L’IoT industriale è il controllo effettivo della fabbrica. Significa monitorare gli scarti, la spesa energetica; vuol dire pianificare la produzione e la manutenzione delle macchine. Ma cosa accade veramente? In che modo lo shopfloor può diventare un ecosistema efficiente di macchine interconnesse? Un esempio è quello dello stabilimento Rold di Cerro Maggiore (Milano). Qui, nella stessa linea, si assemblano connettori di metallo e case plastici, per realizzare bloccoporta per frigoriferi, lavatrici, lavastoviglie e altri prodotti del Bianco. La linea mette insieme l’attività di più macchine differenti. Il sincronismo e la pari velocità di azione delle apparecchiature sono fattori cruciali: il ritardo dell’una comporta quello di tutte le altre.
Perciò, la Rold, azienda manifatturiera da 40 milioni di fatturato, ha realizzato una piattaforma IoT di proprietà, SmartFab, grazie alla quale le macchine parlano tra di loro, armonizzano la propria attività e comunicano con l’operatore – sia tramite una dashboard che con uno smartwatch, sul quale compaiono gli alert. Qualsiasi rallentamento e qualsiasi calo della qualità è immediatamente intercettato. Nulla sfugge al sistema: la fabbrica è a portata di mano. Se n’è accorto il World Economic Forum, che a gennaio ha inserito lo stabilimento (unica Pmi) nel novero dei primi 16 lighthouse plant a livello globale – fabbriche esemplari che dimostrano come si possa adottare e integrare con successo le tecnologie all’avanguardia della Quarta Rivoluzione Industriale. Tra le motivazioni, la capacità di paragonare real time le informazioni ricevute da sensori posti sulle dalle macchine con i Kpi definiti dall’azienda; e quella di utilizzare la raccolta di dati da dispositivi IoT per prendere decisioni fra la fabbricazione interna di un componente e l’acquisto da un fornitore esterno. Industria Italiana visitato lo stabilimento con il Responsabile della Divisione Industriale Luca Cremona.
Lo stabilimento che assembla i pezzi prodotti in altri impianti
A Cerro Maggiore si trova il cuore pulsante della produzione: sono migliaia i bloccoporta per il Bianco prodotti ogni ora nello stabilimento della Rold di Cerro Maggiore (Milano). Quasi 15 milioni di componenti sono assemblati ogni anno per i player internazionali del Bianco: Bosch, Siemens, Whirlpool, Electrolux, Indesit, Aeg, Samsung, Lg, Smeg, Candy, Hoover, Haier, Arcelik e molti altri. Per Cremona «è un processo efficiente, quello che si svolge in questo impianto: ma ogni minimo ritardo influisce sul risultato finale. È un problema che abbiamo minimizzato con la nostra piattaforma SmartFab». A Cerro Maggiore sono operative linee di assemblaggio automatico: le 60 macchine interconnesse raccolgono in modo sincronico componenti di metalli e di plastica che sono prodotti in altri stabilimenti. Si tratta di inserire connettori (di metallo) ritagliati da bobine all’interno di contenitori (“case” di plastica): «Un’unica linea associa le attività di più macchine; lì dove normalmente ci sono processi distinti, da noi ce n’è uno solo e questo comporta un considerevole risparmio di tempo e di soldi». Le macchine procedono alla stessa velocità, ed è questo il motivo per cui non si devono verificare ritardi di produzioni su questo o su quello apparecchio. Secondo Cremona «la velocità di un gruppo di strumenti da lavoro dipende sempre da quella del più lento». L’impianto si sviluppa su due livelli: la produzione massiva viene svolta al piano terra, mentre la personalizzazione per il cliente viene realizzata al primo piano.
La piattaforma SmartFab e le macchine dello stabilimento
Abbiamo visto che lo stabilimento di Cerro Maggiore è strutturato in modo che tutti i processi debbano svolgersi all’unisono, perché il ritardo di una macchina determina quello di un’intera linea. È pertanto necessario avere un controllo continuo e real time delle performance di tutte le apparecchiature produttive dello shopfloor. La risposta a questa esigenza si chiama SmartFab, una piattaforma di industrial IoT sviluppata dall’azienda. Opera secondo la logica dell’edge-to-cloud: i dati vengono raccolti in prossimità delle cose che li generano e sono soggetti ad una prima analisi e scrematura, secondo parametri rilevanti per l’azienda-cliente; successivamente, flussi da dati già selezionati vengono inviati in cloud (Microsoft Azure) per ulteriori esami.
