L ASSESSMENT INDUSTRY 4.0 PER VALUTARE LO STATO DELL ARTE DI PRODOTTI E PROCESSI

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1 L ASSESSMENT INDUSTRY.0 PER VALUTARE LO STATO DELL ARTE DI PRODOTTI E PROCESSI

2 Consulting Funzionamento e vantaggi dello strumento dell Assessment e come è stato utilizzato per analizzare e valorizzare i prodotti di un azienda leader nella produzione di macchine CNC ad elevate prestazioni In questi ultimi anni la corsa all innovazione nel campo dei sistemi di produzione si è fatta sempre più agguerrita, i nuovi paradigmi legati alla quarta rivoluzione industriale sfidano le capacità di progettisti e tecnici che devono sviluppare macchinari e linee di produzione adatti ad essere integrati in fabbriche sempre più smart. Molte delle soluzioni che fanno parte delle tecnologie abilitanti di Industry.0 sono già disponibili ed impiegate in ambito industriale, ma i massimi benefici potranno essere ottenuti solo attraverso un abile combinazione di queste tecnologie. Buffoli Transfer, azienda leader nella produzione di macchine utensili di alto livello tecnologico, ha accettato queste sfide trasformandole in nuove opportunità, con l obiettivo di proporre sul mercato impianti che massimizzino tutti i vantaggi generati dallo sviluppo e dall integrazione di metodi e tecnologie. Un progetto di medio-lungo periodo come questo necessita di una efficace roadmap che permetta di pianificare l introduzione di nuove funzionalità, sia dietro specifica richiesta dei clienti ma soprattutto analizzando le richieste e le possibili evoluzioni del mercato. L Assessment Tecnologico.0 La metodologia di Assessment Tecnologico che utilizziamo prende ispirazione dalla Guideline Industrie.0 della Verband Deutscher Maschinen und Anlagenbau - VDMA, principale associazione tedesca dei costruttori di macchine e impianti industriali. Si compone di fasi: preparazione, analisi, valutazione, generazione nuove idee e stesura della roadmap. Le diverse fasi permettono di determinare il grado di sviluppo e di adeguatezza dei macchinari industriali alle richieste della quarta rivoluzione industriale e di scegliere le migliori soluzioni per arrivare a definire una roadmap di sviluppo. Preparazione Analisi Generazione nuove idee Valutazione Stesura della roadmap Conoscenza di base Competenze Idee Valutazione Applicazione Progetti interni Modelli di Business Project team Workshop Project team Il flusso dell Assessment Tecnologico

