Come possono le aziende manifatturiere diventare “fabbriche adattive”, e cioè imprese in grado di adeguarsi alle richieste mutevoli del mercato, ai piccoli lotti, all’estrema customizzazione? Perché ciò si avveri è necessario che i costruttori di macchine automatiche dispongano di una piattaforma software integrata che consenta loro di gestire, in un unico ambiente di sviluppo e in modo grafico e intuitivo, ogni aspetto di un progetto di automazione: logica di controllo, azionamenti, comunicazione, visualizzazione, robot e altro. Le aziende end user, d’altro canto, devono avere nello shopfloor tecnologie abilitanti in grado di realizzare un cambio prodotto velocissimo.
Software e tecnologie sono nel portafoglio della multinazionale austriaca B&R (di Eggelsberg) che si occupa a livello globale di tecnologia dell’automazione e di controllo di processo. Da quattro anni è parte del colosso svizzero svedese Abb, e in Italia è operativa da tre decenni con una filiale che ha sede a Cesate (Milano) e che è guidata dal managing director Marzio Grattieri. B&R sarà presente agli Sps Italia Digital Days (dal 25 al 27 maggio) evento (quest’anno online) dedicato all’automazione digitale per l’industria, dove porterà importanti novità, tutte in direzione della “fabbrica adattiva”. Quanto al software, Automation Studio è stato arricchito di nuovi moduli funzionali, oggetti grafici pronti all’uso che svolgono le funzioni necessarie quando si sviluppa una macchina.
Quanto alle tecnologie abilitanti, ne saranno presentate due, nuovissime. Una è Acopos 6D, una soluzione di movimentazione intelligente a levitazione magnetica che consente percorsi indipendenti per le navette, e quindi lavorazioni diverse per i prodotti, che possono essere così customizzati. L’altra è Smart Camera, un sistema di visione che combina più funzioni in real-time permettendo l’identificazione e la misura di flussi più consistenti e veloci di prodotti. Ne abbiamo parlato con Nicoletta Ghironi, ingegnere e marketing & communication manager di B&R per il Sud Europa.
Nuovi moduli per automation studio
Si diceva del software Automation Studio. Come funziona? Utilizza la Tecnologia mapp che mette a disposizione dei programmatori una gamma di oggetti grafici che svolgono tutte le funzioni tipicamente necessarie quando si sviluppa una macchina. Tale sistema modulare e intuitivo consente ai progettisti di trascinare sullo schermo blocchetti grafici – testati e ottimizzati da B&R – e connetterli tra loro, costruendo intere applicazioni semplicemente combinando i diversi moduli funzionali, invece di scrivere migliaia di linee di codice per ogni applicazione. «Stiamo implementando sempre più moduli mapp – ha affermato la Ghironi -. Alcuni hanno funzioni di processo, ad esempio uno riguarda il controllo della temperatura; ma la maggior parte di loro ha un equivalente nell’hardware». Dunque per la stragrande maggioranza delle funzioni non occorre programmazione, se non per implementare funzioni di processo specifiche, vero e proprio know how di ciascun OEM. Per garantire poi un’estrema libertà al costruttore della macchina, B&R sta aprendo la sua piattaforma software per accogliere funzioni esterne, sviluppate anche in ambiti applicativi differenti dall’automazione. «Va sottolineato – ha continuato la Ghironi – che il programmatore in questo caso può utilizzare applicazioni scritte in ambiente operativo Linux e in qualunque linguaggio: ad esempio Java, Java Script o Python».
La customizzazione con Acopos 6d
1) Cos’è Acopos 6D
Si pensi ad una normale linea di produzione. Un bene passa sopra un nastro trasportatore che lo conduce via via a diverse postazioni, dove ottiene una serie di lavorazioni fino ad essere liberato come “prodotto finito”. La sequenza di attività è ben definita; se si intende realizzare un lotto diverso, va modificata. Si immagini invece Acopos 6D. Come si diceva, questo sistema si basa sulla levitazione magnetica. Al posto del nastro trasportatore c’è una base componibile di blocchi di 24 cm per 24 dove risiedono le bobine da eccitare per generare un flusso elettromagnetico, che costituiscono un vero e proprio motore lineare; sopra, “galleggiano” nell’aria delle navette dotate di magneti permanenti che, sottoposti alla forza elettromagnetica, si spostano e costituiscono la parte mobile de motore lineare. Queste hanno dimensioni diverse; possono trasportare carichi da 0,6 kg a 14 kg e raggiungere velocità fino a 2 metri al secondo. Possono muoversi liberamente nello spazio bidimensionale, oltre a ruotare e inclinarsi lungo tre assi e a levitare con un preciso controllo della quota. Combinati, questi movimenti consentono un controllo a sei gradi di libertà. La pianificazione del percorso viene calcolata individualmente per ogni navetta, permettendo un controllo del tutto indipendente. Dunque, si può fare in modo che un singolo prodotto si diriga verso alcune stazioni di lavorazione (ad esempio, stampigliatura, etichettatura) e non verso altre. Si ottiene così un alto livello di customizzazione.
