Il mercato dei produttori di imballaggi in Italia vale circa 33,5 miliardi. È cresciuto con costanza, negli ultimi anni, a colpi di avanzamenti anche superiori al 2%. Ma il packaging del legno, del vetro, del cartone e della plastica è fortemente legato all’andamento della manifattura domestica; e il recente calo della produzione industriale nazionale fa ipotizzare per il 2020 un affievolimento della domanda.
Ciò interverrebbe in un momento di grande evoluzione del settore. Il mercato richiede confezioni intelligenti, che traccino il percorso del prodotto e che siano in grado di monitorarne le condizioni. E poi c’è la customizzazione di massa, che insieme al just in time e all’azzeramento delle scorte in magazzino è uno degli architravi del paradigma 4.0: si fonda sulla capacità delle imprese di offrire prodotti e servizi personalizzabili, e determina la riduzione quantitativa dei lotti, che vanno realizzati da strumenti riconfigurabili in tempi brevi.
Dunque, come devono fare gli utilizzatori di macchine per il packaging per rimanere al passo? Molte aziende che offrono tecnologia hanno definito un viatico. Per Bosch Rextroth – società controllata al 100% dalla multinazionale Bosch e che opera nell’automazione industriale con sede a Stoccarda – la strada per rendere smart la produzione è quella di associare alle macchine già operative software e device che le rendano più efficaci e versatili. Soluzioni che controllino in modo serrato il processo e che consentano di gestire i cambiamenti di lotto da una posizione unica e centralizzata. Ciò si fa in tre passaggi consecutivi, acquisendo strumenti per: raccogliere i dati, analizzarli, e collegare l’It all’automazione. Ma quali sono dunque le apparecchiature studiate da Bosch Rexroth? Ne abbiamo parlato con Michele Repaci e Marco De Giuseppe, rispettivamente business development manager e head of end users sales management in Bosch Rexroth Italia.
Il primo passaggio: la raccolta dei dati
Bosch Rexroth ha studiato più strumenti per l’estrazione dei dati dalle macchine. Uno di questi è IoT Gateway, un piccolo Pc industriale che “parla più lingue”, nel senso che opera con più standard di comunicazione, e pertanto è in grado di raccogliere dati da macchine di tipo diverso, sia di ultima generazione che vecchi modelli, rendendo trasparenti e utilizzabili informazioni prima inutilizzate. Nel caso in cui questi ultimi non dispongano neppure di porte I/O digitali standard, si può ricorrere a particolari sensori realizzati da Bosch come, XDk, CISS o SCD. «Si possono così sensorizzare linee operative da più di 10 anni e renderle smart» afferma Repaci.
Comunque sia, con IoT Gateway si monitorano in tempo reale informazioni relative alla temperatura, alla pressione, alle vibrazioni e altre indicative dello stato delle strumentazioni e dei loro componenti. Si realizza una prima scrematura dei dati utili per la manutenzione predittiva. La parte software si basa su standard diffusi e Open Source, come il sistema operativo Linux e il linguaggio Java. L’hardware gode di un alto grado di protezione, ed è pertanto direttamente installabile nel quadro elettrico. La sicurezza informatica è garantita da firewall, controllo accessi, Vpn (rete di comunicazione privata e crittografata), interfaccia di registrazione e di gestione dei certificati, e da una generale coerenza con standard internazionali sui rischi di questo tipo. La configurazione è rapida, dal momento che si svolge in soli tre passaggi. Una volta raccolti i dati, questi possono venire trasformati in informazioni con tre diverse modalità, o meglio a tre diversi livelli: edge, fog, cloud a seconda del livello al quale vengono processati (bordo macchina, livello intermedio o livello alto, per esempio MES).
