-800 puntiamo a fornire un valore unico basato su flessibilità e versatilità. Il nuovo dispositivo supera i limiti dei panel pc tradizionali rendendo disponibile un’unità di espansione modulare che consente di configurare i pulsanti fisici in base alle necessità di utilizzo. Per sfruttare la scalabilità dell’unità di espansione è stata anche modificata la base del sistema con fori per semplificare il cablaggio. Insieme, tutte queste modifiche e innovazioni puntano ad aumentarne la comodità e la praticità di utilizzo».

 

Sistemi Hmi stand alone

La serie Spc-800 supera i limiti dei panel pc tradizionale rendendo disponibile un’unità di espansione modulare che consente di configurare i pulsanti fisici in base alle necessità di utilizzo. Per sfruttare la scalabilità dell’unità di espansione è stata anche modificata la base del sistema con fori per semplificare il cablaggio

L’evoluzione della tecnologia Hmi ha portato anche alla creazione di sistemi stand alone e non più a incasso. Questo offre tutta una serie di vantaggi. In primis più facilità di manutenzione e flessibilità di upgrade. «E’ una strada che abbiamo già imboccato da anni – racconta Perna – quella dei Panel PC Stand-Alone è una tendenza ormai inarrestabile, che porta con se vantaggi evidenti legati ad installazione, manutenzione, ergonomia, pulizia, evoluzione della soluzione nel tempo. I sistemi devono essere capaci di supportare tutta una serie di condizioni critiche ambientali. E’ evidente che un’installazione Stand-Alone in ambienti tipicamente gravosi dal punto di vista di temperatura, vibrazioni, polveri, umidità, ecc. richiede una protezione del Panel PC adeguata. Range esteso di temperatura operativa supportata, materiali costruttivi come alluminio, acciao inox, connettori di tipo M12 sono solo alcune delle caratteristiche che garantiscono una protezione IP che va da un minimo di 65 ad un massimo di 69K All-Around sulle nostre differenti famiglie Hmi realizzate per mercati verticali. Inoltre, l’assenza di silicio sugli SPC-800 elimina i rischi di contaminazione in diversi processi quali saldatura, incollaggio, verniciatura e wire bonding, assicurando il massimo livello di sicurezza soprattutto in ambito Automotive».

 

Use Case 1 – Panel Pc con funzioni di monitoraggio della linea di assemblaggio e manutenzione predittiva in ambito Automotive 

La storia è ambientata nel reparto produttivo di un’azienda italiana, in particolare il più grande system integrator che lavora con uno dei principali costruttori mondiali di autovetture. L’azienda aveva un’esigenza specifica: tutti i suoi operatori sulla linea di produzione devono essere in grado di collegare tutti i loro strumenti di lavoro, dall’avvitatore elettrico al lettore di codici a barre, oltre ai segnali in ingresso da altre macchine, in modo che gli ingegneri possano raccogliere dati in modo semplice e rapido. Un’altra condizione essenziale era che la soluzione proposta offrisse una visualizzazione grafica completa di tutti i processi produttivi in ogni fase del processo di assemblaggio. La fabbrica aveva un parco misto di macchine vecchie e nuove con protocolli già implementati da tempo. I responsabili dell’azienda cercavano la soluzione più efficace basata su hardware conforme ai requisiti dell’Industria 4.0, secondo i dettami del piano nazionale lanciato dal Ministero dello Sviluppo Economico per promuovere gli investimenti in innovazione, tecnologie e sviluppo di competenze. I sistemi 4.0 possono essere collegati fra loro con protocolli standard o proprietari, consentendo all’operatore di raccogliere un’ampia varietà di dati dalle macchine. L’operatore osserva i dati raccolti e analizza le prestazioni della linea di produzione per individuare possibili interventi di miglioramento dell’efficienza dell’intero processo. Inoltre, quando si implementano soluzioni Industria 4.0 in ambienti industriali, bisogna tenere conto delle condizioni gravose presenti sulle linee di produzione, in termini di temperature, sporcizia e altri fattori.

Nel nuovo progetto sono stati collegati moduli, strumenti e apparecchiature quali lettori di codici a barre, avvitatori elettronici, stampanti, contatori industriali, moduli di I/O remoti “pick-to-light” e ANDON per la visualizzazione del processo di assemblaggio. Erano inoltre necessari display doppi per offrire ai tecnici una migliore visualizzazione dei dati raccolti dalle diverse sezioni della linea di produzione. A questo scopo sono stati installati Panel PC di Advantech con touchscreen, utilizzabili sia con connessione cablata sia con WIFI. I computer di Advantech sono stati collegati al sistema MES della fabbrica. I dati raccolti possono essere sottoposti ad analisi approfondite, ad esempio analisi dei guasti, manutenzione predittiva ed efficienza degli impianti. Il dispositivo fornito da Advatench ha protezione IP66 sul frontale ed è specificamente progettato per operare in ambienti industriali gravosi.

