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Nel paradigma di Industria 4.0 è fondamentale avere sempre i migliori dispositivi e strumenti disponibili sul mercato. Grazie all’innovazione tecnologica è possibile migliorare le condizioni di lavoro negli ambienti produttivi, ottimizzare la qualità del lavoro e garantire la sicurezza dei lavoratori. In questo contesto, il telecontrollo gioca un ruolo basilare in termini di sviluppo e raccolta dati ed è importante comprenderne il funzionamento e le dinamiche per raggiungere il pieno controllo della produzione in tutte le sue infinite sfaccettature.

Si tratta di specifiche tecnologie che, basandosi su strutturati sistemi di controllo, permettono di organizzare macchine e processi, riducendo considerevolmente l’intervento umano e la possibilità di un eventuale errore. Sono tecnologie che consentono l’automazione di operazioni ripetitive o complesse, garantendo una assoluta precisione e, di conseguenza, una facilitazione nel perseguire gli obiettivi prefissati.

Cos’è, però, nello specifico il telecontrollo? Come funziona e soprattutto, in quali ambiti può essere applicato per ottenere il massimo rendimento?

Telecontrollo: cosa è

Delineare le caratteristiche specifiche del telecontrollo non è semplice, dovendone dare una definizione il più possibile accurata, dovremmo dire che si tratta di un sistema di automazione strutturato sulla base di un interscambio di informazioni fra una periferica e un centro di controllo distanti tra di loro. Il flusso di dati è sempre bidirezionale, permettendo in questo modo al centro di controllo di intervenire sulla periferica. In questo senso risulta chiara la presenza di una struttura gerarchica che permette la raccolta di dati e li rende disponibili all’operatore centrale.

Si tratta di una scelta fondamentale per lo smart manufacturing, all’interno del quale i servizi e le tecnologie ad essi correlati consentono un monitoraggio da remoto, oltre all’effettiva ottimizzazione dei processi produttivi industriali.

Sistemi di telecontrollo: come funzionano

I sistemi di telecontrollo consentono:

• La raccolta e l’analisi di dati delle periferiche;
• L’archiviazione degli stessi;
• Il controllo della produzione a distanza;
• La gestione di emergenze da remoto per evitare lo stop produttivo;
• La servitizzazione.

A svolgere un ruolo fondamentale nel sistema di telecontrollo sono la gerarchizzazione e i sensori, che vengono integrati all’interno degli impianti che necessitano una supervisione e ne monitorano l’andamento attraverso l’acquisizione di dati che vengono poi trasmessi al sistema centrale. Questo svolge l’effettiva azione di controllo. Si possono ricavare informazioni di enorme rilevanza a breve e lungo termine, portando ad un effettiva ottimizzazione dei processi produttivi.

Telecontrollo: vantaggi

I vantaggi sono molteplici:

• Riduzione considerevole dei costi, aumentando in parallelo i profitti;
• Diminuzione degli sprechi, attraverso un azione di correzione delle inefficienze;
• Anticipazione degli interventi attraverso la manutenzione predittiva;
• Generazione di nuove opportunità grazie alla spinta allo smart manufacturing;
• Ottimizzazione della produttività attraverso l’acquisizione di dati altrimenti inaccessibili.

Applicazioni dei sistemi di telecontrollo

I sistemi di telecontrollo sono particolarmente diffusi: vengono utilizzati in ambito utility e all’interno dell’industria 4.0, oltre che nella realizzazione di moderni edifici costruiti secondo i dettami della building automation, per ottenere un controllo efficiente dei consumi energetici. L’applicativo più noto e diffuso è quello dell’analisi dell’inquinamento da polveri di un qualsiasi processo produttivo, anche in ragione della normativa vigente. I sensori trasmettono i dati alla centrale di controllo che li analizza e, attraverso un fast check, comprende se è necessario o meno un intervento diretto.

