Come possono le aziende manifatturiere raccogliere real time informazioni dal mandrino, ottimizzarne l’attività, diagnosticarne i problemi ed evitare il fermo macchina con una manutenzione preventiva e predittiva? Il tema è centrale perché il mandrino è una componente cruciale di diverse machine tool: torni, fresatrici, trapani, rettificatrici, affilatrici e smerigliatrici assiali. È un elemento protagonista dello shopfloor, ed è anche quello più esposto all’usura. Se si ferma, la produzione si arresta. Una soluzione è quella proposta da Hsd Mechatronics per i suoi elettromandrini e-Core, modelli sensorizzati e equipaggiati con un micro-processore: rappresentano l’ultimo avanzamento della società marchigiana (del gruppo Biesse) guidata dal Division General Manager Fabrizio Pierini. L’azienda peraltro progetta e realizza anche teste bi-rotative, schede elettroniche per la trasmissione dei dati e componenti tecnologicamente innovativi per la lavorazione del metallo, leghe, materiali compositi e legno.
La soluzione è la piattaforma MyHsd. Questa consente il collegamento via wi-fi del mandrino con il Cloud, la sua configurazione grazie ad un’App scaricabile su smartphone e l’esame delle condizioni operative del device sotto diversi profili: temperature, usura, velocità e altro. Il sistema comunica ai tecnici dell’azienda utente eventuali valori impropri, consentendo all’impresa di evitare il fermo anticipando la manutenzione. D’altra parte Hsd Mechatronics sta portando avanti un progetto più vasto: Electrospindle 4.0. Ha un duplice obiettivo. Il primo è la realizzazione di una nuova generazione di elettromandrini, del tutto sensorizzati e digitalizzati, in grado di trasmettere una pluralità di informazioni relative a diverse grandezze da “incrociare” in un apposito data lake. Il secondo è la creazione di una linea di produzione Zero Defects che riguarda aziende a monte e a valle: nel data lake, infatti, saranno convogliati anche i dati dei componenti mission critical (dei fornitori) e quelli dei test di qualità (delle imprese clienti), in modo da intercettare le imperfezioni e puntare al miglioramento continuo. Perciò, il risultato previsto è la realizzazione di una filiera interconnessa e avanzata.
Alla fine del 2020, in vista della definizione del progetto, Hsd Mechatronics è diventata un Lighthouse Plant del Cluster Nazionale Fabbrica Intelligente (Cfi), l’associazione che riunisce aziende, regioni, università ed enti di ricerca (in buona sostanza tutti gli stakeholder del settore) con l’obiettivo di creare una comunità manifatturiera avanzata, stabile e competitiva. Ne abbiamo parlato con Luca Bernabucci, regional sales manager Italia di Hsd Mechatronics.
Il contesto: rapporti tra il progetto Electrospindle 4.0 e la piattaforma Myhsd
«Electrospindle 4.0 è un piano molto ampio: riguarda tutta la filiera, dai costruttori di macchine agli utilizzatori. Comporta l’implementazione di tecnologie all’avanguardia: AI, machine learning, digital twin e altre. E il contributo di due atenei, l’Università Politecnica delle Marche e la Sapienza di Roma; nonché quello di En4, piccola realtà tecnologica (12 persone) umbra nata come spin-off dell’università di Perugia. MyHsd, invece, è più settoriale: concerne soprattutto la fase finale della supply chain, perché consente di attivare una reportistica relativa all’andamento dell’elettromandrino» – afferma Bernabucci.
Come funziona la piattaforma Myhsd e come un’azienda può utilizzarla
1) Il primo accesso
«In realtà, è tutto molto semplice e intuitivo» – afferma Bernabucci. Si tratta, anzitutto, di effettuare il primo accesso. «Il mandrino va collegato alla rete wi-fi. Questo passaggio è agevolato, perché basta seguire le istruzioni della procedura guidata consultabile su una apposita app scaricabile sul cellulare (android e Ios). Con la stessa applicazione, si procede con la taratura e la configurazione del device nella macchina. A quel punto la geolocalizzazione, e cioè l’identificazione della posizione geografica nel mondo reale dell’oggetto connesso. Questa prima fase finisce qui» – chiarisce Bernabucci.
2) Il collegamento con la platform in Cloud
A questo punto l’elettromandrino è collegato con la platform in Cloud. «Su una dashboard si può consultare live, con aggiornamenti al decimo di secondo, lo stato e il funzionamento del device» – afferma Bernabucci. Ma cosa si vede, in effetti? Quali parametri si possono visualizzare? Anzitutto c’è la rilevazione delle vibrazioni, che ha un grande rilievo: «Sono informazioni ottenute grazie ad un accelerometro, e che possono suggerire che l’utensile è ben squilibrato, o che lo stesso è usurato» – afferma Bernabucci. Ma anche quella di eventuali urti (espressa in G), della temperatura di utilizzo sia sullo statore che sui cuscinetti, della velocità correlata alle ore di utilizzo. Poi, in altre schermate si può valutare se il bloccaggio è corretto, se le tensioni di corrente sono quelle giuste. Si possono visualizzare inoltre valori storicizzati, relativi all’attività fin dalla prima accensione.
