Le aziende manifatturiere, oggi più che mai, sentono la necessità di monitorare real time e con accuratezza i consumi energetici. La congiuntura internazionale, infatti, ha determinato additional-costs a carico delle industrie, che negli ultimi due anni hanno sperimentato un incremento delle spese legate alla produzione. Come uscirne? Fondamentale è digitalizzare l’ultimo miglio, il lato profondo della macchina, il livello dei sensori e dei controllori: senza costanti informazioni su temperature, pressioni e altre grandezze non è possibile stimare l’efficienza di una macchina, e quindi la sua spesa energetica. Ad oggi, poi, è cruciale disporre di sensori e altri strumenti fondati su Io-Link – un protocollo aperto che consente la comunicazione bidirezionale di ingenti quantità di dati con cablaggi standardizzati, minore complessità di collegamento, alta disponibilità di macchinari nello shopfloor e, in definitiva, una riduzione dei costi.
Lo sa bene Gefran, azienda che svolge un ruolo centrale nel mondo dell’automazione, con la produzione di controllori di potenza, sensori e device di controllo termico; strumentazioni che trovano spazio in settori molto diversi: dall’idraulica mobile ai semiconduttori. L’azienda ha sede a Provaglio di Iseo; con 660 dipendenti ha raggiunto un fatturato di 135 milioni. È nata nel 1960. Il Ceo è Marcello Perini, il presidente è Maria Chiara Franceschetti, figlia del fondatore Ennio, da poco scomparso. In veste di leader del settore, Gefran ha dato vita al primo controllore di potenza monofase compatto in Io-Link sul mercato, Grm-H. Diretto soprattutto ai costruttori e utilizzatori di impianti di trattamento termico, effettua un monitoraggio costante ed effettivo del processo, ottimizzando i consumi. I dati raccolti dal sensore, peraltro, possono essere utilizzati ad altri fini, come la manutenzione predittiva.
Inoltre, i dati raccolti su campo tramite Io-Link possono essere trasmessi in Cloud con un’applicazione di Gefran, Opc Ua Field-to-Cloud attraverso protocolli standard come Mqtt e Opc Ua. Gefran, poi, ha ampliato la gamma delle soluzioni: dal trasduttore di posizione lineare Wpa-E ai sistemi su base EtherCat G-Mation; dal sensore Twiist (che sfrutta la tecnologia Hall) alla sonda di pressione Km e a tanto altro. Infine, fino al 23 dicembre Gefran è una delle aziende protagoniste della Fabbrica del Futuro: nel contesto di Bergamo e Brescia Capitali Italiane della Cultura 2023, sono esposti, in un padiglione al Parco dell’Acqua di Brescia, i progetti di 30 aziende locali in tema di cultura d’impresa, ricerca e innovazione, sostenibilità, welfare e sinergia impresa-territorio. Uno di questi è quello di Gefran, KenFLY, relativo al training e alla formazione. Delle novità dell’azienda abbiamo parlato con il chief technology officer di Gefran Marco Svara, nel corso di Sps Italia, la fiera dedicata all’automazione, al digitale e alla sostenibilità per l’industria manifatturiera.
D: Gefran è una multinazionale italiana, specializzata nella progettazione e produzione di sensori, sistemi e componenti per l’automazione ed il controllo dei processi industriali. Mi descrive un po’ l’azienda?
R: Tre sono gli ambiti di applicazione di Gefran. Anzitutto, le soluzioni di automazione, e quindi i sensori di temperatura, posizione, pressione e forza. In secondo luogo, il controllo di processo, che è soprattutto riferibile a quello termico. Infine, le soluzioni di automazione “chiavi in mano” per il mondo della plastica, che associano Plc, I/O, i sensori e i controllori di potenza.
D: Quali settori industriali sono maggiormente interessati ai prodotti di Gefran?
R: Siamo nati nella plastica, e quindi nell’iniezione e nell’estrusione; altri comparti interessati sono l’idraulica mobile, le macchine agricole, le costruzioni, la logistica, i carrelli elevatori, il trattamento termico dei metalli e del vetro nell’alimentare, i semiconduttori, le batterie, il fotovoltaico e, in misura crescente, il farmaceutico.