3 6 La fase preparatoria consiste nel reperire tutte le informazioni riguardanti un macchinario in costruzione o in fase di progetto. Nel caso di Buffoli, insieme allo staff tecnico dell azienda si è scelto di analizzare una linea automatizzata composta da una macchina transfer asservita da 7 robot per la completa automazione della logistica attorno alla macchina. È importante durante queste fasi poter contare su una solida base di competenze interdisciplinari, sia presenti all interno dell azienda che messe a disposizione da professionisti esterni. La fase di analisi viene effettuata utilizzando un toolbox che permette di esaminare punto per punto, usando una scala con livelli di performance, le seguenti applicazioni tecnologiche sul macchinario industriale: Integrazione di sensori e attuatori Comunicazione e connettività Data Storage e scambio informazioni Monitoraggio Servizi IT in locale Servizi IT da remoto Cyber Physical System Energy Saving Modelli di Business I livelli di performance rappresentano il grado di sviluppo verso la visione Industry.0 delle tecnologie. Riguardo all applicazione integrazione di sensori e attuatori, ad esempio, si parte da prodotti privi di sensori e attuatori fino ad arrivare a prodotti con sensori integrati che elaborano i dati ed inviano risposte autonome; oppure nel caso dei Cyber Physical System avremo al primo livello l assenza di qualsiasi forma di simulazione o virtualizzazione e al quinto livello la presenza di un gemello digitale (digital twin) del macchinario, che permette la simulazione in real-time delle funzioni AS IS TO BE di setup e produzione. Communicazione e Connetività Le nuove interfacce di communicazione permettono l'utilizzo di servizi che migliorano la disponibilità dei dati archiviati. Il raggiungimento di una rete pienamente integrata nell'internet Of Things passa attraverso i sistemi ethernet industriali o i Fielbus Interface. non ha interfacce invia e riceve segnali di Input e Output possiede una Field Bus Interface alla rete ethernet industriale ad internet Valutazione della macchina per l aspetto comunicazione/connettività Nel caso della linea transfer di Buffoli, ad esempio, la Comunicazione si trova nel punto più alto della scala di valutazione: la macchina è predisposta per connettere il suo sistema di controllo ad Internet al fine di garantire funzionalità avanzate di teleassistenza e supervisione da remoto. AS IS TO BE Monitoraggio dei parametri di processo e diagnostica Il monitoraggio è un aspetto chiave nelle applicazioni dell'industria.0. Si parte dalla semplice scoperta di guasti, dalla diagnosi e prognosi delle proprie capacità operative fino alla possibilità di controllo autonomo che permetterebbe di evitare costosi danni in caso di guasti. Nessun monitoraggio del prodotto Semplice segnalazione dei guasti Registrazione delle condizioni di funzionamento per scopi diagnostici e indicazione dei guasti con possibile troubleshooting Prognosi delle proprie condizioni funzionali Correzioni adottate automaticamente ad internet Valutazione della macchina per l aspetto monitoraggio

4 Consulting Per quanto riguarda il monitoraggio, lo stato dell impianto preso in esame è il livello in cui si ha la registrazione delle condizioni di funzionamento per scopi diagnostici con l indicazione dei guasti e delle possibili cause, le letture dei sensori vengono utilizzate per fornire servizi diagnostici che aiutano gli operatori e i manutentori nell individuare i malfunzionamenti e nel ridurre i tempi di fermo macchina per la manutenzione correttiva. Ulteriori sviluppi in questo ambito sono la capacità dell impianto di realizzare prognosi delle proprie condizioni di funzionamento e quindi di attivare anche interventi di manutenzione preventiva e, come livello massimo, al controllo autonomo che permetterebbe di evitare i danni provocati da guasti improvvisi. Misure già adottate da Buffoli su macchinari per l automotive. Finita la fase di analisi si passa a quella di valutazione in cui, sia attraverso dati provenienti dal mercato di riferimento sia per mezzo di benchmark di soluzioni già adottate in altri settori, si fissano dei livelli obiettivo e si stima, per ogni applicazione tecnologica, la differenza tra il livello attuale e quelli di riferimento. Quando la performance è inferiore al livello massimo, viene attivata una sessione di generazione di nuove idee in cui i progettisti esprimono alcune proposte di innovazione che permettano di raggiungere il livello necessario per adattare il prodotto alle richieste di mercato. Tali idee verranno poi validate attraverso parametri di fattibilità, costo e tempi e utilizzate per creare la roadmap di implementazione delle soluzioni scelte, che conterrà la descrizione operativa dei progetti di sviluppo. Dall Assessment Tecnologico a quello di processo Questa metodologia di assessment può essere ampliata, mantenendo la struttura originale, andando ad analizzare anche il grado di adeguatezza dei sistemi produttivi e generando ulteriori vantaggi competitivi legati all impiego delle tecnologie. Per farlo si utilizza un toolbox impostato in maniera simile a quello tecnologico in cui le variabili valutate sono: Decentralizzazione dei dati di produzione Comunicazione tra macchine (MM) Integrazione del network aziendale Integrazione dati con la supply chain Interfacce uomo - macchina Efficienza con piccoli lotti Anche in questo caso sono presenti diversi livelli di sviluppo. Per quanto riguarda la Decentralizzazione dei dati di produzione, ad esempio, si va dall assenza del processamento dei dati da parte dei macchinari al completo controllo della pianificazione dei processi produttivi, passando dai sistemi di monitoraggio e pianificazione della produzione. Nel caso della Integrazione dati con la supply chain si parte dallo scambio di informazioni ancora effettuato con mezzi tradizionali quali telefono e mail, fino ad arrivare alla completa integrazione degli impianti produttivi con i sistemi informativi di fornitori e/o clienti. 7 AS IS TO BE Integrazione ICT processo produttivo vs Fornitori L'infrastruttura dell'it e della telecomunicazione nella produzione determina la possibilità di implementare innovative applicazioni e potenziali miglioramenti per il processo tecnico e dell'organizzazione. In più rispetto ai server di dati centrali si potrebbe utilizzare portali di comunicazione web-based. Processi automatizzati per lo scambio di dati con i partner esterni della value-chain o del value-network rappresentano passi verso una visione dell'industria.0. Scambio di informazioni via mail e telefono Server centrali nella produzione Portali basati su internet con la condivisione dei dati Scambio di informazioni automatizzato (tracking dell'ordine) Fornitori e clienti sono pienamente integrati nel design della produzione Valutazione della variabile integrazione dati con la supply chain

