L’analisi dei dati, l’apprendimento automatico e l’intelligenza artificiale stanno plasmando il futuro di Festo, la multinazionale tedesca leader nel controllo di movimento, nell’automazione elettrica e pneumatica. Negli ultimi anni la competenza nel campo dell’intelligenza artificiale è stata ampliata e si è consolidata nella piattaforma Festo Automation Experience (Festo Ax) che consente di migliorare i processi di produzione, rendendo così possibile la manutenzione preventiva, il monitoraggio della qualità e dei consumi energetici. Un’accelerazione di questo processo è avvenuta nel 2018 con l’acquisizione di Resolto, società tedesca specializzata in algoritmi di intelligenza artificiale. «L’obiettivo è mettere a disposizione il machine learning per risolvere criticità del processo produttivo con componenti che apprendono e ottimizzano le sequenze lavoro, dando vita a macchine sempre più autonome, in grado di autoregolarsi», spiega Antonio Parodi, General Manager Festo Italia.
L’intelligenza artificiale è anche la base di futuri progetti di ricerca. Tra questi, Flairop, il cui obiettivo è dare vita a un’intelligenza distribuita (Federated Learning) nell’ambito dell’intralogistica. E poi Ki-Musik 4.0, il progetto per il monitoraggio acustico basato sul rilevamento delle vibrazioni. Forte attenzione anche su virtual commissioning e digital twin, con simulazione che permette di ridurre tempi di progettazione, mettendo i costruttori di macchine nella condizione di operare con Lead Time sempre più brevi. In altre parole, Festo è sinonimo di prodotti connessi: consentono a oem e utilizzatori finali di realizzare analisi e interpretazione dei dati. Componenti Io-link compliant, gateway Cpx-IoT e interfacce Opc-Ua contribuiscono a dare vita a un processo abilitante l’automazione as a service. È la Seamless Connectivity, la connettività senza soluzione di continuità, una logica industriale che l’azienda promuove attraverso un’architettura di automazione aperta. Centrale il tema dell’efficienza energetica.
È in quest’ottica che è stato sviluppato il modulo di automazione (MSE6-E2M) per controllare, regolare e adattare pressione e flussi di aria compressa in funzione dell’effettiva esigenza produttiva, in modo da evitare sprechi. «I risparmi energetici che si possono raggiungere variano tra il 30% e il 60%» argomenta Parodi. Le prestazioni più significative si ottengono, in particolare, nelle applicazioni più energivore, come quella del vuoto. Innovazione di prodotto, efficienza energetica e robotica collaborativa sono le linee di sviluppo della nuova automazione “software driven” di Festo. Una dimensione applicativa, quella del cobot, in cui l’azienda vuole giocare un ruolo da protagonista. Lo testimonia l’annuncio di Festo Cobot, il primo cobot pneumatico al mondo presentato alla fiera di Hannover.
Festo cobot… e la pneumatica diventa collaborativa
Il cobot è il risultato della competenza Festo nella pneumatica controllata. Una macchina snella, flessibile che si adatta a una molteplicità di processi produttivi e che garantisce la massima sicurezza nell’esecuzione delle lavorazioni da parte dell’operatore. Conveniente anche per le piccole e medie imprese, che spesso si affidano a processi di lavoro manuali. Grazie alla messa in servizio e alla programmazione intuitiva e semplice, è facile e veloce da usare e non richiede una formazione specifica. Quando sarà in vendita, nel 2023, stabilirà nuovi standard nella collaborazione uomo-robot, affermano i tecnici di Festo. Per la programmazione, la Robotic Suite: permette di mettere in servizio il cobot in meno di un’ora, anche in assenza di competenze robotiche, poiché il processo è auto-esplicativo, con blocchi funzionali standardizzati. Gli azionamenti pneumatici consentono di guidare a mano il braccio del robot, semplificando il processo di apprendimento dei movimenti. Il peso è inferiore a 20 kg mentre la lunghezza è di 670 mm, come un braccio umano. Ha la giusta portata per essere percepito come una mano collaborativa. Il cobot è stato progettato per consentire all’operatore di lavorare in massima sicurezza: gli azionamenti pneumatici e il peso ridotto diminuiscono infatti l’energia di contatto.
Il “futuro pneumatico” di Festo
Festo è un’azienda privata con un giro d’affari globale di 3,36 miliardi di euro. In Italia il fatturato 2021 è stato di 180 milioni con una crescita del 25%. Negli anni 50 è diventata la prima azienda in Europa a utilizzare l’aria compressa come mezzo di azionamento. Più di 300.000 i clienti nel mondo e oltre 30.000 i prodotti e le soluzioni disponibili per l’automazione pneumatica ed elettrica. La collaborazione si estende a oltre 2.500 costruttori di macchine, che possono contare su un’ampia gamma di sistemi modulari da utilizzare in applicazioni specifiche per molti segmenti manifatturieri. Il packaging e il food & beverage, innanzitutto, ma anche settori emergenti come il biomedicale e la mobilità elettrica che, a detta del manager, stanno evidenziando un’incredibile accelerazione. Azionamenti, valvole, controllo movimento, dispositivi per la preparazione dell’aria e del vuoto, ispezione di posizione e qualità, sensori e tecnologia di controllo. L’offerta comprende componenti per ogni fase della catena di automazione pneumatica ed elettrica.
