Lungo la strada che l’industria ha intrapreso per la transizione green e per la sostenibilità, c’è una tappa che le aziende dovrebbero sempre considerare: quella che consente di disporre di strumenti precisi di misurazione. Più le rilevazioni sono accurate, più si possono ottimizzare i processi, e più energia si può risparmiare. Non fa una piega. Lo sa bene Abb, la multinazionale svizzero-svedese dell’energia e dell’automazione, e in particolare la sua divisione “Measurements & Analytics”: ad Ossuccio, sul Lago di Como, questa dispone di uno stabilimento di importanza cruciale, lì dove si concentrano tutte le competenze Abb sui trasmettitori di pressione.
È proprio ad Ossuccio (250 dipendenti) si costruisce il cuore di questi misuratori: il sensore, o meglio il trasduttore, il componente in grado di trasformare una variabile fisica (la pressione) in un segnale elettrico (corrente o tensione). Questo va poi assemblato insieme ad altri elementi elettronici e meccanici (display, elettronica di comunicazione e housing) per realizzare il prodotto finito che prende il nome di trasmettitore, in quanto in grado di trasmettere ai sistemi di controllo di processo attraverso diversi protocolli di comunicazione le variabili misurate. Un’importante linea di assemblaggio è presente ad Ossuccio ed altre in altri stabilimenti della divisione. Industria Italiana ha di recente compiuto un “viaggio” all’interno dell’impianto comasco, centrale nelle politiche della multinazionale.
La produzione si realizza con un processo in cinque fasi, che contemplano la lavorazione meccanica, la costruzione del sensore, il riempimento del liquido di flusso, l’installazione della parte elettronica e la customizzazione. Una di queste è svolta interamente in camere bianche, e cioè spazi dove la contaminazione viene artificialmente contenuta.
La collaborazione con altre divisioni di Abb consente ad Ossuccio di disporre di un’elevata automazione e di diversi robot antropomorfi realizzati dalla multinazionale. Di fatto, tutte le attività a basso valore aggiunto sono svolte dalle macchine. È un processo continuo, che ora sta interessando la logistica.
Nel nostro “viaggio” abbiamo intervistato la direttrice della fabbrica di Ossuccio Mariafrancesca Madrigrano e il global product line manager pressure & temperature products Eugenio Volonterio.
La fabbrica sul lago al centro della strategia di Abb per gli strumenti di misurazione
1) Una storia che risale a oltre 80 anni fa
Nel 1936, a Milano, viene fondata una prima fabbrica per la realizzazione di apparecchi di misura e di controllo industriale, la Dott. Ing. Mario Tieghi & C. Tuttavia, nel corso della Seconda Guerra Mondiale, lo stabilimento viene raso al suolo da un bombardamento; perciò la Tieghi si trasferisce – con una previsione “temporanea” – a Lenno sul lago di Como, luogo senz’altro più sicuro, soprattutto per le famiglie dei lavoratori.
Nel 1951 si costruisce uno stabilimento più grande, e inizia la collaborazione con la George Kent Ltd, importante realtà europea nel settore della strumentazione. Nel 1960 questa società rileva il 51% dell’azienda italiana, e Franco Tieghi diventa amministratore delegato della Kent Tieghi Spa, che ha un fatturato considerevole per l’epoca: mezzo miliardo di lire; e che impiega 180 operai.
Il 1974 è l’anno della svolta: la società svizzera Brown Boveri assorbe il gruppo Kent. Tre anni più tardi, iniziano i lavori per un nuovo stabilimento ad Ossuccio, e nel 1980 il numero di occupati supera le 600 unità. Nel 1987, poi, nasce l’Abb, perché si realizza la fusione tra Brown Boveri e la svedese Asea. La nuova realtà consolida tre società dando vita alla Abb Kent-Taylor, specializzata nella strumentazione di processo. Nel 1989 l’introduzione del primo “trasmettitore intelligente” segna l’inizio dell’era digitale.
Dieci anni dopo, nel 1999, Abb acquisisce Elsag Bailey Hartmann & Brown, e riorganizza l’attività di produzione della strumentazione, dando origine alla ragione sociale Abb Instrumentation.
Nei primi anni Duemila anzitutto Abb avvia il processo di trasformazione verso l’automazione con la logica della produzione snella (Kaizen e Kaikaku); poi muta la ragione sociale di Abb Instrumentation prima in Abb Sace e poi in Abb Spa Measurement Products. Lenno diventa “Product responsible unit” quanto a misure di pressione. Alla fine della prima decade inizia l’era della produzione robotizzata con l’installazione della prima stazione automatizzata.