5 8 Gli strumenti utilizzati nell assessment si rivelano utili per semplificare la valutazione delle due condizioni necessarie per ottenere le agevolazioni e possono essere utilizzati per raccogliere i dati necessari alla redazione della perizia contenente l analisi tecnica, obbligatoria per i beni con un valore di investimento superiore ai euro. Le macchine e gli impianti che verranno destinati al mercato italiano, e che quindi possono accedere al beneficio dell iper-ammortamento previsto dalla Legge di Stabilità 07, per ottenere l agevolazione devono sottostare a due condizioni:. Sia incluso nell elenco dell allegato A e possegga i seguenti presequisiti: Controllo per mezzo di CNC (Computer Numerical Control) e/o PLC (Programmable Logic Controller) Interconnessione ai sistemi informatici di fabbrica con caricamento da remoto di istruzioni e/o part program Integrazione automatizzata con il sistema logistico della fabbrica o con la rete di fornitura e/o con altre macchine del ciclo produttivo Interfaccia tra uomo e macchina sempliciee intuitiva Rispondenza ai più recenti parametri di sicurezza, salute e igiene del lavoro La macchina transfer di Buffoli è risultata perfettamente rispondente anche alle richieste della Legge di Stabilità, rivelandosi adatta per essere integrata in sistemi produttivi avanzati, in cui la flessibilità e l adattabilità costituiranno il motore che spingerà l ottenimento di vantaggi competitivi. La roadmap di Buffoli Transfer è molto ambiziosa. Il livello tecnologico attualmente presente nelle macchine Buffoli si colloca tutto nella parte alta dei tool di analisi e questo sprona l azienda a ricercare ed implementare soluzioni avveniristiche, che spaziano dal monitoraggio per la manutenzione autonoma, alla simulazione con cyber physical system integrati con l uso di interfacce mobili, per fornire sistemi di produzione pronti per le smart factory che stanno nascendo da questa quarta rivoluzione industriale. E almeno due tra le seguenti ulteriori caratteristiche: Sistemi di tele-manutenzione e o telediagnosi e o controllo in remoto Monitoraggio continuo delle condizioni di lavoro e dei parametri di processo mediante opportuni set di sensori e adattività alle derive di processo Caratteristiche di integrazione tra macchina fisica e/o impianto con la modellizzazione e/o la simulazione del proprio comportamento nello svolgimento del processo (sistema cyberfisico).. Sia presente l interconnessione con il sistema aziendale di gestione della produzione o con la rete di fornitura Claudio Asnaghi, Senior Consultant Area Tecnologie, Festo Consulting