Hsd Mechatronics è il nuovo Lighthouse Plant del Cluster Fabbrica Intelligente, nonché la prima media impresa (80 milioni di euro di ricavi e 320 dipendenti) a diventarlo, dopo big come Ansaldo Energia, Abb, Tenova-Ori Martin e Hitachi Rail. Pochi giorni fa il ministro dello Sviluppo Economico Stefano Patuanelli ha firmato il decreto che autorizza l’Accordo per l’Innovazione relativo alla società guidata da Fabrizio Pierini, secondo operatore mondiale nella produzione di elettromandrini: dispositivi avanzati per macchine utensili destinate a lavorare legno, metallo, materiali compositi, vetro e pietra. Hsd ha sede a Gradara (Pesaro e Urbino) e fa parte di Biesse Group, azienda quotata in Borsa, leader nella tecnologia per la lavorazione di legno, vetro, pietra, plastica e metallo, con oltre 700 milioni di euro di ricavi nel 2019 e 4.000 dipendenti nel mondo.
L’Accordo per l’Innovazione prevede investimenti di almeno 11 milioni di euro (3,6 dei quali coperti dal Mise), per la realizzazione del progetto Zero Defects, che è relativo a Electrospindle 4.0, l’elettromandrino interconnesso di cui racconteremo nel dettaglio più avanti. Essere Lighthouse Plant, cioé fabbrica faro, significa svolgere un ruolo di innovatore a beneficio dell’intera comunità manifatturiera e, anche, di dimostratore tecnologico: contagiare, con le proprie tecnologie, le aziende del territorio e della propria filiera. Per Hsd, l’obiettivo è la creazione di una filiera organizzata, integrata, intelligente, resiliente e focalizzata sulla qualità. Per questo l’Impianto Faro mira a diventare il primo Lighthouse Plant Zero Defects: una control room centralizzata sarà in grado di garantire i più elevati standard di qualità avvalendosi di sistemi di diagnostica innovativi per rilevare in anticipo potenziali difettosità nei componenti e nel processo costruttivo.
Hsd opera nel mondo dell’automazione e i suoi clienti sono i costruttori di macchine utensili, che a loro volta hanno utenti finali di tutte le dimensioni, dai piccoli laboratori alle multinazionali come Ikea. Come partner dei costruttori di macchine utensili, le filiere preferenziali di Hsd sono l’aerospace – con aziende come la Bell Helicopters, Boeing; l’automotive – Daimler, Tesla, soprattutto le fabbriche con macchine utensili dedicate a produzioni just-in-time; l’electronic consumer – Samsung, LG. Ma anche la robotica e il medicale, soprattutto quello orientato ai componenti con leghe speciali.
Con il nuovo Lighthouse, il Cluster Fabbrica Intelligente riafferma la sua missione di accompagnare l’evoluzione delle industrie manifatturiere italiane verso le ultime frontiere tecnologiche, indispensabili per competere. Il CFI è un’Associazione riconosciuta con l’obiettivo di attuare una strategia basata sulla ricerca e l’innovazione per la competitività del manifatturiero italiano. È l’unico tavolo al quale siedono contemporaneamente tutti i portatori di interesse coinvolti nelle sorti della manifattura italiana: grandi aziende e pmi, associazioni di impresa, regioni, università ed enti di ricerca, istituzioni, player tecnologici, startup e pmi innovative. Presidente è Luca Manuelli (cdo di Ansaldo Energia e ceo di Ansaldo Nucleare) mentre il comitato tecnico scientifico è guidato da Tullio Tolio, ordinario al Politecnico di Milano. Oltre ad accompagnare lo sviluppo dei Lighthouse Plant, le principali attività del Cluster sono i gruppi tematici tecnico-scientifici e la redazione della Roadmap per la ricerca e l’innovazione, un documento scientifico redatto con la collaborazione di esperti designati da molte università e imprese, che si propone di indirizzare le politiche di ricerca e innovazione del manifatturiero avanzato. Più avanti approfondiremo che cosa significa, per il Cluster e la sua visione, il quinto Lighthouse.
