«Il nostro Dna è quello di produttori di sensori per l’automazione industriale, ma oggi vogliamo fornire anche sistemi di analisi dei dati, dashboard e cruscotti per la produzione e segnali di stato». Marco Catizone, head of Industrial Integration Space & Shared Services Unit di Sick racconta a Industria Italiana il nuovo posizionamento della multinazionale tedesca specializzata in sensori e in tutto ciò che ruota loro attorno, ma che ora sta allargando sempre di più il suo raggio d’azione. Non è una diversificazione del business, ma un suo completamento: i sensori rilevano dati in quantità enormi, che necessitano di apposite tecnologie on site per essere gestiti estraendo il massimo valore possibile. Il tutto sempre in un’ottica di progressiva integrazione tra IT e OT, collaborando con costruttori come Mitsubishi, Kuka o Universal Robots. «Uno dei processi a cui stiamo andando incontro è ad esempio il superamento del semplice valore binario “1/0” per sfruttare dal sensore altre informazioni più precise», prosegue Catizone. La multinazionale tedesca dell’automazione ha chiuso il 2020 con un fatturato di circa 1,7 miliardi di euro, ottenuto grazie a oltre 10.000 dipendenti.
Sick sta anche fornendo non solo sistemi di elaborazione locale di tipo edge, ma anche prodotti che permettono di elaborare informazioni onboard e poi comunicarle con bus di campo o al mondo più di “alto livello”. Il posizionamento di Sick deve tener conto anche della necessità di retrofitting delle macchine e dei sistemi che integrano i suoi componenti e strumenti: Industria 4.0 infatti costringe anche a rivedere le macchine esistenti, a cercare di renderle più efficienti, più pronte per le nuove esigenze.
Soluzioni per l’integrazione digitale
Che cosa significa essere parte di un processo – quello della trasformazione digitale e dell’integrazione di questi fattori all’interno della fabbrica – all’epoca di Industria 4.0? «Per quanto riguarda Sick– ci spiega Catizone – il nostro dna è quello di produttori di sensori per l’automazione industriale. E con questi termini intendiamo tutto quello che può essere carpito dal campo, indipendentemente dalla natura dell’informazione ottenuta. Nel mondo dell’integrazione digitale ci poniamo prima di tutto come fornitori di dati, perché questo processo si basa sulle informazioni e sulla capacità di produrle. Nel nuovo corso dettato da Industria 4.0 si aggiunge la possibilità di elaborare e fornire dati anche più utili alle strutture. Non si impiega più soltanto il Plc, cioè l’elaboratore locale della macchina, ma anche sistemi di analisi dei dati, dashboard e cruscotti per la produzione, segnali sullo stato di utilizzo delle apparecchiature».
La creazione di dati ambientali, attraverso sensori che possono rilevare le vibrazioni o la temperatura, consentono di creare un set d’informazioni che contribuiscono a dare una panoramica più completa. Da questo punto di vista, dunque, Sick si pone come uno dei principali creatori di questi dispositivi. E lo fa ormai da anni. Un altro modo di intendere il ruolo della multinazionale tedesca dell’automazione è quella di superare la classica risposta semplice che viene prodotta da un sensore. «L’output – chiosa Catizone – è tradizionalmente binario: 1 o 0. Nel caso di una fotocellula, ad esempio, fornisce il risultato di presenza di un oggetto. Ma ci sono molti dati che vengono elaborati per arrivare a due semplici segnali opposti: misurazioni e componente di rumore ambientale da un punto di vista ottico. Il risultato è dunque il frutto di un processo realizzato dai cosiddetti smart sensor. Inoltre, proprio grazie alle informazioni elaborate, il sensore permette di dare altre specifiche che possono servire in molti altri modi: è il caso, tanto per fare un esempio, della manutenzione predittiva. Il sensore comunica un incremento anomalo della temperatura o delle vibrazioni consentendo di sostituire un pezzo prima che questo si rompa».