Nel secondo decennio automazioni e robot sono implementati nel flusso produttivo per incrementare la crescita. Tutte le attività si spostano da Lenno ad Ossuccio, che dal 2019 è l’unico sito Abb per la produzione di trasduttori di pressione. L’anno dopo viene inaugurato il Customer Experience Center, uno spazio per la co-creazione, e l’Open Innovation per conoscere le soluzioni di Abb con l’esperienza digitale.
2) La punta di diamante della divisione “Measurement & Analytics”
E ora? Ossuccio è parte della divisione “Measurement & Analytics”, che opera in 60 Paesi con 4.500 dipendenti e con 24 impianti produttivi; e che si occupa di semplificare l’attività di misurazione per i clienti industriali di Abb. La divisione fornisce un supporto completo, dalla pianificazione e messa in servizio, fino ai servizi per l’intero ciclo di vita per tutte le sue soluzioni di misura, tra cui: quelle di portata, pressione, temperatura, livello, spessore, planarità e tensione; nonché apparecchi per l’automazione delle valvole, e gli analizzatori di liquidi e gas. Come si accennava, il sensore, viene realizzato ad Ossuccio; ma il completamento del prodotto viene svolto sia in questo stabilimento che in altre sei unità di assemblaggio in Cina, India, Arabia Saudita, America (due) e Germania.
In pratica, «la fabbrica è un concentrato dell’esperienza e della tecnologia di Abb sulla misurazione della pressione, ed è responsabile in questo campo per tutto il mercato mondiale» – afferma Madrigrano. Infine, continua il percorso per la Smart Factory e l’industria 4.0 – basata sull’interfaccia visuale e uomo-macchina.
Il prodotto ed il suo componente core
1) Il trasduttore di pressione
In particolare, a Ossuccio si realizzano 150mila trasduttori di pressione all’anno. Alla base del funzionamento di questi sensori ci sono fenomeni fisici che corrispondono a due tecnologie: l’induttanza (proprietà dei circuiti elettrici tale per cui la variazione nel tempo della corrente che li attraversa induce una forza elettromotrice) e piezo-resistenza (la resistenza che un materiale oppone al passaggio di una corrente elettrica quando varia la resistività elettrica a seguito di una deformazione indotta da una sollecitazione esterna, come la pressione).
«Si possono misurare sia le pressioni assolute che quelle differenziali; inoltre, noi abbiamo nel top di gamma anche un prodotto multi-variabile, in grado di registrare non solo la pressione (differenziale e assoluta) ma anche la temperatura grazie ad un particolare algoritmo. Quest’ultimo componente è molto utilizzato negli Usa, soprattutto nel settore oil & gas. Il 35%-40% dei trasduttori è diretto ad altre fabbriche Abb, il resto al mercato», afferma Madrigrano.
2) Il prodotto finito
Si accennava ai misuratori, prodotti completi destinati ad operare nella linea produttiva.
Si producono anche accessori che sono detti “separatori”: la misura viene fisicamente effettuata in un luogo (ad esempio un’area pericolosa) distante anche una ventina di metri dallo strumento che registra il segnale, che viene idraulicamente trasmessa grazie ad un fluido che attraversa capillari in acciaio. Inoltre, è stato realizzato anche un separatore digitale, che registra il segnale da remoto, senza capillari.
3) Ossuccio esporta in tutto il mondo
«Il 90% della produzione è destinata all’export, che viene effettuato grazie alla rete di vendita della divisione» – afferma Madrigrano. L’export riguarda sia i trasduttori che i 70mila prodotti finiti realizzati a Ossuccio.
Quanto ai settori strategici di destinazione, sono l’oil & gas (che rappresenta il 30% del mercato di Ossuccio a livello globale), la chimica, il Power, la carta e il food. Quanto al Water, Abb dispone peraltro di speciali separatori remoti adeguati per il contatto con l’acqua.
In particolare, la gamma PxS100 è adatta per l’uso nei settori dell’acqua, delle acque reflue, dei metalli, delle miniere, della cellulosa e della carta, del cemento e dell’energia elettrica. Facile da configurare, la nuova gamma soddisfa i requisiti di routine per la misurazione della pressione e offre una serie di caratteristiche uniche tra cui i codici QR per un facile accesso alle istruzioni e ai consigli operativi online, una tecnologia resistente all’abrasione per proteggere il diaframma metallico ed estendere vita dello strumento e una tecnologia innovativa che offre una protezione contro l’idrogeno monoatomico chiamata H-shield.
