SOLUZIONI DI CONTROLLO PER MACCHINE AD ALTE PRESTAZIONI : IL CASO SYNCRONO DI PRIMA INDUSTRIE

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1 AUTOMAZIONE E COMPETITIVITÀ DALL IDEA AL MERCATO : QUANDO LA TECNOLOGIA CREA IL SUCCESSO SOLUZIONI DI CONTROLLO PER MACCHINE AD ALTE PRESTAZIONI : IL CASO SYNCRONO DI PRIMA INDUSTRIE Antonella Lacasella Sintesi SCpA

2 Indice Presentazione Tendenze nel mercato dei beni strumentali Sintesi Scpa Soluzioni di controllo La gestione della ridondanza Il caso applicativo: Syncrono di Prima Industrie Modugno, 2006 February 15 th

3 L evoluzione dell industria di riferimento Mercato dei beni strumentali (Macchine e Robot) Andamento del commercio internazionale della Meccanica Strumentale e dell'hich Tech incorporato (1980=100) Fonte: elaborazione e previsione (al 2005) su dati Enea e S.I.E World Trade Meccanica Strumentale High Tech Incorparato nella Meccanica Strumentale

4 L evoluzione dei margini di profitto Mercato dei beni strumentali (Macchine e Robot) Pochi componenti sono fatti in casa, pochissimi in Italia

5 Il mercato dei componenti meccatronici e dell automazione vale 75 miliardi di euro: - Il 30% circa inserito nelle linee di produzione - Il 23% inserito nei beni strumentali - Il 18% nella movimentazione - Il 29% nei sistemi di magazzinaggio I sistemi di controllo superano i 28 miliardi di euro La strumentazione di misura supera i 10 miliardi di euro I sensori superano i 6 miliardi di euro Queste tre voci costituiscono circa il 60% della componentistica high-tech Apparecc. di prova in linea e fuori linea Strumentazione del laboratorio Azionamenti Apparati e sistemi di controllo del traffico Sistemi di telecontrollo Sistemi di controllo CNC a logica cablata Sistemi di controllo a base di PLC Sistemi di controllo a base DCS Strument. a quadro e a pannello Valvole automatiche e attuatori Analisi gas e liquidi Sensori e codificatori Strumentazione di misura UPS 203,0 700,0 858, , 660, , 608, , 1.395, 850, , 2.304, 3.000, 3.100, 2.500, 2.013, 2.720, 3.800, 3.800, 3.193, 5.125, 4.500, 6.400, 6.100, 8.000, , Europa Mondo , , mln 0, , 4.000, 6.000, 8.000, , , ,

6 Aspetti strategici del Mercato dei beni strumentali e automazione (Macchine e Robot) - Spostamento dei margini su componenti meccatronici e servizi a questi collegati (aftermarket) - Necessità di diminuire costi e tempi di progettazione, integrazione di algoritmica avanzata, commissioning e collaudo

7 Focus Sintesi SCpA Sistemi di controllo Sensori e sistemi di misura Design e materiali 3 Business Unit SW Solutions Sistemi di controllo e gestione low-cost ad alte prestazioni HW Solutions Sistemi di misura e sensori non convenzionali Integrated Analysis Architetture e materiali

8 Sintesi SCpA Software Controllo Vibrazioni Robot Macchine Celle Middleware Hardware Gestione Ridondanza Look-ahead Generazione Automatica di Codice Architetture Software Modulari Gestione Macchine e celle Controlli aperti low-cost Sistemi di misura non convenzionali Valore aggiunto dato da soluzioni integrate tra le 3 BU Design & Materiali

9 SOLUZIONI DI CONTROLLO SINTESI

10 SOLUZIONI DI CONTROLLO SINTESI Catena dei sistemi di controllo OBIETTIVO: Fornire un framework per il controllo che permetta all utilizzatore di concentrarsi su competenze maggiormente strategiche quali la progettazione di dispositivi e lo sviluppo di software applicativo

11 SOLUZIONI DI CONTROLLO TRADIZIONALI Mancanza di ambienti di sviluppo e tool di supporto Lunghi tempi per lo sviluppo di nuove soluzioni algoritmiche La chiusura del codice di controllo e l utilizzo linguaggi proprietari Notevole sforzo nell integrare nuove funzionalità L impiego di hardware dedicato Soluzioni poco scalabili

12 LE SOLUZIONI DI CONTROLLO SINTESI Disponibilità di strumenti per la simulazione Verifica più rapida delle soluzioni innovative proposte Sistema per la traduzione del codice da ambiente di simulazione a prototipo Riduzione dei tempi di sviluppo del codice di controllo Sviluppo di un framework di controllo modulare Semplicità nell integrazione di nuove funzionalità Utilizzo di architetture hardware PCbased Possibilità di introdurre algoritmica avanzata time consuming

13 LE MACCHINE RIDONDANTI IL PROBLEMA MECCANICO A causa delle elevate inerzie, le caratteristiche dinamiche di una macchina cartesiana di grandi dimensioni sono limitate SOLUZIONE Utilizzo di strutture ridondanti a cinematica parallela (PKM) per via delle doti di elevata risposta dinamica e per le caratteristiche di rigidezza

14 LA GESTIONE DELLA RIDONDANZA Si parla di macchina ridondante quando: la macchina è dotata di un numero di assi superiore a quelli necessari per assolvere i compiti assegnati La ridondanza se opportunamente sfruttata, può aiutare a risolvere queste problematiche, riuscendo a coniugare elevate dinamiche ed accuratezza Necessità di un controllo innovativo capace di: gestire la ridondanza per incrementare le performance dinamiche di una macchina in termini di velocità ed accelerazione

15 GLI ALGORITMI DI CONTROLLO E GESTIONE DELLA RIDONDANZA Concezione Sviluppo Validazione Strumenti di simulazione Riduzione del time to market per la concezione e sviluppo di nuovi algoritmi Implementazione Test Sperimentazione: Prototipo & CN Riduzione dei tempi di commissioning Riduzione dei costi

16 GLI ALGORITMI DI GESTIONE DELLA RIDONDANZA La soluzione sviluppata ha permesso di: - distribuire in maniera ottimale le movimentazioni permettendo di sfruttare al massimo le caratteristiche dinamiche della macchina - generare la traiettoria di taglio in maniera automatica da un programma G- Code per macchine standard, senza la necessità di nessuna operazione aggiuntiva Innovatività Incremento delle prestazioni Brevetto

17 IL CASO APPLICATIVO : SYNCRONO DI PRIMA INDUSTRIE "The Best Metal Forming/Fabrication Machine Tool" at the Metalworking Production Magazine 2006 awards Brevetto algoritmo di controllo : Prima Industrie- Sintesi Qualche numero: - Velocità di taglio di 6G, pari al doppio del precedente benchmark fori con diametro da 2mm e a distanza di 3mm in 58 in secondi per acciaio dolce o alluminio di un 1mm di spessore - Produttività incrementata del 50% per lavorazioni per componenti in lamiera di 3mm - Consumo energetico tre volte inferiore alle macchine benchmark