Il Panel PC industriale TPC-2000 di Advantech è composto da due moduli: il “cervello” TPC-B200 con processore Intel Atom di ultima generazione, e il display touch LCD FPM-D18W-BE da 18,5 pollici. Il Panel PC è un dispositivo industriale in grado di raccogliere dati grazie all’ampia dotazione di connessioni. I Panel PC installati lungo tutta la linea di produzione mostrano le stesse informazioni a diversi operatori. I dati vengono poi trasferiti all’infrastruttura di rete nel back-end. Il protocollo TCP/IP invia i dati al cloud, protetto da un firewall interno. Il responsabile di ciascun team può visualizzare le informazioni su un grande schermo chiamato ANDON, solitamente montato sul soffitto della fabbrica.

Nel processo implementato, i dati vengono raccolti direttamente da diverse “fonti” presenti in fabbrica, ad esempio lettori di codici a barre, stampanti, bilance, I/O, avvitatori e misuratori di potenza. Per farlo vengono utilizzati diversi protocolli e interfacce come porte COM e USB, oltre ai protocolli già esistenti di vari fornitori. L’azienda cliente ha ricevuto e implementato una soluzione all-in-one grazie alla quale ha potuto ridurre i costi di integrazione e accorciare i tempi di produzione del 15% circa. È inoltre migliorata la qualità del prodotto, grazie ai dati raccolti lungo tutta la linea che hanno consentito all’azienda di analizzare più velocemente le prestazioni e apportare i correttivi necessari. Ad esempio, quando un operatore utilizza un avvitatore, il sistema rileva se la coppia utilizzata rientra nell’intervallo specificato. La velocità e semplicità di raccolta dei dati ha portato a un incremento della produttività. Infine, l’azienda ora è in grado di svolgere analisi più dettagliate e approfondite sui dati che vengono raccolti dalla linea di produzione e dal MES di fabbrica.


il “cervello” TPC-B200 con processore Intel® Atom di ultima generazione, e il display touch LCD FPM – D18W – BE da 18,5 pollici. Il Panel PC è un dispositivo industriale in grado di raccogliere dati grazie all’ampia dotazione di connessioni. I Panel PC installati lungo tutta la linea di produzione mostrano le stesse informazioni a diversi operatori. I dati vengono poi trasferiti all’infrastruttura di rete nel back-end. Il protocollo TCP/IP invia i dati al cloud, protetto da un firewall interno. Il responsabile
di ciascun team può visualizzare le informazioni su un grande schermo chiamato ANDON, solitamente montato sul soffitto della fabbrica

Use Case 2 – Monitoraggio e automazione della pesatura nei processi farmaceutici

União Química, uno dei principali produttori di farmaci del Brasile, era alla ricerca di un sistema automatico per l’acquisizione di dati per migliorare l’efficienza e la tracciabilità in produzione. L’azienda ha pensato di installare sistemi di monitoraggio del processo di pesatura delle materie prime per aumentare la sicurezza in produzione e, contemporaneamente, ridurre al minimo i rischi di cross-contaminazione. A questo scopo è stata scelta la soluzione Advantech costituita da un sistema interno per il monitoraggio del processo di pesatura e un sistema esterno per il monitoraggio ambientale della sala pesa. Per il sistema interno è stato scelto il Panel PC multitouch Ippc-5211WS di Advantech, che offre connettività Bluetooth, RS-232 ed Ethernet per le periferiche della postazione (cioè lettori di codici a barre, bilance e stampante). Per il sistema di monitoraggio esterno Advantech è stato invece installato il controller di automazione embedded Uno-2483G abbinato al monitor industriale Fpm-8151H. Il controller è stato scelto per il design compatto fanless, la potenza di calcolo (processori di quarta generazione Intel Core i7/i3/Celeron fino a 1,9GHz), la memoria integrata (4/8 GB Ddr3L Ram) e la ricca dotazione di interfacce per la connettività. Il display Fpm-8151H è un monitor Lcd Xga da 15″ con retroilluminazione a led. Il pannello frontale ha protezione IP65 con tenuta stagna a polvere e acqua e, come il modello Ippc-5211WS, ha una struttura in acciaio inox idonea per ambienti di camera bianca. Una volta integrata nella rete aziendale, la soluzione ha consentito il monitoraggio in tempo reale del processo e dell’ambiente di pesatura, migliorando la gestione dei tempi di ciclo in produzione e la tracciabilità della produzione stessa La soluzione mette a disposizione dati in tempo reale precisi e affidabili con cui i responsabili della fabbrica possono monitorare le condizioni della sala pesa senza accedere fisicamente al locale, eliminando così il rischio di cross-contaminazione.














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