2) Meno spazio occupato nello shopfloor
Acopos 6D permette di controllare fino a quattro navette per ogni segmento di motore, per una densità di lavorazione massima di quasi 70 prodotti per metro quadro. Questa combinazione di alta densità di navette e flessibilità illimitata del percorso rende le macchine e le linee sostanzialmente più piccole e compatte. Inoltre, alcune stazioni non sono più necessarie. «Si pensi a quelle per la pesatura – ha affermato la Ghironi -: il sistema ha sempre il controllo dei carichi che deve sostenere e muovere».
3) Un sistema sostenibile
Una delle caratteristiche più evidenti del sistema è la completa assenza di attrito. Ciò comporta che la manutenzione delle singole parti non è più necessaria. Inoltre si possono realizzare particolari condizioni di igiene, utili, ad esempio, nel settore farmaceutico o in quello alimentare. «Si può f inserire tra il piano è le navette un opportuno strato di acciaio inox e ottenere i massimi livelli di prenotazione, a quel punto è possibile dirigere i prodotti nelle camere bianche» – ha chiarito la Ghironi.
4) L’integrazione nell’ecosistema
Acopos 6D è del tutto integrato nell’ecosistema B&R. questo significa che le navette sono sincronizzate con precisione al microsecondo con robot, sistemi track, servo assi, sistemi di visione. Il percorso è pianificato grazie ad un unico controllore che gestisce ogni traiettoria singolarmente, ottimizzando la dinamica ed evitando così ogni possibile impatto. Dal momento peraltro che ad ogni navetta viene assegnato un ID univoco, il controllore è in grado di localizzarla immediatamente. Le navette si muovono con una precisione di 5 micron, «rendendo il sistema utile nel caso di assemblaggi fini e di lavorazioni complesse». Il software dedicato contempla peraltro funzioni di simulazione: in pratica, prima di realizzare concretamente il percorso è il movimento delle navette, se ne può riprodurre una versione virtuale, che consente di valutare ogni aspetto del funzionamento della macchina.
5) La “fabbrica adattiva”
Come si diceva, più che di customizzazione, in B&R si parla di “fabbrica adattiva”. Ma di cosa si tratta, esattamente? Si parte sempre dal principio, ormai assodato, che l’utente finale ricerca prodotti sempre più personalizzati, e che pertanto i paradigmi produttivi vanno ripensati. Secondo B&R è la fabbrica tutta che deve sapersi adeguare alle esigenze del mercato, ai piccoli lotti, alle richieste particolari. Per far ciò, occorrono tecnologie diverse da quelle finora presenti nello shopfloor. «E soprattutto – ha affermato la Ghironi – queste tecnologie devono essere integrate nella stessa Cpu, devono essere programmate nello stesso ambiente, avere la medesima interfaccia grafica; altrimenti è impossibile chiedere ad una macchina di realizzare cose diverse senza modificare la meccanica. Da un solo Pc devi amministrare la robotica, la visione, la simulazione e il track. Tutte queste cose devono costituire un mix abilitante per la fabbrica adattiva». Ne parleremo fra poco, in tema di Automation Studio.
La smart camera di B&R
Si accennava alla capacità della Smart Camera di combinare più funzioni di visione artificiale in real time. Ma di cosa parliamo? «Ad esempio, dell’identificazione delle forme dell’oggetto, della misura, della lettura dei caratteri, dei codici a barre e dei Qr code. Smart Camera, grazie alla sincronizzazione ad alta velocità anche con i sistemi di illuminazione, riesce ad acquisire sempre l’immagine definita, necessaria per estrarre il massimo delle informazioni sul prodotto» – ha affermato la Ghironi. Ed è molto efficiente e veloce. «L’identificazione avviene in termini di microsecondi, e questo è particolarmente importante nella manifattura, visto che ad esempio sui nastri trasportatori gli oggetti devono scorrere con celerità» – ha continuato la Ghironi. Si possono gestire le singole elaborazioni delle immagini sempre con una funzione mapp, sempre in Automation Studio, senza doversi interfacciare con altri software. Non ci c’è bisogno di spendere tempo in programmazione e non serve essere esperti di visione per realizzare le applicazioni. Grazie alla completa integrazione nel sistema B&R, bastano pochi minuti per impostare e sincronizzare anche compiti complessi come l’identificazione, il tracciamento e la misura di prodotti, anche in rapido movimento.