In questo modo viene tutelata non solo la sicurezza ambientale ma anche quella del lavoratore che opera all’interno dell’impianto. Scendendo sempre più nello specifico, gli esempi di applicazione sono molteplici, qui vengono forniti solo alcuni esempi:

• La viabilità (attraverso il controllo e la gestione dei semafori);
• L’illuminazione degli ambienti privati e pubblici;
• La depurazione acque reflue e in generale tutti gli impianti legati al servizio;
• Il controllo dell’energia per una gestione efficace dei consumi (compreso il riscaldamento);
• Il metering.

Qual è il rapporto tra telecontrollo e automazione

Il telecontrollo, come si accennava precedentemente, è a tutti gli effetti un sistema di automazione perché permette, attraverso la raccolta di dati dalle unità periferiche, una effettiva gestione da remoto di problematiche e di anticipazione delle stesse, tale da limitare gli sprechi produttivi e ottimizzare i controlli di gestione, anche attraverso la manutenzione predittiva.

Il tutto può essere sintetizzato in due processi, tipici proprio dell’automazione:

• La raccolta delle informazioni grazie ai componenti hardware, presenti all’interno dell’impianto.
• La supervisione mediante un software che riceve i dati dai sensori e li trasmette al sistema centrale. Il software è anche incaricato di segnalare eventuali problematiche che richiedono un intervento nel breve o lungo termine.

Con il telecontrollo il cliente finale investe in un’infrastruttura di comunicazione, realizzabile attraverso supporti fisici di diversi materiali (il più diffuso è la fibra ottica), vettori radio e una rete di trasmissione. In questo modo ottiene l’integrazione di un sistema che rivoluziona la produzione non solo in termini di sicurezza, ma soprattutto di costi.

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L’attività di raccolta dati, prima dell’era della digitalizzazione, era un’operazione lenta, manuale, e soggetta ad errore umano. Oggi non è più così, perché la parte più lunga, ripetitiva, e che richiede maggiore precisione è oggi affidata ai data logger. Infatti, la densità di dati che possono raccogliere questi dispositivi è difficilmente ottenibile tramite un lavoro umano.

Datalogger – significato

Spieghiamo ora Datalogger – significato. Il datalogger (in italiano “registratore di dati”) è uno strumento elettronico, funzionante a batteria. Ha la funzione di rilevare e registrare informazioni, ad intervalli definiti dall’operatore, per rendere agevoli e veloci le operazioni legate ad esse.

A livello hardware, il data logger può presentarsi sotto forma di scheda plug-in o di scheda di comunicazione seriale, lavorando quindi in tandem con un personal computer per elaborare e raccogliere i dati. Sono usati soprattutto in ambito industriale e professionale.

Data logger: come funziona

Le fasi di lavoro dei datalogger sono essenzialmente tre:

• Rilevazione dei dati tramite un sensore.
• Raccolta delle informazioni tramite una memoria interna.
• Trasmissione dei dati a un dispositivo esterno.

Il datalogger è uno strumento che lavora in autonomia, se il setting iniziale è corretto.
La configurazione iniziale è quindi una fase strategica che è meglio far condurre ad esperti di Automazione.
I periodi in cui il data logger dovrà raccogliere i dati e i momenti di analisi di questi dati, vanno programmati con una cadenza periodica decisa dall’operatore, ottimizzata rispetto alla funzione.

Segue poi la fase nella quale il datalogger registra i dati. Per una registrazione corretta, bisogna posizionarlo in un punto strategico e soprattutto progettare intervalli di tempo idonei al tipo di analisi che si ha intenzione di svolgere in seguito.

Il data logger registra e archivia periodicamente dei parametri grazie al suo microprocessore interno e può captare diversi tipi di segnali.

I dati vengono infine trasmessi al software sotto varie forme, che variano a seconda del modello:

• Tramite cavo USB.
• Lungo la rete wi-fi.
• Per mezzo di un cavo seriale.

Il dato viene riportato tramite l’ausilio di tabelle e grafici, in modo che si possa fare una lettura d’insieme, mettendo il dato in relazione ai precedenti e ai successivi, e facendo un’analisi che tiene presente l’evoluzione dei parametri.