4) La tracciabilità del prodotto
La tracciabilità dei materiali è stata sviluppata a Ossuccio negli anni Novanta, un decennio prima della media delle fabbriche dello stesso genere. A Ossuccio la tracciabilità assume un duplice significato: quella del prodotto finito, che consente di risalire ai componenti, e quella di processo, che permette di sapere dove un certo strumento è fisicamente collocato e in quale fase produttiva si trova.
«La tracciabilità è fondamentale: ad esempio nell’oil & gas è richiesto il certificato 3.1, che viene rilasciato direttamente dal produttore, e che ha lo scopo di attestare la conformità del materiale, sulla base dei test che vengono eseguiti da quest’ultimo sulla stessa colata e sullo stesso lotto del materiale utilizzato», spiega Madrigrano. Non stupisce, dunque, che il tracciamento inizi in fonderia, con l’individuazione della colata tramite un codice identificativo univoco, e poi con la successiva applicazione di un codice Qr che consente di seguire il componente in tutte le fasi produttive.
Ora si vuole rendere fruibili i dati derivanti dalla tracciabilità di prodotto a tutti i dipendenti coinvolti e in maniera diretta, grazie a dashboard disposte in più parti dell’impianto. «Peraltro, grazie a tutti questi dati a disposizione, e alla capacità di elaborarli, Ossuccio può lavorare molto sui trend, e quindi essere proattivo nella risoluzione delle problematiche», prosegue Madrigrano.
5) La possibilità di una comunicazione bidirezionale
I prodotti possono essere interconnessi con impianti di automazione e controllo grazie a protocolli di comunicazione digitale. «Questi ultimi li sceglie il cliente, anche nel contesto dei nuovi modelli wireless. I nostri strumenti possono essere dotati di protocolli di comunicazione wireless con autonomia di batterie; nell’oil & gas, ciò assume un rilievo particolare, perché gli impianti hanno dimensioni talora molto notevoli, e un collegamento fisico non è immaginabile». L’azienda cliente può decidere di collegare il dispositivo al Plc o ad una architettura più vasta. Infatti, Abb è leader mondiale nei Dcs (Distributed Control System), sistemi di controllo distribuito costituiti da diversi sottosistemi, tra cui quello di acquisizione e di elaborazione dei dati; sono in grado di scambiare autonomamente informazioni con il campo (processo o impianto) in architetture non centralizzate. Si pensi a Dcs Abb Ability System 800xA.
È possibile una comunicazione bidirezionale. «Ad esempio il Dcs una volta ricevuto i dati, li elabora, e può inviare un segnale specifico allo strumento, ad esempio quello di chiudere una valvola», sottolinea Madrigrano. Gli strumenti sono calibrati in base ad un campo di misura deciso dall’azienda cliente.
Gli strumenti di misurazione del prossimo futuro
Secondo il global product line manager pressure & temperature products in Abb Eugenio Volonterio, i nuovi strumenti punteranno sempre più ad incrociare i mega trend («in linea con la strategia e i valori di Abb») che stanno attraversando l’industria e la manifattura in particolare: la transizione green da una parte, e dall’altra la sostenibilità e l’economia circolare dall’altra. Come? «Quanto al green, è evidente che i nostri strumenti sono fondamentali per il controllo dei processi, e quindi possono servire per ottimizzarli, realizzando importanti risparmi energetici. Un esempio: si pensi ad un’industria alimentare che, per annientare qualsiasi carica batterica, riscalda i tubi ad una certa temperatura. Se le leggi e le normative specifiche per il comparto affermano (per ipotesi) che è necessario portare questi tubi a 70 gradi, per sicurezza l’industria li riscalderà a 75 gradi centigradi. Ma, disponendo di una strumentazione di controllo più precisa, più accurata, ed essendo in grado di installarla nella maniera più corretta, si potrebbe fissare l’aumento di temperatura a quota 72 gradi, con un forte risparmio energetico». Quanto alla sostenibilità e all’economia circolare, «si tratta di sviluppare nuovi prodotti in grado di massimizzare il riciclo delle parti, o capaci di una second life».
Le fasi produttive
La realizzazione sensore -trasduttore
L’ officina meccanica, realizza i componenti “core” del sensore induttivo; i macchinari garantiscono precisioni nanometriche, e possono operare, in completa autonomia per tutto il turno di lavoro.
