Più di mezzo miliardo di euro, la spesa sostenuta negli ultimi anni da Rittal, società del gruppo Friedhelm Loh, per le nuove linee automatizzate e digitalizzate capaci di produrre la X Generation, e cioè gli armadi per quadri di comando VX25, gli armadietti compatti AX e i contenitori di piccole dimensioni KX. Il sistema è stato realizzato avendo in mente tre obiettivi: maggiore raccolta di dati, minori costi di assemblaggio e minore complessità, con drastica riduzione dei codici. Grazie alla piattaforma di progettazione 3D sviluppata da Eplan – società tecnologica del gruppo – è possibile realizzare il digital twin dei prodotti, e quindi l’intelligente configurazione della componentistica all’interno di essi. Attraverso l’interfaccia IoT è possibile interconnettere chiller e condizionatori, risparmiando fino al 75% della spesa energetica. Inoltre, con i codici QR è possibile tracciare ogni tipo di componente utilizzato. L’armadio VX25 ha poi un profilo speciale che aumenta lo spazio di installazione e di conseguenza l’efficienza della progettazione e dell’assemblaggio; ma anche la flessibilità nell’ambiente lavorativo e le opzioni di ampliamento. Ne ha parlato, al convegno “Quadro elettrico 4.0 – La digitalizzazione per i costruttori di macchine” organizzato alcuni giorni fa a Pioltello da Rittal e da Eplan, Stefano Azzimonti, technical marketing manager della filiale italiana di Rittal.
La X Generation di Rittal: armadi per quadri di comando, armadietti compatti e piccoli contenitori al passo con la digitalizzazione e studiati in vista di tre obiettivi: più dati, minori costi di assemblaggio e minore complessità
Secondo Azzimonti, Rittal ha investito oltre 500 milioni di euro per realizzare fabbriche adatte alla produzione automatizzata e digitalizzata e quindi «per venire incontro alle nuove esigenze del mercato». Tra i prodotti di Rittal, quelli definiti dall’appellativo di X haigGeneration costituiscono, anche grazie alla digitalizzazione, il superamento di versioni di successo ma non più aggiornate ai tempi e, secondo l’azienda, conferiscono a costruttori di quadri e apparecchiature elettriche un valore aggiunto grazie a caratteristiche di efficienza. Si chiamano AX, KX e VX25, e saranno a breve descritti. Sempre per Azzimonti, tre motivi hanno spinto l’azienda alla realizzazione dei prodotti X Generation: anzitutto, la volontà di ottenere e vagliare dati di qualità, per semplificare i progetti, per l’efficienza della configurazione e per risparmiare tempo nella progettazione; ma soprattutto, per dar vita al digital twin dei prodotti. È un argomento che affronteremo tra poco. La qualità dei dati dipende da come sono raccolti e da come sono esaminati. In secondo luogo si voleva ottenere la riduzione dei costi di assemblaggio: gli obiettivi, dunque, erano l’ottimizzazione dell’accessibilità ai prodotti, un maggior comfort nell’installazione e una maggiore sicurezza. Infine, si voleva ridurre la complessità, con prodotti semplificati, con più soluzioni di montaggio, con la riduzione (del 40%) dei codici, con l’incremento dello spazio utile e con soluzioni operative in più settori industriali. Ma prima di spiegare le caratteristiche dei nuovi modelli e il processo di digitalizzazione che li ha investiti, conviene spiegare cosa produce l’azienda.
Il quadro elettrico è una parte dell’impianto che ha la funzione di alimentare una o più utenze connesse, o di scollegarle in caso di guasto o manutenzione. Se ne trovano, di plastica, in ogni abitazione; quelli industriali sono spesso assai più complessi e sono per lo più di metallo. La questione dei quadri è già stata affrontata in questo articolo di Industria Italiana, da cui riprendiamo qualche passaggio per chiarire alcuni concetti generali. Alcuni quadri sono detti “principali”, e sono divisi in aree (celle) che consentono un intervento settoriale relativo ad una zona specifica; altri sono detti “secondari”, e fronteggiano carichi meno consistenti. Altri sono disegnati per gestire l’automazione industriale. Sono detti “quadri di comando” e sono dotati di strumentazioni di regolazione e di controllo, di contattori (dispositivi meccanici di manovra, generalmente previsti per un numero elevato di operazioni, ad azionamento non manuale, capaci di stabilire, sopportare ed interrompere correnti in condizioni di sovraccarico) e di interruttori di protezione dei motori. I quadri possono essere ad altissima (superiore a 150 kV), alta (tra i 30 e i 150 kV), media (tra 1 e 30 kV) e bassa (inferiore a 1 kV) tensione. Rittal, fra i suoi prodotti, annovera diversi armadi per quadri di comando. Contenitori di piccole dimensioni, armadietti compatti, sistemi di armadi per IT (quelli che offrono un ambiente protetto per le tecnologie server, con sistemi intelligenti di climatizzazione, distribuzione di corrente e sicurezza), armadi Pc (con alloggiamento sicuro di tutti i componenti: monitor, pc, tastiera e altro) e industrial workstation (sistema modulare per creare postazioni di lavoro professionali e dal design moderno per ambienti industriali), contenitori di comando, soluzioni modulari di armadi in acciaio inox per gli ambienti di produzione nel settore alimentare e altro.