3) La funzione preventiva e predittiva
Nel caso in cui i valori di funzionamento siano incoerenti con quelli previsti per il buon utilizzo del mandrino, il sistema notifica immediatamente ai tecnici dell’azienda utente che c’è qualcosa che non va. Lo fa con mezzi di comunicazione comuni, ad esempio tramite e-mail. È questa notifica che consente all’azienda-utente di prendere delle contromisure; se del caso, di procedere con la manutenzione. In questo caso l’operazione si realizza in base alle condizioni effettive delle apparecchiature, piuttosto che sulle statistiche di vita media. D’altra parte, se l’intervento viene anticipato, si guadagna in sicurezza; se viene posticipato, si hanno costi minori. E in ogni caso c’è un beneficio economico.
I vantaggi per gli utilizzatori e per gli oem
Secondo Bernabucci, l’implementazione della piattaforma MyHsd comporta anzitutto una riduzione del 10% dei costi di utilizzo delle macchine; nonché un abbattimento dell’80% del tempo che in genere è necessario per diagnosticare i problemi relativi all’elettromandrino, dal momento che i tecnici dell’azienda utente non devono più passare per il call center di Hsd. Inoltre, sempre secondo Bernabucci, l’utilizzo della platform determina una diminuzione del 50% dei tempi di fermo macchina, grazie alle citate funzioni preventiva e predittiva; nonché un incremento del 10% della produttività dello shopfloor. Ma i riflessi positivi riguardano l’intera filiera di Hsd, e cioè non solo gli utilizzatori di macchine, ma anche i costruttori. Il monitoraggio comporta infatti un miglioramento della competitività sia dell’elettromandrino che del machine tool, e ciò in riferimento alle maggiori sicurezza e flessibilità di impiego, e alla migliore funzionalità.
Gli algoritmi della piattaforma Myhsd
La piattaforma MyHsd si basa su Aws, Amazon Web Services. Aws è una delle piattaforme cloud più complete e utilizzate del mondo, offre più di 200 servizi completi da data center distribuiti in moltissimi Paesi. Offre infrastrutture per il calcolo, l’archiviazione e i database fino alle nuove tecnologie, quali il machine learning, l’intelligenza artificiale, i data lake, analytics e Internet of Things. La rete di partner Aws include migliaia di system integrator che si specializzano nei servizi della platform e decine di migliaia di produttori di software indipendenti che adattano le proprie tecnologie per lavorare su Aws. Ma gli algoritmi di MyHsd sono “presi” da Aws? «In realtà – afferma Bernabucci – gli algoritmi li realizziamo noi, perché occorre una certa capacità di diversificazione che si ottiene col tempo, con l’esperienza sul campo. Noi facciamo componenti per vari settori: dall’alluminio, al legno, ai compositi. Conosciamo bene questi comparti, e sappiamo bene quali dati sono fondamentali per ciascuno di essi. Le lavorazioni, peraltro, hanno soglie tutte diverse».
L’innovazione in Hsd Mechatronics
Secondo Bernabucci, in termini di ricerca e sviluppo, «Hsd Mechatronics è un benchmark di mercato, un’azienda molto riconoscibile. D’altra parte non si può fare diversamente: l’innovazione è la leva più importante per la crescita». Attualmente, in Hsd, sono circa 15 i dipendenti che si occupano esclusivamente di R&D, sia nella parte meccanica che in quella elettronica. Peraltro, secondo Bernabucci, la presenza nella stessa azienda di tecnici e ingegneri elettronici, meccanici e informatici si è dimostrata un elemento vincente; ad esempio, ha permesso ad Hsd di sviluppare le soluzioni che consentono alla piattaforma di tarare via App l’elettromandrino.
Un 2022 in positivo per Hsd Mechatronics
Secondo Bernabucci, il 2021 è stato un anno molto positivo per gli ordini e per il fatturato, tornato a quota 94 milioni, e cioè ai livelli del 2017-2018, quelli pre-Covid. «Anche per il 2022 si prevede un risultato positivo, sebbene nella seconda metà dell’anno si assisterà ad un rallentamento. Nel complesso, comunque, sarà un anno di crescita».
Hsd Mechatronics in pillole
Fondata nel 1991 da Giancarlo Selci per costruire elettromandrini ad alte prestazioni da impiegare sulle macchine utensili Biesse (per la lavorazione del legno), vanta una struttura di 8mila metri quadrati organizzata secondo i principi della produzione Just in time. Opera attraverso l’Headquaters in Italia e 5 sedi localizzate nei principali mercati mondiali. Si accennava all’appartenenza di Hsd al Gruppo Biesse. Quest’ultimo è un’azienda internazionale che progetta, produce e distribuisce sistemi e macchine per la lavorazione dei materiali per i settori furniture, housing & construction, automotive ed aerospace. È quotata dal 2001 al segmento Star di Borsa Italiana. Realizza l’85% del proprio fatturato consolidato all’estero, opera in più di 160 Paesi grazie a 13 stabilimenti produttivi e ad una presenza diretta nel mondo con 37 showroom e un’ampia rete di rivenditori.
(Ripubblicazione articolo del 1° luglio 2022)