C’è un’ampia selezione di lenti. Sono disponibili vari obiettivi integrati e una variante di camera con attacco a C standard, per montare qualunque lente sia necessaria all’applicazione. il portfolio include una serie di illuminatori con una vasta gamma cromatica, sempre controllati dalla medesima CPU in modo integrato, funzioni software di elaborazione delle immagini e ina gamma di sensori ottici da 1,3 a 5,3 megapixel. Va sottolineato che in generale la visualizzazione è un punto focale nell’ecosistema tecnologico di B&R, così importante per garantire semplicità d’uso e interventi sicuri sulle macchine da parte dell’operatore e del manutentore. Interfacce operatore ergonomiche, che sfruttano quelle gestualità a cui siamo ormai tutti abituati con i dispositivi touch, sono ormai un fattore cruciale per ogni costruttore di macchina. Non a caso l’Hmi è il punto di accesso alla macchina stessa ed è l’elemento distintivo che permette di differenziarsi sul mercato. Le tecnologie Web-based come mappView consentono di ottenere informazioni rilevanti su ciò che succede in macchina attraverso schermate grafiche intuitive sui pannelli operatore oggi offerti da B&R in una vastissima gamma di dimensioni, fattori di forma, tecnologie touch, dotazione di tasti e chiavi, opzioni di montaggio, intelligenza e connettività a bordo e funzioni di controllo degli accessi.
Gli standard per la comunicazione industriale
Quanto alla comunicazione industriale, R&R adotta due standard particolari. Uno è l’Opc Ua, un protocollo di comunicazione machine to machine per l’automazione industriale sviluppato dalla OPC Foundation che consente libero scambio di informazioni tra dispositivi di qualsiasi produttore di automazione che adotti lo stesso standard. È aperto, e cioè disponibile gratuitamente e implementabile con licenza Gpl 2.0; offre funzionalità di sicurezza per autenticazione, autorizzazione, integrità e riservatezza; non è legato a un sistema operativo o a un linguaggio di programmazione. L’altro è il Tsn (Time Sensitive Network), che è quello che consente la sincronizzazione temporale e una pianificazione condivisa tra i componenti di rete. Svolge dunque un ruolo fondamentale per la convergenza di IT e OT.
Obiettivi di crescita di BR in italia
Da quando B&R è entrata nell’orbita di Abb, il raggiungimento degli obiettivi é offerto in maniera aggregata a livello di business area della multinazionale svizzera. In generale, ha chiarito la Ghironi, «per ora B&R mantiene larghi spazi di autonomia, ma va detto che l’integrazione con Abb comporta vantaggi reciproci, visto che entrambe le aziende hanno un Dna comune, largamente fondato sull’innovazione. Grazie a ciò la robotica Abb è stata integrata in maniera nativa nei nostri sistemi». Quanto agli obiettivi, «B&R ha sempre in mente le due cifre di crescita; l’anno scorso, anche se il target non è stato raggiunto, l’azienda ha chiuso molto bene. D’altra parte non abbiamo mai chiuso, nel corso della pandemia. I dati della prima parte dell’anno ci dicono che il 2021 andrà anche meglio».
Peraltro, ha reso noto la Ghironi, «B&R sta investendo nella costruzione di un secondo building a Cesate (città metropolitana di Milano), dove sarà operativa sia un’Academy per la formazione del nostro personale e dei clienti che un laboratorio, dove le aziende potranno realizzare veri e propri proof of concept». «Pensiamo inoltre di inaugurare presto una nuova filiale – ha continuato la Ghironi -: ne abbiamo già a Padova, a Bologna, a Brescia e a Torino; ne serve una che copra l’area del Centro Sud, dove ci attendiamo un grande sviluppo anche a seguito dell’importanza che il Pnrr conferisce al Meridione d’Italia». In Italia il personale B&R, a seguito dell’assunzione di 11 nuove risorse tra il 2020 e i primi mesi di quest’anno, eccederà quota cento. Nel mondo l’azienda ha oltre 3mila cinquecento dipendenti.
Gli Sps Italia Digital Days: tutte le opportunità per le imprese sulla piattaforma della fiera online
La tre giorni dei Digita Days (dal 25 al 27 maggio) presenta un menu molto ricco con 6 convegni e oltre 40 webinar su automazione avanzata, robotica meccatronica , digital&software, additive manufacturing. Saranno presentate le visioni strategiche e le soluzione che le pmi italiane posso usare per realizzare il proprio digital journey in chiave 4.0. I webinar vedranno la partecipazione di un parterre di aziende di primo piano nel settore della meccanica. Tra i relatori compaiono anche i Competence Center: dal Made 4.0 a Start 4.0, da Cim 4.0 a Bi-Rex. L’elenco completo dei partecipanti è qui. Tutti gli eventi sono disponibili online e le aziende interessate a seguirli possono registrarsi direttamente in piattaforma (il programma completo è qui).
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