Nelle camere bianche, cuore della fabbrica, il livello di automazione ha superato il 60% delle operazioni; in generale il livello tecnologico è elevato; sistemi automatici per microsaldatura laser, incollaggi e, continue fasi di test, garantiscono un livello qualitativo eccellente. L’ultima fase della realizzazione del trasduttore, si conclude nel reparto di caratterizzazione, dove, dopo il montaggio dell’elettronica, si effettuano dei particolari test in pressione ed in temperatura per verificare e validare la funzionalità del trasduttore, in termini di precisione e ripetibilità.
L’assemblaggio dello strumento completo
L’ assemblaggio finale, vede la realizzazione del prodotto finito. Da poche centinaia di varianti di prodotto trasduttore, possiamo arrivare a milioni di varianti, in grado di soddisfare tutte le richieste di mercato.
Il planning team, coadiuvato da un sistema di schedulazione automatico, garantisce l’ approntamento dello strumento sulla base della data di consegna, garantendo comunque un carico di produzione in linea con i target di efficienza aziendali. Tutte le fasi produttive possono essere monitorate in diretta, grazie a diversi monitor multimediali presenti in fabbrica.
La ricerca e sviluppo
Ad Ossuccio è presente anche un team di ricerca e sviluppo, responsabile a livello globale della progettazione di nuove soluzioni e di nuovi trasmettitori di pressione. Il team può contare sulla collaborazione con i diversi centri di ricerca globale di Abb, dove sono presenti laboratori di pura ricerca, in grado di individuare le soluzioni tecnologiche del futuro. Qui 15 ingegneri lavorano in sinergia con il team di ingegneria di fabbrica, e sono responsabili del miglioramento continuo dei prodotti, adottando le migliori soluzioni atte a migliorare le performance di prodotto, ma anche per rendere i processi produttivi più stabili e snelli. È un lavoro continuo, che vede coinvolte tutte le funzioni aziendali, non solo e soltanto per nuovi prodotti, ma anche e soprattutto per le continue migliorie suoi prodotti esistenti che si rendono sempre più necessarie per lo sviluppo di processi di costruzione sempre più all’avanguardia. Un processo di trasformazione, che vede sempre meno l’impiego di attività a basso valore aggiunto, e sempre più necessitano di tecnici specializzati di produzione .
L’automazione e la business intelligence
«Ovviamente, Ossuccio può contare sulla collaborazione della business area “Robotics & Discrete Automation”, che com’è noto combina le soluzioni di automazione e quelle di robotica. Per le une e le altre, Abb è ai primi posti nel mondo. Come si è visto tutte le fasi produttive sono state automatizzate. Abbiamo migliorato la produttività e l’efficienza, e c’è una continua spinta ad introdurre nuovi elementi di automazione, lì dove l’attività manuale non porta alcun valore aggiunto», dice Madrigrano. «Ora stiamo lavorando sulla logistica, con due camere robotizzate che realizzano l’assemblaggio dell’imballo primario».
Nello stabilimento di Ossuccio di Abb, l’ officina meccanica realizza i componenti “core” del sensore induttivo; i macchinari garantiscono precisioni nanometriche, e possono operare, in completa autonomia per tutto il turno di lavoro
Grazie agli sviluppi sull’analisi dei dati provenienti dallo shopfloor, Ossuccio è diretto verso il machine learning e verso la manutenzione predittiva. «Ci stiamo lavorando, con sistemi sviluppati in Power Bi», una piattaforma (Microsoft) unificata e scalabile per la business intelligence. «Gli operatori e l’ingegneria valutano i trend e decidono le azioni migliorative, valutando le efficienze». Peraltro, si sta lavorando per l’introduzione di un Mes vero e proprio, «dal momento che attualmente Ossuccio dispone di più sistemi di controllo assimilabili, sviluppati in 20 anni dalla fabbrica per l’aggregazione dei dati», conclude Madrigrano.
Infine, in linea con gli obiettivi di sostenibilità della multinazionale, ad Ossuccio si sta introducendo un Bms (Battery management system), un sistema di bilanciamento energetico che opererà in collegamento con i pannelli fotovoltaici, che saranno operativi nel 2023.
In sintesi, una fabbrica in continua evoluzione per garantire un prodotto più efficiente e più sostenibile, ed una produzione sempre più orientata all’ eccellenza e con l’obiettivo di azzerare le operazioni a basso valor aggiunto.
(Ripubblicazione dell’articolo pubblicato il 29 marzo 2023)