Per il 2022, fatturato in crescita del 30%
Il controllo del movimento, il software per l’integrazione IoT e il virtual commissioning, l’intelligenza artificiale. Il combinato disposto di tutti questi elementi è il motore che alimenta la crescita dell’azienda. Per il 2022, il fatturato potrebbe segnare un aumento di circa il 30%. Come afferma Parodi, «Capitalizziamo gli investimenti che sono stati fatti negli ultimi tre anni e che si sono tradotti in prodotti che abbiamo reso disponibili verso la fine del 2021. La domanda sarebbe ancora più alta se non fosse frenata dalle criticità della supply chain». Attuatori per la movimentazione elettrica, motori e azionamenti, soluzioni per la raccolta e gestione dei dati di campo che vengono trasferiti alla piattaforma software che dispone di funzioni sofisticate di analisi del dato nell’ottica di monitoraggio delle macchine. Tutto questo permette il passaggio alla manutenzione predittiva: l’automazione algoritmica è in grado di anticipare informazioni per pianificare interventi che tendenzialmente azzerano i downtime produttivi.
Industrial Iot per modelli as a service
Con la tecnologia Festo, la macchina diventa una piattaforma abilitante servizi di Industrial IoT, in primis condition monitoring, on premise e da remoto. «Il valore del dato è l’elemento che, in prospettiva, potrà creare il maggiore valore aggiunto. Stiamo percorrendo questa sfida in molteplici direzioni». Quello della manutenzione, innanzitutto. Ma non solo. L’IoT di Festo permette a un oem di passare dalla pura vendita della macchina a un modello as a service, pay per use, che può essere declinato in innumerevoli varianti a seconda dello specifico interesse. Un’evoluzione che, per essere realizzata compiutamente, implica la capacità di mettere a punto un modello di business finanziariamente sostenibile, che può esser tale solo se si è in grado di mettere nelle mani delle aziende macchine super affidabili, idealmente in grado di garantire zero fermi macchina. Nella nuova prospettiva as a service un downtime di un’ora può infatti causare seri problemi da un punto di vista contrattuale. Servono, quindi, macchine sempre più resilienti, autonome. Ed è in questa direzione che vanno letti gli investimenti in ricerca e sviluppo che l’azienda ha sostenuto negli ultimi dieci anni. «Su questo tema tutte le aziende si stanno confrontando», osserva Parodi. «Non c’è ancora una risposta definitiva, ma è sicuramente la sfida del prossimo futuro».
Seamless Connectivity
Connettività senza soluzione di continuità: tutti gli oggetti che vanno a realizzare le funzioni macchina devono essere connesse in una modalità lego, plug & play. Al tempo stesso devono essere predisposte in ottica “IoT ready”: dare a oem la possibilità di sviluppare applicazioni di servizio basate sull’analisi del dato. «Lavoriamo in ottica inclusiva, collaborando con un ampio ecosistema di partner. Modelli di business as a service possono essere realizzati solo con logiche di open innovation», commenta il general manager. In questo scenario, Festo mantiene un profilo di automation solution provider. «Continueremo a realizzare componenti per il controllo del movimento, presidiando la base della piramide dell’automazione, con caratteristiche che consentono di sviluppare soluzioni di monitoraggio con tempi di scansione real time prossimi al millisecondo».
Virtual commissioning
L’obiettivo è garantire un commissioning il più rapido possibile per tutti gli elementi complementari all’area del controllo di movimento sulla quale Festo opera. «I tempi di progettazione e consegna si dimezzano ogni 4 anni circa, il che vuol dire che una stessa macchina la si può oggi progettare molto più velocemente, anche rispetto al recente passato, spiega Parodi. E questo grazie alla disponibilità di software che consente di realizzare il digital twin. Alcuni oem sono molto avanti in questo processo. Con loro sviluppiamo le librerie software ad hoc. È come un puzzle: è possibile combinare assi verticali e orizzontali ed è il software che ne fornisce il disegno, così come simulare la cinematica, ovvero la velocità, il posizionamento e le accelerazioni. In questo modo il cliente sa già che il flusso cicli si potrà compiere in 4, 5, o 6 secondi. Insomma, si ribalta il classico paradigma della programmazione: non si parte più dal componente, la logica è applicativa. Carico il movimento nel software che mi restituisce la soluzione».
Robotica, ricerca e sviluppo
Approcci innovativi di intelligenza artificiale per applicazioni industriali includono la parte robotica. Si agisce su due linee di sviluppo: quella collaborativa, con il cobot appena presentato ad Hannover e, in parallelo, con progetti in divenire, work in progress che riguardano, per esempio, la possibilità di realizzare un controllo di soluzioni complesse di macchine automatiche che includono più attuatori. Ricerca e sviluppo si estendono anche ad altre aree applicative. È il caso del progetto Flairop: in collaborazione con partner tedeschi e canadesi si sta studiando come rendere più intelligenti i robot che svolgono operazioni di picking grazie a metodi di apprendimento distribuito o Federated Learning. Produzione, magazzino, spedizione. Dove si producono, smistano o imballano merci, i robot afferrano singole merci dalle casse e le riassemblano. Ebbene, l’idea è sviluppare un’intelligenza collettiva in modo che i robot siano in grado di afferrare articoli in postazioni in cui non hanno ancora fatto esperienza. Altrettanto interessante il progetto Ki-Musik 4.0. In questo caso microfoni e sensori di accelerazione possono essere utilizzati per “ascoltare” le macchine e rilevare le anomalie in una fase precoce (ad esempio, le perdite dagli azionamenti pneumatici). Un’elaborazione dei dati, direttamente sul componente, che potrebbe consentire un monitoraggio acustico sulle condizioni del componente.