Data logger: sceglierlo nella maniera corretta in base alle prestazioni

Le prestazioni da tenere sotto controllo prima della scelta sono:

• Ripetibilità.
• Quantità di canali.
• Precisione del sensore e affidabilità delle misurazioni.
• Qualità del software.
• Batteria di lunga durata e velocità di ricarica.
• Capacità di tenere memoria dei dati anche senza fonte elettrica.
• Canali di trasmissione delle informazioni.
• Dimensioni.
• Impermeabilità.

Per scegliere il datalogger corretto bisogna prima valutare il tipo di parametri ambientali che si desidera rilevare ed analizzare, vista la varietà di misurazioni possibili con questi dispositivi. Bisogna tenere presente che alcuni data logger sono specializzati nella lettura di alcuni dati in particolare: ad esempio, alcuni datalogger sono specializzati nel rilevamento delle temperature, altri in quello dell’umidità, altri ancora in quello della pressione.

Sono tanti altri i dati che un data logger può analizzare e tenere in memoria: la quantità di luce, la tensione, l’intensità del suono, la variazione di corrente, oppure ancora di acidità e la quantità di anidride carbonica.

Datalogger: prendere in considerazione l’utilizzo effettivo

Quando consideriamo di prendere un datalogger dobbiamo considerare l’utilizzo effettivo. Per esempio se stiamo monitorando la temperatura di un ambiente interno di un edificio occorre precisione elevata ma non ai massimi livelli; cosa invece fondamentale se stiamo monitorando un ambiente dove viene conservato un prodotto che deperisce sopra una certa temperatura.

Inoltre, per gli utilizzi professionali, è preferibile un data logger che mantenga il salvataggio dei dati anche se non alimentato dall’elettricità, anche per lunghi periodi: soprattutto se l’utilizzo è previsto in un luogo isolato ed è quindi necessaria un’operatività molto lunga. A questo proposito, meglio preferire un modello che segnala quando la carica della batteria sta scendendo ed è quindi necessario ricaricarla.

Un altro aspetto importante riguarda la comunicazione col software: può essere utile dotarsi di un datalogger che comunichi con il computer e quindi col software anche in modalità wireless, per rendere più agevole il trasferimento dei dati, rispetto a quello tramite usb. Infatti, il wi-fi consente risparmio di tempo, una migliore velocità di trasmissione di dati.

Un altro parametro importante è quello delle dimensioni, tenendo presente che maggiori dimensioni comportano manualità inferiore, ma maggiore capacità di archiviazione.

Applicazioni: data logger temperatura e umidità

Due applicazioni frequenti dei datalogger sono quelle di rilevazione ed analisi della temperatura e dell’umidità. Infatti, una delle applicazioni più frequenti è quella relativa al settore meteorologico, oltre all’ultilizzo nelle celle frigorifere e nelle serre.

Altre appplicazioni per data logger relative a temperatura e umidità le troviamo nella logistica. In questo settore è necessario assicurarsi che le condizioni ambientali citate siano adatte alla buona conservazione delle merci: per tale motivo sono preferiti strumenti in grado di rilevare questi due parametri simultaneamente.

L’efficienza energetica che si ottiene interpretando correttamente i dati rilevati e applicando eventuali correttivi, è un fattore fondamentale nell’automazione industriale perchè garantisce la riduzione degli sprechi in impianti di medio-grosse dimensioni e, di conseguenza, l’impatto ambientale.

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La Human Machine Interface è un’interfaccia che permette un dialogo tra l’uomo e la macchina. Solitamente composta da un input e un output, è un sistema complesso che semplifica la vita delle persone attraverso una serie di applicativi che rendono possibili azioni quotidiane che fino a pochi anni fa erano considerate fantascienza.

L’HMI è il mezzo attraverso il quale si verifica una comunicazione efficiente con impianti industriali nel contesto di progetti strutturati. In questa breve guida ne delineeremo le caratteristiche per approdare ad esempi di applicazione lungo la linea di produzione.

HMI – significato

Partiamo col declinare la sigla HMI – significato: Interfaccia Uomo Macchina (letteralmente Human Machine Interface). Questa indica tutti i sistemi strutturati in modo da permettere un dialogo tra le persone e le macchine. L’esempio più semplice è uno smartphone dotato di touchscreen: possiede un input che permette all’uomo di inviare un ordine alla macchina e un output che permette alla macchina di dialogare.