Tutti i segreti di Electrospindle
Identikit di Hsd e dell’elettromandrino E-Core
L’elettromandrino e-core è un motore elettrico ad alta frequenza in grado di trascinare in rotazione un utensile per eseguire lavorazioni sul pezzo: smerigliatura, affilatura, foratura, fresatura, filettatura, rettifica. Opera in frequenza, perché variando quest’ultima si possono ottenere prestazioni diverse, a seconda del tipo di trattamento. «Si può arrivare – spiega l’amministratore delegato di Hsd Fabrizio Pierini – sino a 32mila giri al minuto». Hsd Mechatronics è stata fondata proprio per sviluppare questo strumento. «Nel 1991 – continua Pierini – il Gruppo Biesse decise di dar vita ad una azienda per realizzare questo componente strategico. Al tempo era un apparecchio poco conosciuto e molto complesso, con la parte pneumatica, il motore e l’asse in rotazione. Gradualmente, abbiamo assunto competenze meccatroniche, che uniscono quelle meccaniche e quelle elettroniche e informatiche».
Il dispositivo è in grado di “leggere” le principali grandezze fisiche relative al pezzo che si va a lavorare: ad esempio, la temperatura. «I metalli in lavorazione se surriscaldati, sono soggetti a fenomeni di dilatazione termica. Ne consegue che le lavorazioni possono produrre dei risultati tecnicamente non perfetti». Il mandrino però, dotato di una intelligenza intrinseca, è in grado di rilevare le differenze in gioco, e quindi comunica alla macchina queste informazioni; quest’ultima, a sua volta, modifica la posizione dei tre assi xyz in modo da compensare i possibili scostamenti. «Anche la rilevazione delle vibrazioni – afferma il ceo di Hsd– ha un grande rilievo: sono informazioni che possono suggerire alla macchina che il pezzo è fissato male, o che l’utensile è usurato, o che il materiale è disomogeneo». E pure qui sono necessari aggiustamenti, o la sostituzione dell’utensile. Altri parametri che possono essere monitorati sono ad esempio l’assorbimento elettrico, l’elongazione dell’utensile e altri.
Hsd è l’acronimo di High speed development, ovvero “sviluppo dell’alta velocità”, perché «i nostri elettromandrini permettono di movimentare l’utensile, in azione per l’asportazione di materiali», dice Pierini. Ma non è da sottovalutare la seconda parte del nome, ovvero “Mechatronics”: «siamo orgogliosi di essere stati fra i primi a portare la meccatronica in un settore che era concepito essenzialmente come meccanico. L’abbiamo fatto quando ancora non si parlava di 4.0. Si tratta di abbinare la meccanica di precisione con l’elettronica e il software necessari a governare macchine e dispositivi tramite la raccolta, l’analisi e l’elaborazione dei dati di prodotto e di processo, inclusa la capacità di edge computing che in alcuni nostri prodotti è già presente da quasi un decennio. Del resto, la nostra convinzione è che nel nostro settore l’evoluzione meccatronica sarà una necessità legata alla competitività e alla sempre maggior affidabilità e qualità richiesta ai nostri prodotti: un “must” per la Zero Defects Factory». Dal canto suo, Hsd vuole essere “global mechtronics partner dei costruttori di macchine utensili“. Perché, come spiega l’ad «noi lavoriamo a fianco dei clienti, per progettare insieme a loro soluzioni personalizzate. Perché ognuno di essi ha esigenze diverse, che mutano continuamente a seconda dei progetti». E racconta: «noi portiamo la nostra esperienza di costruttori di elettromandrini o di dispositivi che permettono di lavorare il pezzo; loro la competenza nel loro processo, cosa vogliono fare con la macchina utensile, che prestazioni devono ottenere e che lavorazioni fare in determinate condizioni. È un processo meticoloso che richiede tempo: si arriva – per progettare, realizzare e validare il nuovo dispositivo sulla macchina – 12 mesi dopo. Non stupisca questo arco temporale: il componente core della macchina utensile, il mandrino appunto, è il punto di contatto tra il pezzo lavorato e la macchina».