I tipici utilizzatori sono l’operatore della macchina, della linea e il responsabile di produzione, che hanno bisogno di raccogliere informazioni legate al numero di pezzi prodotti, agli scarti effettuati, all’andamento di produzione; e devono essere rapidamente informati in caso di fermi macchina o guasti per poter agire, e reagire, adattando il processo in caso di imprevisti. Inizialmente sviluppata in partnership con Samsung, la piattaforma è diventata gradualmente un prodotto che Rold vende alle aziende-clienti: sono state realizzate diverse installazioni sia in Pmi che in multinazionali, che grazie a Rold SmartFab controllano sia i propri impianti produttivi che i prodotti (lavatrici, lavastoviglie e altro) in giro per il mondo. Ma torniamo a Cerro Maggiore. L’idea, con SmartFab, è quella di avere costantemente la fabbrica “a portata di mano”, anche per prendere le decisioni migliori: quando il dato viene trasformato in informazioni chiaramente leggibili, e quando vengono pienamente sfruttate le tecnologie di avdanced analytics con dashboard e widget esplicativi, e più facile prendere scelte strategiche consapevoli. Ma questo è un altro discorso. Rimanendo nello shopfloor, è possibile constatare l’incidenza di SmartFab sulla fluidità dei processi produttivi. Ma cosa succede, nella pratica?
Un occhio sull’intera produzione
Si immagini di essere di fronte ad una dashboard digitale. La prima cosa che si nota, sono gli allarmi, ben segnalati con un colore rosso vivace. «Proprio nella parte alta dello schermo: qualsiasi rallentamento della produzione va intercettato; anche perché, se così non fosse, si potrebbero verificare degli eventi critici, come il guasto macchina». Nella parte centrale della dashboard, appare invece lo stato risorse. Sono indicate le singole aree produttive: l’assemblaggio di Cerro Maggiore, lo stampaggio della plastica di Nerviano e Pogliano, la tranceria dei metalli di Nerviano. Cliccando sulle aree, si può accedere agli shopfloor degli stabilimenti per verificare le prestazioni delle macchine. Selezioniamo Cerro Maggiore, e ci troviamo di fronte ad una schermata che riassume la situazione real time del reparto.
Compaiono sei aree, che rappresentano lo stato di lavorazione di certi lotti di prodotto, individuati da sigle riconoscibili agli operatori. Rispetto a ciascun lotto, possiamo vedere esattamente quando la macchina ha iniziato a lavorare. Al centro della dashboard poi, un grafico a barre rappresenta un indicatore di performance, l’Oee (overall equipment effectiveness) – la misura di efficacia totale di un impianto o di una macchina. È un indice espresso in punti percentuali che riassume tre concetti importanti per la produzione manifatturiera: la disponibilità, l’efficienza ed il tasso di qualità di un impianto. La prima indica il tempo in cui un impianto è effettivamente disponibile; la seconda la velocità di lavorazione; la terza la percentuale di unità in specifica. In effetti i quadrati colorati riportano una percentuale. Ma il colpo d’occhio è sui colori: «Quando è verde, significa che la macchina è andata a velocità costante, secondo le attese; quando è giallo, vuol dire che ha avuto rallentamenti: la macchina funzionava ma con un comportamento irregolare, con riduzione di velocità e produzione di pezzi finali; quando è rosso, infine, il problema è importante: se il colore permane per più di cinque minuti, si tratta di fermo macchina».
L’operatore partecipa alla qualificazione degli eventi che rallentano la produzione
Sulla dashboard si possono osservare informazioni raccolte in tempo reale dalla macchina. Ma l’operatore non è solo lo spettatore e l’interprete del flusso di dati: infatti può attribuire ad un determinato evento (fermo della macchina, scarto del prodotto) una certa causale. Funziona così: quando la macchina va in fermo, lancia un allarme; la piattaforma lo rileva e lo mostra sullo schermo; a quel punto l’operatore può selezionare, da una lista predefinita, la ragione che ha determinato l’episodio. L’operatore è a tutti gli effetti parte del processo, che ci consente di sapere quando e cosa si è verificato.
Una lente sulla singola macchina
Cliccando su una delle aree individuate dalle sigle, di cui abbiamo già parlato, si apre una schermata relativa alla singola macchina. Si può leggere da quando è attiva, l’andamento, la misurazione numerica dei pezzi, e i tre parametri già descritti: disponibilità, rendimento e qualità. L’Oee di un impianto ad esempio risulta pari al 59,97%; la disponibilità al 93,5%, il rendimento al 64,7% e la qualità al 98,9%. È presente anche una barra grigia in basso, che nell’occasione mostra la scritta “nessun problema”, ma che può indicare il fermo programmato della macchina. Secondo Cremona «pianificarlo in anticipo è fondamentale per evitare successivi intoppi». La dashboard indica anche la spesa energetica a livello di stabilimento e di macchina, e il consumo di aria compressa. Inoltre, può essere utilizzata come bacheca digitale per gli operatori: sul banner che scorre nella parte alta dello schermo si può inserire la comunicazione di risultati produttivi o di eventi relativi. Infine, può servire a fini formativi, con l’inserimento di manuali, di schede di manutenzione, programmi di education.