In questo campo un ruolo di primaria importanza è esercitato dall’accessibilità e dall’usabilità che trasformano un dispositivo potenzialmente criptico in uno user-friendly. Ogni HMI ha le sue caratteristiche individuali che la rendono unica nel contesto del settore in cui opera come quello della building automation.

In generale, la relazione tra hardware e software consente di ottimizzare il lavoro da svolgere in qualsiasi settore. La relazione tra uomo e macchina, se funzionale, può portare enormi vantaggi in termini di produzione e di risultati, ma attenzione perché molto dipende dalla scelta dei componenti corretti da utilizzare. Con l’avanzare degli anni queste strutture diventano sempre più complesse e conoscerne le caratteristiche può aiutare moltissimo nella realizzazione di un progetto con performance superlative.

Interfacce HMI: caratteristiche

Le interfacce HMI trovano diverse applicazioni in ambito industriale. Un dispositivo con interfaccia uomo macchina permette ai dipendenti la visualizzazione e il controllo delle applicazioni legate a diversi tipi di macchinari, appoggiandosi a I/O, SoftPlc CoDeSys o Ethercat. Tutto ciò permette un’efficientamento dell’ambito lavorativo.

La base sono i due sistemi di input e output che vengono integrati con lo SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) che ha il compito di interagire con i controllori a logica programmabile (PLC) e i sensori per prendere e inviare tutte le informazioni utili alla produzione. Solitamente il sistema viene provvisto di uno schermo che riproduce una rappresentazione grafica delle azioni che si stanno svolgendo e del tempo che occorre per portarle a termine.

In questo senso la tecnologia non viene utilizzata solo per ottimizzare tempi, materiali e costi di produzione, ma anche per semplificare azioni molto complesse con l’obiettivo di ridurre l’errore umano potenziando l’expertise dei dipendenti con un sistema strutturato e testato. A seconda della destinazione del sistema con cui gli operatori devono interfacciarsi può cambiare la forma in qualità di veste grafica, ma i componenti essenziali risulteranno sempre integrati in una struttura determinata.

Pannello HMI: vantaggi

Le interfacce HMI rappresentano una tecnologia innovativa sotto molti punti di vista e portano moltissimi vantaggi alle aziende che le inseriscono nelle catene di produzione. Ecco i vantaggi del pannello HMI:

• Gli errori sono considerevolmente ridotti grazie alla possibilità di visualizzare in qualsiasi momento le informazioni corrette dei processi sullo schermo.
• Il funzionamento e il controllo delle criticità di una macchina sono sempre a portata di clic.
• La struttura ha dimensioni ridotte grazie ai sensori di input e output e in generale all’HMI in SCADA.
• Se non la si apprezza, si può modificare l’interfaccia semplicemente mettendo mano al software HMI.
• Il touchscreen permette di non interagire necessariamente in maniera diretta con la macchina. Quindi il monitor può essere sfruttato come strumento di controllo della macchina con evidenti vantaggi in termini di prevenzione di incidenti sul posto.
• Tutte le informazioni utili per potenziare la produzione sono all’interno della stessa struttura e consultabili in qualsiasi momento.
• Il pannello HMI è semplice da utilizzare e intuitivo: servono competenze specifiche che possono essere acquisite attraverso uno studio complessivo dello strumento a seguito di formazione aziendale.

In generale le interfacce HMI semplificano il lavoro di produzione, raccogliendo le informazioni e automatizzando sistemi complessi: sono pratiche e funzionali, di dimensioni ridotte e dotate di touchscreen sensibile ma pratico.

Interfacce HMI: esempi di applicazioni

L’ambito applicativo di carattere maggiormente innovativo per le interfacce HMI è da ricercare nella realtà aumentata e nella realtà virtuale. Se le macchine di una linea produttiva sono connesse nel mondo digitale si può creare un “digital twin” ovvero un “gemello digitale” delle stesse e delle HMI che le supportano. L’operatore è quindi in grado di entrare nel cyberspazio per interagire con diversi scopi: training su un determinato dispositivo, ispezione delle componenti per simulare una manutenzione da effettuare poi concretamente e molto altro.