Sensori intelligenti a bordo macchina
Emerge chiaramente come Sick stia “salendo” nella catena del valore fornendo e non solo sviluppando sistemi di elaborazione locale di tipo edge. Si tratta di meccanismi che da un lato accettano ingressi come possono essere i sensori, a bordo macchina possono elaborare questi segnali per trasferirli al Plc oppure a strumenti di tipo It, software con i protocolli che sono tipici del mondo dell’automazione. «Lo scopo di questo nuovo mondo inaugurato con Industria 4.0 – chiosa Catizone – è l’interazione tra i diversi livelli. Un dispositivo edge di campo, che chiamiamo Sim (Sensor Integration Machine) può acquisire sensori di varia natura, elaborarne a bordo informazioni differenti che possono anche provenire da sistemi complessi come le telecamere, e in base alle indicazioni ottenute, svolgere complesse elaborazioni, anche basate sull’intelligenza artificiale, e fornire un risultato aggregato. Questi dati possono essere comunicati con bus di campo al Plc o al mondo di più “alto livello” con i protocolli tipici».
Come già detto, è fondamentale in questo momento storico attrezzare i macchinari meno evoluti per far loro svolgere funzioni avanzate. Questo obiettivo è possibile attraverso metodiche di retrofitting, che rendono le macchine più digitali. Anche Sick è ovviamente della partita, elaborando sistemi di sviluppo e dei piccoli cruscotti che consentano la visualizzazione delle informazioni. «Abbiamo messo a punto un kit – ci spiega Catizone – che chiamiamo RDK (Rapid Deployment Kit) Overall Equipment Effectiveness che misura l’efficienza della macchina, per capire se è disponibile a produrre, quanto sta lavorando, quanto di quello che produce è buono e quanto invece va scartato. Con questo parametro possiamo stilare una sorta di indice di efficienza totale della macchina. Per fare questo forniamo i sensori, l’intelligenza edge per raccogliere tutti i segnali e poi un software per andare a visualizzare e archiviare i dati ricevuti».
Un altro tipo di Rdk, (Plm, Production Line Monitoring) crea una sorta di piccola dashboard di visualizzazione dell’andamento della produzione. Non si tratta di “sostituirsi” ai software che siamo già abituati a conoscere e che sono presenti sul mercato, ma piuttosto di soluzioni facili da integrare, una sorta di primo passo verso Industria 4.0. Oltretutto si può ottenere questo risultato con un investimento relativamente contenuto dal punto di vista economico.
Il mondo dell’Industria 4.0
La trasformazione digitale del manifatturiero in Italia ha vissuto un’adozione a due velocità. Da una parte i grandi clienti end user che si servono dai grandi gruppi che hanno avviato una rapida e definitiva transizione grazie anche a team dedicati e strutturati; dall’altra c’è invece il grande mondo delle pmi che, tipicamente, non hanno ancora compreso e introiettato l’importanza di pianificare investimenti di questo tipo. «La soluzione migliore – ci racconta Catizone – è che si adotti una strategia “passo–passo”. Questo significa mostrare gradualmente che cosa si può elaborare, comprendere e ottenere attraverso una gestione intelligente dei dati “giusti”. Bisogna imparare a scremare e ad avere le informazioni che servono, per avere i primi insight».
Altro caposaldo di Industria 4.0 è quello dell’integrazione tra IT e OT. Sick è attiva anche in questo tipo di situazione, anche se ovviamente non intende sostituirsi alla produzione di sistemi di gestione dell’azienda, di Erp o Mes. Creando invece un’interfaccia con i principali vendor di software, si possono arricchire gli utenti di informazioni significative e utili.
A chi si rivolge Sick
Il panorama in cui si muove la multinazionale tedesca dell’automazione è piuttosto variegato. Sono tre, principalmente, i mercati di riferimento: Factory, Logistic e Process Automation. Il primo è il settore tradizionale, con cui vengono forniti prodotti e soluzioni a costruttori di macchine e integratori di sistemi che impiegano i prodotti di Sick per incrementare l’efficienza e rendere gli impianti sempre più digitali. Un forte sviluppo legato alla digitalizzazione è presente anche nel settore della Process Automation, per la quale Sick fornisce sistemi di analisi delle emissioni e misuratori di portata per gas naturali. «Negli ultimi anni – conclude Catizone – c’è stato anche un boom per quanto riguarda la Logistic Automation. Sia per quello che concerne la logistica classica, come i sistemi di smistamento dei pacchi, sia per quello che concerne la logistica di stabilimento come gli Agv. I veicoli a guida autonoma sono sempre più diffusi e, essendo automatici, devono essere sempre più sensorizzati. Per questo motivo abbiamo sviluppato moltissime soluzioni. Un grande classico è rappresentato dai laser scanner di sicurezza che servono per rilevare ostacoli o persone nelle zone di azione dell’Agv. Ultimamente, poi, questi dispositivi possono anche essere impiegati in concomitanza con un dispositivo edge per dare informazioni di localizzazione dell’Agv basato sulla rilevazione dei contorni naturali dello stabilimento».