Il secondo passaggio: l’esame dei dati
Una delle funzioni più importanti legate all’analisi dei dati è la manutenzione predittiva delle macchine. Consiste nell’utilizzare modelli matematici per individuare il tempo residuo prima del guasto. Lo strumento di Bosch Rexroth che fa ciò si chiama Odin, che sta per Online Diagnostic Network. Funziona così. Un algoritmo di machine learning (l’apprendimento automatico: il sistema impara dall’esperienza, rendendosi capace di svolgere ragionamenti induttivi, elaborando regole generali definite associando l’input all’output corretto; ndr) esamina i dati provenienti dai sensori collegati alla macchina; dopo una fase di learning iniziale, Odin è in grado di riconoscere i cambiamenti real time, rilevando in continuità un indice relativo alle condizioni della strumentazione. Se Odin segnala irregolarità nello stato di salute della macchina, gli specialisti di Bosch Rexroth esaminano in dettaglio il problema e formulano una raccomandazione di manutenzione in tempo utile. Odin consente di fare previsioni rapide e il dimezzamento dei tempi di manutenzione. Per proteggere i dati dell’azienda utente, questi vengono trasferiti con un router di comunicazione mobile, una connessione diretta preconfigurata e un accesso limitato al cloud Odin, che garantisce una connessione one-to-one sicura. Secondo De Giuseppe «diversi strumenti, come quelli per la manutenzione predittiva, sono testati anzitutto nei nostri stabilimenti; solo successivamente sono introdotti sul mercato. Questo ci conferisce un vantaggio considerevole sulla concorrenza, che è quello di raccontare un’esperienza sul campo. La nostra prospettiva è quella di chi produce ma anche utilizza».
Il terzo passaggio: collegare It e automazione
A questo punto si tratta di creare un collegamento tra l’It e l’automazione, tra It e Ot. Si tratta di incidere sulle operation da posizioni centralizzate, e ciò si può fare solo con architetture integrate, in cui sistemi storicamente separati siano in grado di scambiarsi flussi informativi. Una prima soluzione di Bosch Rexroth è Web Connector, un’interfaccia web based che consente di visualizzare i dati provenienti dal campo (controller, drive e motori). I produttori di macchine che abbiano competenza nella creazione di pagine web possono quindi creare finestre di dialogo per casi d’usp quali configurazioni, diagnostica, assistenza, acquisizione dei dati di produzione e monitoraggio stessi tramite lo standard HTML5 e visualizzarli su dispositivi sia fissi che mobili.
Lo fa utilizzando semplici protocolli standard per l’interconnettività e la circolazione dei dati come Opc Ua o grazie a Open Core Interface, una tecnologia che combina l’ingegneria di automazione tipica dei Plc con strumenti software e applicazioni It disponibili sul mercato. In pratica, in questo modo l’azienda che utilizza WebConnector non deve necessariamente conoscere le complicate interfacce di programmazione o i meccanismi di comunicazione propri del mondo dell’automazione, che invece richiedono competenze specifiche. La seconda soluzione che Bosch Rexroth propone è Nexeed PPM. Production Performance Manager è una suite software che supporta i responsabili della manutenzione e della qualità nel rapido processo decisionale. Il software raccoglie e armonizza i dati di produzione e i dati macchina provenienti anche da diversi plant produttivi in tempo reale, li unifica, li visualizza e li trasmette su eventi predefiniti al personale di produzione. Nexeed PPM è il risultato dell’esperienza di Bosch nei suoi stabilimenti produttivi che viene messo a disposizione dei produttori.
Soluzioni specifiche per il packaging: generazione automatica di codice per applicazioni riutilizzabili
Grazie alla funzione toolkit Generic Application Template (GAT), è possibile creare software macchina di tipo modulare basato su template per poter riutilizzare gli applicativi. Si possono realizzare i progetti direttamente nel modello GAT integrato in IndraWorks Engineering e scegliere tra i programmi disponibili, modelli di applicazione o un intero modello applicativo. Lo stato macchina, le modalità operative, le interfacce dati e le sequenze tipiche sono già completamente integrate. È possibile, inoltre, creare estensioni specifiche dell’applicazione, tramite wizard. Tutto ciò permette di accelerare la creazione di un nuovo progetto, aumentando la qualità del software e l’efficienza ingegneristica a seguito di modifiche e miglioramenti. Contrariamente ai modelli di programmazione statici convenzionali, è possibile utilizzare wizard per strutturare le dimensioni ideali del software per la propria applicazione. Il programma PLC cresce dinamicamente, in modo che la struttura del software venga mantenuta attraverso la generazione automatica del codice anche dopo molte modifiche.