Leggi anche l’articolo: Strategie di manutenzione del futuro: manutenzione predittiva

Gli SCADA sono tool indispensabili per il controllo delle strutture industriali: utilizzano le interfacce HMI e MMI per monitorare le macchine e avere il controllo pieno e diretto su tutto l’impianto. Si tratta a tutti gli effetti di sistemi avanzati di supervisione che garantiscono l’estrapolazione di una serie di dati, indispensabili per l’ottimizzazione del lavoro e, spesso, anche per impedire un eventuale arresto della produzione.

I sistemi SCADA giocano un ruolo fondamentale nella Building Automation all’interno dell’industria 4.0 in termini di evoluzione digitale che potenzia effettivamente il lavoro attraverso il controllo e la supervisione di impianti: sono considerati fra le interfacce più utili e funzionali dell’intero sistema.

Sistemi SCADA: cosa sono

Declinando l’acronimo SCADA – significato abbiamo la sequenza letterale Supervisory Control And Data Acquisition. Si tratta di un sistema di monitoraggio utilizzato per i sistemi fisici che viene generalmente utilizzato insieme agli input e gli output degli HMI per supervisionare la struttura industriale, monitorare la progressione del lavoro e impedire che un problema improvviso possa interrompere la produzione.

Il sistema SCADA indirizza anche, in un certo senso, il processo decisionale all’interno dell’azienda. Avere a disposizione tutti i dati della produzione e la situazione in generale con i suoi punti di forza e le sue criticità facilità una decisa presa di posizione da parte della dirigenza. Con SCADA si ha sempre la situazione sotto controllo senza la necessità di intervenire manualmente o intervenire all’interno dell’impianto: una schermo, monitora e relaziona all’ingegnere di competenza. L’accesso al sistema è garantito anche in remoto.

Si può anche valutare di connettere i sistemi SCADA con diversi dispositivi (2G, 3G, 4G oppure CDMA e GS): in caso di necessità si può intervenire direttamente tramite la rete mobile o le reti ethernet tradizionali (LAN e WAN, giusto per citarne due).

HMI – SCADA: quali differenze

Spesso si finisce per parlare dei sistemi SCADA e delle interfacce HMI allo stesso modo: come se fossero interscambiabili, due sinonimi a rappresentare il medesimo oggetto fisico. Il binomio HMI – SCADA in realtà non è sovrapponibile: sono due componenti diverse con ruoli e specificità differenti all’interno di uno stesso sistema.

L’HMI viene utilizzato come mezzo d’interazione tra l’uomo e la macchina, un traduttore dei comandi umani che restituisce anche il tempo che si impiegherà a svolgere una determinata azione e il risultato finale. SCADA ha il compito di raccogliere i dati e supervisionare il corretto funzionamento dell’impianto.

L’interfaccia è una parte fondamentale del sistema SCADA perché consente un’interazione diretta con il sistema stesso. Senza non si avrebbe accesso a tantissime utility del sistema.

Software SCADA: architettura

Il software SCADA ha una struttura ben definita che lo rende adatto a contribuire alla crescita di grandi aziende e PMI. L’ architettura del sistema prevede:

• Uno o più sistemi digitali dialoganti tra loro attraverso input e output.
• Un gruppo di unità periferiche (RTU, Moduli di i/u o PLC) che attraverso una serie di sensori si relazionano con i macchinari e con l’intero impianto.
• Una rete in grado di gestire tutti i protocolli di comunicazione e supervisione assicurando il successo del singolo progetto sulla linea di produzione.