Come sarà l’elettromandrino al termine del progetto Electrospindle 4.0
Il progetto intorno al quale ruoterà il Ligthouse Plant ricomprende due linee guida principali: il futuro Elettromandrino X-Core e il nuovo processo produttivo digitalizzato e integrato con la Extended Supply Chain. Il nuovo elettromandrino X-Core diverrà capace di comunicare in continuo le informazioni relative al suo stato e al suo funzionamento via Wifi al cloud Hsd. «Con Electrospindle 4.0 – dice Paolo Galli, product e innovation manager di Hsd – riusciremo, dalla control room a monitorare, registrare e correlare gli andamenti di tutte le grandezze rilevanti mentre l’Elettromandrino lavora e grazie agli algoritmi specifici individuare condizioni di lavoro virtuose o critiche. Individueremo e forniremo agli utenti (Oem in primis) indicazioni sull’impiego ottimale dell’elettromandrino a tutela della qualità di lavorazione e dell’affidabilità». Riassumendo: una prima analisi dei dati viene già realizzata sul dispositivo e-Core, grazie ad una scheda madre: in futuro, grazie al progetto Elettrospindle 4.0, tutte le informazioni rilevanti saranno inviate al Cloud MyHsd dall’elettromandrino X-Core per analisi più sofisticate Ma c’è di più, perché questa innovazione scopre uno scenario molto più vasto…
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Il Lighthouse Plant zeri defects: l’implementazione del cloud Hsd apre relevanti scenari di filiera
L’implementazione del Cloud Hsd apre rilevanti scenari di filiera: consente di convogliare nello stesso data lake anche i dati relativi alle componenti critical to quality del mandrino, che sono forniti dai supplier dell’azienda. E soprattutto, perché da una parte si possono monitorare i processi interni ad Hsd, dall’altra si possono raccogliere le informazioni che sono relative all’elettromandrino in funzione nonché ai test di qualità e alle attività di collaudo che si verificano lungo l’intera catena del valore, a monte e a valle dell’azienda. In questo modo la produzione del mandrino diviene parte di un unico processo di filiera digitalizzato e sistematicamente ispezionato in modo interconnesso. C’è una cabina di regia che incrocia numeri e dati, e che intercetta andamenti e variazioni che possono essere catalogate e corrette. Insieme alle imprese che fanno parte della filiera si svilupperanno sistemi di controllo di qualità sui componenti, con sensori, telecamere, misure laser, analisi vibrazionali, monitoraggi di temperatura ed altro.
«Due anni fa, quando parlavamo con le aziende della supply chain –continua Pierini – la digitalizzazione era vista come un mezzo per acquisire una maggiore velocità di produzione, anche in termini di filiera. Ora la qualità ha assunto un rilievo maggiore della celerità; perché non è soltanto una questione di misure, di precisione, ma anche di gestione finanziaria dell’azienda, avendo ad esempio a che fare con un numero minore di scarti». La filiera è composta, a monte, da circa 150 fornitori 2/3 dei quali insistono sul territorio limitrofo. A valle, tra gli oltre 1.000 clienti nel mondo Hsd serve Oem in vari settori quali ad esempio in Italia: Biesse, Masterwood, Mecal, Fagima, Bacci, Fom Industrie; all’estero, Buffalo, Haas, Trimill, C.R. Onsrud. Hsd ha partner di grande rilievo tecnologico in questo progetto: l’università La Sapienza di Roma e l’ Università Politecnica delle Marche, nonché En4, azienda nata come spin-off accademico dell’Università di Perugia e che ora sviluppa banchi di prova per il testing e per i controlli.
«Inoltre – dice Pierini – abbiamo il supporto delle Regioni Umbria, Lazio e Marche». Pierini delinea gli scenari: «Progettiamo un portale per/con i fornitori, dove si possa comunicare più velocemente tutto quello che non sia mera fornitura – quantità di pezzi, prezzi, qualità – ma comunicare meglio riguardo lo stato di avanzamento dei loro processi, come stia vivendo l’azienda e quali siano le sue problematiche in modo tale che queste risorse esterne siano ancora più integrate con l’azienda, con il core business. Insomma, un unico “business integrato”, una rete pulsante che si aggiorna in tempo reale!» Che cosa si può ottenere? Al di là della ulteriore riduzione della difettosità, si punta alla manutenzione preventiva e predittiva sia dei mandrini che delle macchine che li ospitano, nonché alle continue ottimizzazioni di entrambe le strumentazioni. Inoltre, l’azienda potrebbe sviluppare anche nuovi business model. «È un’opportunità che stiamo verificando – ha spiegato Paolo Galli, product e innovation manager di Hsd, – per valutare l’ampliamento dei servizi ad alto valore aggiunto ai nostri clienti (gli Oem) e loro, a loro volta, verso i loro clienti».