Il cruscotto a bordo macchina e lo smartwatch per gli allarmi
A bordo macchina, poi, c’è un cruscotto più piccolo: è il pannello con cui l’operatore interagisce. Come accade con la dashboard, grazie a questo l’operatore può osservare le prestazioni della macchina in tempo reale; può valutare il funzionamento del processo produttivo, e può inserire le causali relative ad eventi che lo hanno rallentato. Ma può anche visualizzare documenti e informazioni che sono specifiche di una macchina particolare e può inserire delle note, come dei post-it digitali. Infine, gli allarmi possono essere comunicati dal sistema all’operatore anche grazie a smartwatch Samsung. Se anche il responsabile di produzione lo indossa ed è connesso al wi-fi aziendale, l’operatore può chiamarlo per farsi aiutare. Si assiste, in questo caso, ad un supporto da remoto su questioni di andamento produttivo, manutenzione dei mezzi e di qualità.
Lo stabilimento tra i Lighthouse plant del World Economic Forum
Il 10 gennaio scorso il World Economic Forum, ha integrato la lista dell’anno precedente di nove “fabbriche faro” con altre sette. Tra queste, anche lo stabilimento di Cerro Maggiore della Rold, che gli inviati del Wef avevano visitato mesi prima. Secondo la fondazione svizzera, nota a livello globale per il vertice annuale di Davos – dove si incontrano esponenti di primo piano della politica e dell’economia – i lighthouse plant sono fabbriche esemplari che dimostrano come si possa adottare e integrare con successo le tecnologie all’avanguardia della Quarta Rivoluzione Industriale. Cerro Maggiore è stato selezionato da un elenco iniziale di mille imprese manifatturiere. Come d’altra parte lo stabilimento di Regensburg del gruppo Bmw, o quello di Shenzhen di Foxconn; impianti appartenenti ad industrie con le spalle decisamente più larghe. «È importante sottolineare che l’elenco contiene anche un’azienda di medie dimensioni, la italiana Rold, unica Pmi nella rete Lighthouse» – fa sapere il Wef. Questo perché non è facile implementare tecnologie avanzate a costi contenuti. Invece la Rold c’è riuscita, e questo è uno dei motivi per cui è stata premiata.
La crescita del fatturato grazie alle tecnologie di Industria 4.0
C’è anzitutto una motivazione sintetica del riconoscimento: «In Rold, l’uso di tecnologie tipiche della Quarta rivoluzione industriale – come smartwatch, prototipazione rapida e cruscotti digitali – ha contribuito a migliorare il fatturato tra il 7% e l’8% tra il 2016 e il 2017» – rende noto il Wef. Degli smartwatch e delle dashbord abbiamo già scritto; l’analisi integrale del Wef enfatizza la capacità di trasmettere alert personalizzati sugli uni e sulle altre, ottimizzando l’efficienza complessiva del sistema; e la già citata possibilità di monitorare le risorse della produzione distribuite sui tre impianti Rold. È senz’altro legata a SmartFab la capacità, citata dal Wef, di paragonare real time le informazioni ricevute da sensori posti sulle dalle macchine con i Kpi definiti dall’azienda; e quella di utilizzare la raccolta di dati da dispositivi IoT per prendere decisioni fra la fabbricazione interna di un componente e l’acquisto da un fornitore esterno. Quanto infine alla prototipazione rapida, si sottolinea che con la stampa 3D da una parte sono stati ridotti i tempi di commercializzazione di nuovi prodotti, dall’altra sono state realizzate diverse innovazioni. Tutto ciò, afferma il Wef, ha rafforzato le relazioni dell’azienda con le università, con le quali sono stati definiti diversi progetti di ricerca applicata. E i progressi di Rold nella prototipazione l’hanno resa destinataria del premio Electrolux Innovation Factory (Eif) 2018. Certo che l’utilizzo di queste tecnologie ha comportato un aumento dell’overall equipment effectiveness anche dell’10% su alcuni impianti. Secondo il Wef, peraltro, in Rold l’utilizzo di soluzioni digitali fornisce supporto agli operatori nell’ottimizzazione della produzione, incrementando al contempo la loro soddisfazione e la loro responsabilità. Pertanto, tutte queste tecnologie alla fine sono utilizzate per realizzare, conclude Cremona, «una piattaforma con gli umani al centro»; e infine, le conoscenze acquisite potranno essere determinanti nella promozione della trasformazione digitale della filiera.
Tutti i Lighthouse del Wef
La lista pubblicata nel 2018 comprendeva gli impianti della Phenix Contact di Bad Pyrmont (Germania); della Bayer a Garbagnate (Milano; su questo stabilimento si legga l’articolo di Industria Italiana); della Siemens Industrial Automation a Chengdu (Cina); della Haier a Qingdao (Cina); della Bosch Automotive a Wuxi (Cina); della Johnson and Johnson DePuy Synths a Cork (Irlanda); della Procter and Gamble (Rakona, Repubblica Ceca); della Schneider Electric (Le Vaudreil, Francia); e della Fast Radius di Chicago (Usa). Quella del 2019 riguardava invece gli impianti della Bmw a Regensburg (Germania); della Danfoss a Tianjin (Cina); della Foxconn a Shenzhen (Cina); della Sandvik Coromant a Gimo (Svezia); della Saudi Aramco Uthmaniyah di Uthmaniyah (Arabia Saudita); e della Tata Steel di IJmuiden (Olanda).