SCADA software: vantaggi

Usare il software SCADA porta numerosi vantaggi. Eccone una sintesi:

• Ottimizza la gestione dei dati d’impianto: se lo SCADA software funziona correttamente, reperisce tutti i dati di cui si ha bisogno e li raccoglie in un unico punto in modo che siano facili da reperire e consultare.
• Migliora la gestione complessiva delle operazioni: tutte le informazioni riguardo le azioni compiute da uno o più macchinari sono consultabili in qualsiasi momento via IUM, oltre ad essere oggetto anche di report successivi.
• Rende più efficiente tutto il complesso: i processi sono semplificati perché ricorrono ad azioni automatizzate e di gestione programmata. I dati, poi, vengono in aiuto in fatto di programmazione e di gestione in tempo reale delle emergenze.
• Riduce considerevolmente i tempi di inattività: si avvale di analisi predittiva e quindi di manutenzione predittiva, tanto da segnalare in tempo reale i difetti del sistema per porvi rimedio prima che il danno sia tale da dove interrompere la produzione.
• Semplifica la gestione del sistema: attraverso una piattaforma unificata all’interno della quale si può reperire ogni informazione di cui si ha bisogno: dai dati sulla lavorazione sino ad arrivare ai report produzione. Tutti gli aggiornamenti sono in tempo reale e consultabili anche da remoto.

Sistema SCADA: applicazioni

Ecco alcuni esempi di applicazioni di sistema SCADA:

• Controllo qualità: in un’industria per il trattamento ad alta temperatura di metalli il sistema SCADA assicura il controllo delle regolazioni anche in presenza di forni eterogenei.
• Collaudo: in fase di collaudo registra i dati dei test di prodotti di diverse linee di produzione permettendo una comparazione dettagliata.
• Monitoraggio dei dispositivi collegati a termostati per la sicurezza dei lavori: in un ambiente di lavoro dove occorrono temperature ideali per lo svolgimento di determinate attività produttive, il sistema SCADA fornisce sempre indicazioni puntuali e precise.

Leggi anche l’articolo: Revamping industriale: cos’è, quando effettuarlo ed esempi

Qualsiasi tipo di attività produttiva sia oggetto di pianificazione economica, nella voce spesa dovrà sempre considerare la manutenzione; questo perché qualsiasi tipo di progetto o soluzione non si conserverà sempre allo stato di partenza. Tutto è soggetto a tempo ed usura e, prima o poi, diventa necessario un intervento di riparazione o sostituzione. Con l’avanzare del progresso tecnologico, nell’era dell’industria 4.0, un passo in più può essere fatto: prevedere il futuro.

La manutenzione, in questo caso, non è più un intervento meramente applicativo allo scopo di ristabilire uno status quo, ma una scelta a monte per evadere il problema prima che sopraggiunga. Questo tipo di scelta, oltre a essere il riflesso del cambiamento all’interno dell’industria manifatturiera, denota una certa attenzione nei confronti degli standard di efficienza, di produttività, di sicurezza e di qualità che permettono di anticipare problematiche e trovare soluzioni ancora prima che si presenti un inconveniente, dimostrando tout court che sono pochi gli eventi all’interno dell’impresa industriale davvero imprevedibili.

In questa breve guida affronteremo il tema della manutenzione, distinguendone le tipologie e portando degli esempi pratici riscontrabili nella routine lavorativa quotidiana.

Tipologie di manutenzione: manutenzione reattiva, manutenzione preventiva e manutenzione predittiva

Iniziamo con il dire che esistono sostanzialmente tre tipi di manutenzione:

• La manutenzione reattiva: è il tipo di intervento applicativo tradizionale del settore industriale. Si tratta di adoperarsi nel momento della comparsa di un problema. Attraverso una manutenzione straordinaria si può riprendere la produzione, sebbene questo nuovo inizio non sia immediato e non garantisca l’estinzione pratica della necessità di un nuovo intervento. Si lavora sul pezzo che ha causato la sospensione senza occuparsi di quelli giunti “a fine vita”.
• La manutenzione preventiva: è un tipo di intervento programmato, più efficiente dal punto di vista temporale. Si interviene con anticipo sugli elementi che potrebbero causare problemi a breve termine. La preventiva consiste, brevemente, in una fase di controllo e in una di manutenzione. Si tratta di una pianificazione graduale che impedisce il fermo nella produzione causato dall’insorgere di problematiche improvvise non calcolate.
• La manutenzione predittiva: è un’evoluzione della manutenzione preventiva. Parte dal presupposto condiviso della necessità di un intervento a monte sulla probabilità che si verificherà un problema, ma si basa su dati scientifici più strutturati. Grazie alle tecnologie Iot è possibile estrarre i dati generati da una serie di sensori elettronici che sono in grado di predire con precisione il verificarsi di alcune circostanze che potrebbero interrompere la produzione. L’analisi, infatti, è in grado di predire il comportamento dell’impianto anticipando l’insorgere di problematiche di vario genere.