Che cosa significa il nuovo Lighthouse per il Cluster Fabbrica Intelligente
Come si è detto, è la prima volta che la fabbrica di una media impresa diventa Lighthouse. E questo rappresenta un avvicinamento all’obiettivo che il CFI si è dato nel 2019 quando, dopo l’elezione alla sua presidenza di Luca Manuelli, ha presentato il piano strategico per il quadriennio successivo, nel quale prevedeva un aumento dei Ligthouse e, contestualmente, l’individuazione e lo sviluppo di “Flagship Plant” o “Impianti Bandiera” gestiti da pmi manifatturiere particolarmente avanzate dal punto di vista tecnologico. Hsd in qualche modo avvicina si a quell’obiettivo. «Ci si avvicina, in realtà – dice Manuelli – al modello di impianti “Flagship” la cui valorizzazione è da mesi nell’agenda del Cluster, modello nel quale l’effetto innovativo non risiede specificamente o unicamente nella fabbrica intelligente, ma è il progetto di sezione dell’impianto produttivo o, come in questo caso un elemento nodale come l’elettromandrino, che inserito in altri impianti o linee, trasforma queste ultime in sistemi produttivi intelligenti, favorendo la servitization». Il fatto è che i grandi stabilimenti posseggono senz’altro una forte capacità evocativa per le piccole imprese; tuttavia, non sempre rappresentano un esempio subito “imitabile” da queste ultime. Le dinamiche industriali e tecnologiche di una multinazionale non sono immediatamente compatibili con quelle delle pmi. Di mezzo c’è uno iato considerevole, relativo ai mezzi e alle competenze di cui dispongono colossi globali rispetto a quelli di tante piccole società che costituiscono lo zoccolo duro della manifattura italiana.
Il progetto di Hsd incrocia linee importanti della roadmap e si innesta in altre politiche di rilievo del CFI
Il progetto di Hsd incrocia diverse linee della Roadmap, documento strategico per indirizzare la trasformazione digitale dell’industria, che definisce le priorità di ricerca e innovazione sulle quali puntare nei prossimi anni come sistema Italia. Peraltro, è in via di redazione finale della seconda Roadmap di CFI, che sarà ultimata a giorni. «Per esempio – continua Manuelli – c’è tutto il tema della servitization: si offre un manufatto associato ad un servizio di valorizzazione di flussi di dati abilitato dalla tecnologia digitale». Bene e attività che sono necessariamente customizzati, e che quindi incrociano le sfide L1 della Roadmap, i sistemi per prodotti personalizzati. Quanto al piano di filiera, quello destinato a fare del Lighthouse il primo Impianto Faro “zero defects manufacturing: i sistemi integrati ad alta efficienza e la produzione a zero difetti sono una linea della Roadmap, per la precisione la L4. Che nel caso di specie si interseca con la L6, ambito di Intervento relativo alle tecnologie dei sistemi di produzione evolutivi e resilienti. L’idea è che una catena del valore organizzata in modo tale che tutti i suoi membri puntino ad alti livelli di qualità è di per sé più capace di reagire agli stress di mercato e ad altra evenienze traumatiche.
La matrice della Roadmap del Cluster fabbrica intelligente serve ad Hsd come linea guida per la messa a punto di quella che potremmo definire: «Una control tower della supply chain. È una concreta e progressiva messa a terra di una business intelligence adatta a governare meglio i cambiamenti: quelli volontari, di solito in arrivo dal cliente, così come quelli involontari, ovvero determinati da situazioni avverse qual è il Coronavirus. La control tower aiuta a scegliere i cambiamenti anche attraverso simulazioni» precisa il ceo Pierini. Questo progetto, inoltre, è strettamente connesso con il tema della sostenibilità industriale, che ha un ruolo chiave nella Roadmap del CFI. Zero difetti significano minori sprechi e riutilizzabilità di un componente o di un bene in una seconda vita. «Alla fine – commenta Manuelli – ciò che ci chiede l’Europa per la concessione delle risorse del Recovery Fund è appunto un impegno per rendere la nostra industria più avanzata dal punto di vista digitale e più sostenibile, considerando l’intero ciclo del prodotto. È un’occasione che non possiamo permetterci di perdere. E il piano di Hsd va nella direzione giusta».
[Ripubblicazione dell’articolo del 21/12/2020]