La progettazione in 3D degli armadi elettrici
La questione dell’innesto della digitalizzazione nella realizzazione degli armadi elettrici si comprende meglio se pensiamo alla loro progettazione. Gli armadi hanno un loro potenziale contenuto di hardware e di cavi, che occupa spazio e che è sempre stato sistemato nei contenitori secondo una procedura artigianale. È invece evidente che una gestione intelligente degli ingombri si traduce in consistenti risparmi di tempo e di soldi. Ora, Rittal è la società più grande del Friedhelm Loh Group e del gruppo fa parte anche Eplan Software & Service. Non è affatto un caso che le due società tengano eventi comuni, i Rittal & Eplan Day. Dispongono peraltro, a Pioltello, di una sede comune inaugurata il 17 maggio. Sempre più l’unione sinergica delle due aziende ha aumentato la loro proposta di valore sul mercato. In particolare, Eplan ha realizzato piattaforme software innovative per progettare con precisione armadi elettrici di comando. Tecnicamente, si dice “ambiente di progettazione unificato per ingegneria elettrica, fluidica, di processo e assemblaggio dell’armadio in 3D”. È un sistema che consente di definire le caratteristiche del fissaggio, degli ingombri meccanici, dei componenti da inserire, delle lavorazioni da fare sull’armadio e anche il tipo di climatizzazione più adatto.
E poi la costruzione di un quadro elettrico può rivelarsi una sfida nella gestione delle consegne nei tempi stabiliti, nel rispetto delle certificazioni necessarie e più in generale nell’intero assemblaggio di un prodotto che risulti competitivo in termini di risparmio energetico e qualità della componentistica. Disporre di un digital twin del prodotto, cioè, può rivelarsi utile in tutta la catena del valore aggiunto, anche in termini di lavorazioni, cablaggio e service post vendita. Tornando alla fase di progettazione, grazie al modello 3D, il disegno può essere modificato in ogni momento: se si sostituisce un componente, il sistema riprogetta in automatico. Uno dei grandi vantaggi, infine, è che questo metodo lascia meno spazio all’errore umano; non è poco, se si pensa che si tratta di inserire molteplici apparati in uno spazio spesso davvero ridotto.
Risparmio energetico con l’IoT
Con la connettività, ha affermato Azzimonti, si è ottenuto un risparmio energetico fino al 75%. C’entra con l’IoT, ma prima occorre un chiarimento: quello della spesa energetica non è un tema secondario. Gli armadi elettrici contengono hardware che consuma e che si surriscalda: occorre raffreddarlo con continuità. Per farlo nella maniera più conveniente, vanno analizzati i dati provenienti dalla fonte. Il problema da risolvere era appunto questo: gran parte delle informazioni venivano disperse, limitando l’attuazione di una risposta adeguata in termini di climatizzazione.
Ora non è più così: secondo l’azienda, grazie ai condizionatori e ai chiller della gamma Blue e+ è possibile memorizzare una molteplicità di valori e dati di misura, tra cui le temperature all’interno e all’esterno dell’armadio, le temperature dell’evaporatore e del condensatore ed eventualmente altri dati misurati dai sensori aggiuntivi posizionati all’interno dell’armadio, come le informazioni di carico, i messaggi di sistema e la parametrizzazione corrente. L’analisi dei dati viene effettuata ad un livello superiore tramite un’interfaccia IoT che consente, peraltro, di impostare parametri e configurare dispositivi. Quanto ai Chiller Blue e+, secondo l’azienda sono disponibili in tre classi di potenza (modulante da 20 a 100%) con capacità frigorifera di 2.5, 4 e 6 kW, sono utilizzabili con la massima flessibilità in ambienti con temperature comprese tra -5 °C e +50 °C. Un pannello di comando con display touch screen fornisce tutti i messaggi in chiaro. L’App Blue e +, già in uso per i condizionatori Blue e+, comunica con gli apparecchi via NFC ed è idonea anche per i chiller. Quanto ai condizionatori da parete Blue e+, includono anche un condensatore con trattamento superficiale alle nanotecnologie, un dispositivo elettronico integrato per l’evaporazione della condensa e il materiale di fissaggio. Sono facilmente impiegati in tutto il mondo grazie al multi-voltaggio.