D: Qual è il grado di digitalizzazione dei prodotti Gefran? C’entra l’intelligenza artificiale?
R: Per quanto riguarda la digitalizzazione, per noi è importante portarla nel profondo della macchina, l’ultimo miglio. Mi riferisco ai sensori, che una volta erano collegati solo per via analogica e potevano raccogliere e inoltrare solo pochissimi dati e che oggi possono trasmetterne una grande quantità, ad esempio le informazioni sul consumo energetico, sulle temperature e sulle pressioni, sul consumo della macchina. In tal senso, la manutenzione predittiva si rivela essere fondamentale: una delle cause principali di rottura dei controllori di potenza è legata alle sovra-temperature; poterle rilevare e prevenirne l’impatto è molto importante per evitare la rottura della macchina. Quanto all’AI, può essere utilizzata per estrarre il massimo valore dalla digitalizzazione, per identificare e classificare le anomalie. Nell’idraulica mobile, riconoscere come viene utilizzata una macchina e prevenire gli errori ha un grande rilievo.
D: Quali sono le sfide? Cosa chiede il mercato?
R: A livello macroscopico, direi anzitutto la sostenibilità di processo. Questa si declina nell’efficienza energetica e nell’utilizzo corretto degli input delle materie prime. Si pensi alla capacità di utilizzare materiali riciclati, soprattutto la plastica, nel mondo delle macchine a iniezione. Poi si tratta di mettere a disposizione e di elaborare a livello di Cloud i dati che consentono di prevenire il fermo macchina e i casi di qualità insufficiente. In altre parole, realizzare meccanismi che possano trasformare i dati in informazioni, e queste in decisioni. Ciò comporta una grande conoscenza applicativa e notevoli conseguenze pratiche. Si pensi alla capacità di prevenire la solidificazione, anzitempo, della plastica. Nel settore farmaceutico, ad esempio, ciò significa poter realizzare il numero predefinito di fialette, e non di più o di meno. È davvero importante, anche se non tutti lo sanno. Altra sfida è l’interoperabilità: i sistemi operativi in silos sono costosi e difficili da mantenere e da far evolvere. I sistemi aperti possono abilitare tutto ciò di cui abbiamo appena parlato ad un costo decisamente inferiore. Un esempio è l’adozione dello standard Opc Ua, che consente uno scambio di dati sicuro fra dispositivi e macchine di differenti produttori.
D: Gefran attribuisce un grande rilievo a Grm-H. Di cosa si tratta? Quali esigenze industriali incontra?
R: È un controllore di Potenza monofase compatto fino a 120A. L’esigenza dei costruttori ed utilizzatori di impianti di trattamento termico è quella di mantenere un controllo preciso e costante del processo, con l’obiettivo di ottenere una qualità costante di produzione ottimizzando i consumi di energia. I Controllori di Potenza della serie Grm-H sono appunto in grado di garantire una efficiente gestione del riscaldamento anche nel caso di carichi elettrici complessi, che richiedono particolari accorgimenti; ad esempio quando sono operative lampade ad infrarossi o elementi riscaldanti in Carburo di Silicio. Grm-H è l’unico controllore di potenza in Io-Link sul mercato e, a livello campo dell’automazione industriale, Io-Link si sta confermando la modalità di comunicazione più idonea per raggiungere facilmente dispositivi come sensori ed attuatori. In questo scenario, la serie Grm-H può diventare una preziosa fonte di dati di processo, utili per lo sviluppo di moderne strategie di automazione, come manutenzione predittiva o machine learning. I consumi di energia e i dati per l’identificazione di scarsa qualità e per il fermo macchina si misurano grazie a Io-Link. In specifico, oggi, la messa in servizio semplice e sicura, la manutenzione e la diagnostica rapida sono una necessità anche per dispositivi come i Controllori di Potenza. La serie Grm-H, grazie alla tecnologia Nfc, permette di estendere l’interazione utente utilizzando normali Smartphone o Tablet come configuratori intelligenti. Grazie ad un’interfaccia grafica, il setup o la diagnostica risultano intuitivi. A proposito del citato Opc-Ua e di Io-Link, noi abbiamo realizzato un’applicazione.
D: Quale applicazione?