Sick ha inoltre stretto partnership con i principali costruttori, da Mitsubishi a Kuka passando per Universal Robots. La multinazionale tedesca utilizza un approccio un po’ particolare: stringere collaborazioni con i costruttori di macchine per capire quali siano le esigenze in materia di sensori e di funzionalità.
Qualche esempio di partnership
Per quanto concerne l’interazione con Mitsubishi, da novembre del 2020 è disponibile una nuova soluzione per semplificare l’integrazione della tecnologia di visione. Questa è stata sviluppata per applicazioni in settori come automotive, food and beverage, life science, machine building ed Oem design: combina un sensore di visione Inspector di Sick con blocchi funzione già sviluppati e testati per l’ambiente di programmazione Gx Works di Mitsubishi Electric. Questo semplifica la configurazione delle applicazioni di visione sui Plc permettendo agli utenti di avere massima assistenza e supporto da parte di Mitsubishi Electric e Sick.
Per quanto concerne l’integrazione con il mondo di Universal Robots, il software Sick Inspector URCap consente la facile integrazione del sensore visione 2D Inspector con il controller dei robot del produttore Universal Robots. Il dispositivo di controllo offre accesso alle immagini live del sensore e consente una calibrazione e un allineamento semplici del sensore. Nello stesso modo, è possibile impostare anche posizione della pinza e il cambio di oggetti di riferimento. In pochi minuti, si configura dunque una guida robot basata su videocamera.
Nell’industria alimentare, dove vengono trattati alimenti aperti e sensibili, è molto importante che l’imballaggio primario sia igienico. Per consentire la corretta gestione del processo nelle celle robotizzate, Sick collabora con il costruttore di robot Stäubli. La combinazione del sensore di visione 3D TriSpectorP1000 e del robot FAST picker TP80 HE a quattro assi di Stäubli risolve il problema del prelievo di oggetti dal nastro trasportatore in movimento. La localizzazione in 3D dei pezzi viene eseguita dalla Belt Pick SensorApp, una app pronta all’uso e implementata mediante SICK AppSpace. La tecnologia 3D si adatta particolarmente bene a oggetti di forma irregolare e variabili in altezza, nonché all’individuazione del doppio strato. In collegamento con un encoder, il sensore riconosce la posizione di ciascun singolo oggetto, in modo sicuro e accurato. Dopo aver rilevato la posizione di un pezzo, basandosi su una soglia in altezza, le coordinate esatte vengono trasmesse al FAST picker TP80 HE. Quindi, la sua pinza a vuoto preleva singolarmente, ad esempio, i gamberetti dal nastro e li posiziona, in base a un modello di imballaggio, nei vassoi. Il braccio a quattro assi del robot effettua di norma oltre 200 prelievi al minuto. In questa applicazione concreta, non è necessaria la velocità massima – tuttavia, il robot smista comunque oltre 60 gamberetti al minuto.
Il TriSpectorP1000 rileva la posizione dei prodotti con l’aiuto della cosiddetta “triangolazione laser”, che consente di calcolare anche altezza e volume. Ciò riveste un valore importante soprattutto nel confezionamento dei prodotti organici, che variano molto per dimensione. Per esempio, nel caso pratico dei gamberetti, la possibilità di calcolare il volume, ha permesso di scartare i gamberetti troppo piccoli per questa applicazione. Inoltre, il FAST picker TP80 HE utilizza questi dati per generare una disposizione accattivante nel vassoio e per contribuire all’uniformazione dei pesi dei pacchetti.
La Belt Pick SensorApp di SICK, utilizzata per questa applicazione è una app specializzata nella localizzazione di oggetti su un nastro trasportatore. In questo modo, grazie alla SensorApp, il TriSpectorP1000 si trasforma in sensore 3D configurabile per il Belt-Picking. Questo concept prepara dunque le migliori prospettive per il futuro. Infatti, non importa se si tratta di piccole salsicce o medicinali: con misure meccaniche simili, per il cambio di prodotto sono sufficienti solo poche modifiche, se non nessuna. Tali conversioni vengono eseguite in modo digitale nel TriSpectorP1000 grazie a SICK AppSpace, e ciò rende più efficiente l’intera gestione delle linee di imballaggio.