L’armadio VX25
I VX25 sono armadi di grandi dimensioni, presentati per la prima volta alla fiera di Hannover dell’anno scorso. L’azienda rende noto che «per realizzare il nuovo profilo del telaio del VX25, Rittal ha investito in nuovi impianti di produzione all’avanguardia. Nuove linee completamente automatiche in serie funzionanti con un totale di 31 robot di saldatura destinati a produrre in massimo regime di qualità, precisione e stabilità. Il risultato è che il profilo, con reticolo di fissaggio a passo continuo di 25 mm, a parità di peso è più stabile del suo predecessore TS 8».
Il profilo è particolarmente importante, perché determina lo spazio di installazione, e quindi l’efficienza della progettazione e dell’assemblaggio; ma anche, sempre secondo l’azienda, la flessibilità nell’ambiente lavorativo e le opzioni di ampliamento. Secondo Azzimonti, l’armadio è «accessibile da quattro lati, e presenta una caricabilità di una tonnellata e mezzo». Qualche nota tecnica: dispone di un passo meccanico con interasse da 25 mm su ogni lato e di dadi a gabbia da 8 mm per i carichi pesanti. Grande rilievo si conferisce alla caricabilità e accessibilità del fondo: il basamento è ampio e stabile, è sicuro e si fissa con facilità allo zoccolo; gli interassi di fissaggio a pavimento sono uguali a quelli del modello precedente, il TS 8. Secondo l’azienda l’armadio VX25 rappresenta un grande salto evolutivo, essendo compatibile con industria 4.0. È nato dal dialogo con la clientela a seguito di una ricerca effettuata per individuare difetti e possibili miglioramenti del modello precedente; sono emersi 150 requisiti specifici per la realizzazione del nuovo prodotto, che ha peraltro dato vita ad oltre 25 brevetti registrati. Secondo Azzimonti, in una comparazione con articoli simili della concorrenza, il VX25 è vincente, se non altro perché occorre meno tempo per ad effettuare operazioni come l’inversione della porta, lo smontaggio e il montaggio della piastra e della parete laterale, e altre.
I modelli AX e KX
Si diceva che Rittal ha ripensato le nuove gamme allineandole ai dettami del 4.0. Esempi di questo passaggio sono i nuovi armadietti compatti AX (disponibili con profondità comprese tra 210 mm e 400 mm e con dimensioni massime di 1000 mm x 1400 mm) e i contenitori di piccole dimensioni KX (a partire da 150 mm x 150 mm x 80 mm fino a 800 mm x 400 mm x 120 mm). Secondo l’azienda questi prodotti sono perfettamente integrati nei processi digitali e «non solo offrono un’installazione più semplice e veloce, ma anche maggiore flessibilità e sicurezza» rispetto ai predecessori, AE, CM, KL, EB e BG. Insomma, rappresentano «la trasformazione digitale di prodotti standardizzati che Rittal realizza da oltre 50 anni» e di cui si possono reperire 35 milioni di esemplari in giro per il mondo. Si volevano raggiungere tre obiettivi: il risparmio del 30% del tempo di montaggio; la possibilità di risolvere il 30% in più di problemi tecnici emergenti; l’aumento del 30% di varianti tecnologiche quali le cerniere, i sistemi di chiusura, le flange di ingresso cavi, e altro. Secondo l’azienda sono stati raggiunti totalmente. Peraltro, la struttura modulare dei nuovi prodotti è dotata di aperture ottimizzate e piastre passacavi maggiorate in grado di assicurare mediamente fino a un terzo di spazio in più per i cavi.
Quanto alla cassetta AX, ha una porta munita di listelli pre-forati compatibili con il sistema VX25, presenta maggior spazio di installazione. Il sistema di chiusura è caratterizzato da nuove maniglie comfort. In genere, si può dire che abbia una maggiore capacità di carico, rispetto a precedenti versioni. Quanto al contenitore KX, presenta un maggior spazio utile frontale grazie all’eliminazione dei punti di fissaggio negli angoli; il montaggio dei componenti interni è facilitato, il coperchio, dotato di una chiusura a levetta, si chiude in modo più veloce e sicuro. Sia AX che KX sono prodotti nello stabilimento di Haiger, in Germania, dove sono state realizzate linee molto moderne. Tutta la produzione è altamente automatizzata, consentendo l’evasione degli ordini senza interruzioni. La digitalizzazione è legata anche al fatto che ogni parte che compone AX e KX è tracciata con un codice QR (quello a barre bidimensionale, a matrice, composto da moduli neri disposti all’interno di uno schema bianco di forma quadrata: viene impiegato per memorizzare informazioni generalmente destinate a essere lette tramite uno smartphone) che conserva dati relativi alla provenienza e ad altre caratteristiche.