R: Opc Ua Field-toCloud. i dati raccolti sul campo dai sensori e da altri dispositivi Gefran con tecnologia Io-Link, possono essere trasmessi in cloud in modo efficiente e scalabile attraverso protocolli standard come Mqtt e Opc Ua.
D: Cos’è invece la serie Wpa-E? Quali esigenze industriali assolve?
R: È un trasduttore di posizione lineare senza contatto, con interfaccia EtherCat. Utilizza la tecnologia Hyperwave: l’assenza di contatto elettrico sul cursore elimina i problemi di usura e consumo delle parti in movimento, garantendo una durata di vita pressoché illimitata. Già questo è un grande vantaggio. Inoltre, è molto utile nelle applicazioni industriali per la rilevazione in tempo reale della posizione e della velocità di spostamento, perché realizza letture della misura con riferimento alla non linearità, ripetibilità ed isteresi con precisione. Infine, l’elevata resistenza alle vibrazioni, agli shock meccanici e l’ampio range di temperatura di lavoro, rendono questo prodotto immune anche in ambienti dove vi è una sollecitazione meccanica particolarmente intensa. C’è poi un “debutto” nell’automazione che è importante segnalare.
Digitalizzare l’ultimo miglio: i segreti del controllore di potenza IO-LInk di Gefran
D: Qual è questo “debutto” nell’automazione?
R: L’architettura G-Mation. Si tratta della nuova serie di sistemi I/O su base EtherCat per la gestione evoluta dei segnali in campo. È particolarmente adatta a macchine con alta densità di ingressi e uscite; consente loro di ottenere performance molto elevate. Questi I/O, inoltre, possono essere utilizzati con Plc Ethercat come i nostri G-Vision 66, pannelli Pc multi-touch ad alte prestazioni e grafica evoluta: nati per l’industry 4.0 garantiscono un’eccellente customer experience, unita a soluzioni di connettività modulari.
D: Ci sono altre novità da segnalare?
R: Due nuovi prodotti per il mondo dell’idraulica mobile. Il primo è la sonda di pressione KM, che presenta le più piccole dimensioni tra quelle riscontrabili sul mercato. Ha grandi prestazioni metrologiche e di resistenza e ai campi magnetici, e dispone delle giuste certificazioni. In secondo luogo, l’angolo di sfilo Gsh-A integra in un unico package un trasduttore di posizione a filo e un inclinometro.
D: Come si innestano questi prodotti nella strategia di ricerca e innovazione di Gefran? Quali sono i pillar di quest’ultima?
R: È molto importante, per noi, la realizzazione dell’elemento primario del sensore di un controllore di potenza. Il fatto è che le performance metrologiche e della regolazione dei processi vanno sempre migliorate sul mercato con tecnologie nuove. Si pensi alla tecnologia Hall (l’effetto Hall è un fenomeno fisico per il quale si osserva una differenza di potenziale in senso trasversale in un conduttore attraversato da corrente elettrica in verso longitudinale quando questo è sottoposto ad un campo magnetico perpendicolare. Prende il nome dal fisico statunitense Edwin Hall; Ndr) del sensore Twiist (completamente sigillato, robusto e compatto. Adatto all’uso sia in ambienti industriali che in applicazioni di idraulica mobile; Ndr). Molto rilevante, poi, è per noi il concetto di piattaforma, ovvero, la realizzazione di prodotti personalizzabili sia dal punto di vista hardware che firmware, ma partendo da una base comune. Inoltre, c’è una forte spinta verso Io-Link, per i motivi che ho già illustrato.
D: Quali sono i pillar della strategia di crescita di Gefran?
R: Stiamo investendo molto per ottenere soluzioni per mercati come quelli della produzione di semiconduttori, batterie e pannelli fotovoltaici o quelli dell’alimentare, cosmetico e farmaceutico. Stiamo sviluppando una capacità produttiva locale non solo in Europa, ma anche in Cina, in Sud America e in Nord America, per comprendere e anticipare le esigenze dei mercati locali. In alcune aree, come appunto la Cina, stiamo investendo molto per sviluppare anche delle supply chain locali.
D: Avete in mente di fare acquisizioni?
R: Diciamo, più in generale, che siamo molto interessati ad espandere il parco delle tecnologie e delle grandezze fisiche misurabili, nonché quello della digitalizzazione.