Manutenzione predittiva: vantaggi

La predictive maintenance interviene con anticipo sulle problematiche relative alla produzione, sfruttando l’analisi dei dati che confluiscono in un CMMS (Computerized Maintenance Management System) producendo una serie di soluzioni mirate al potenziamento e la protezione della produzione. I vantaggi della manutenzione predittiva quindi, sono davvero tanti:

• La produttività con la manutenzione preventiva e la manutenzione predittiva aumenta: non ci sono bruchi arresti nella linea di produzione, ma anzi tutto viene gestito con larghissimo anticipo.
• Gli interventi predittivi sono solitamente più economici e meno dispendiosi anche in termini temporali di quelli di manutenzione reattiva.
• Gli asset oggetto di analisi reattiva tendono a conservarsi meglio nel corso degli anni e anche questo ha un peso economico rilevante.
• Si abbassano complessivamente anche le spese di magazzino: l’acquisto dei componenti in tempi ristretti di solito comporta una crescente tendenza all’errore e un’impossibilità a raggiungere il prezzo migliore del mercato. Maggiore è la fretta d’acquisto, maggiore è la probabilità di sbagliare. I pezzi, poi, acquistati in garanzia avranno un forfettario ancora più alto.
• L’intervento predittivo comporta anche un controllo elevato delle macchine e quindi una sicurezza complessiva maggiore per tutti i lavoratori in fabbrica.

Manutenzione predittiva: esempi

La manutenzione predittiva, lo abbiamo detto, comporta un’analisi accurata del processo di produzione con interventi regolari molto prima dell’insorgere di un qualsiasi tipo di problematica. Questa sua attitudine la rende adatta a qualsiasi applicativo in ambito industriale. Scendiamo ancora di più nel dettaglio per scoprire insieme tre esempi di manutenzione predittiva:

• Il business eolico: grazie ad una serie di droni che volano intorno agli impianti, raccogliendone ogni giorno i dati, è possibile intervenire sullo stato di usura delle pale e sul corretto funzionamento del sistema, evitando il blocco della produzione.
• La Kone: la famosa azienda che si occupa di ascensoristica ha puntato tutto sulla predictive maintenance con un sistema di intervento 24 ore su 24, 7 giorni su 7. In questo modo la produzione non si ferma mai, garantendo anche la sicurezza degli impianti.
• Il caso Trenitalia: non tutti lo sanno, ma la nota azienda italiana dedicata ai trasporti ha puntato molto sul progetto Dynamic Maintenance Management System volto a una manutenzione predittiva dei treni sfruttando IOT e data.

Gli applicativi, insomma, sono tantissimi e si adattano a qualsiasi tipo di impresa del settore. I vantaggi non sono certo inferiori: scegliere la manutenzione predittiva vuol dire puntare al futuro in termini di tecnologia pur salvaguardando il capitale umano in termini economici e di sicurezza.

Leggi anche l’articolo: Revamping industriale: cos’è, quando effettuarlo ed esempi

Secondo una ricerca “Ucimu- Sistemi per produrre” l’età media di una macchina del settore industriale si aggira intorno ai 13 anni e, valutazioni alla mano, nel circa 70% dei casi si riscontra un mancato dialogo tra le macchine e l’integrazione con i sistemi informativi; ovvero non sono previsti sistemi IT con conseguenze disastrose in termini di performance e ottimizzazione.

Una struttura efficiente è la conditio sine qua non per il rendimento attivo della linea produttiva. Ecco perché, in questo senso, diventa fondamentale conoscere in maniera approfondita il ciclo produttivo degli impianti di automazione per operare interventi e riportare a nuova vita progetti che potrebbero apparire obsoleti. In questo senso il revamping gioca un ruolo importantissimo.

Revamping – significato

Il significato di revamping affonda le sue radici nel settore ferroviario: si tratta di un termine inglese che veniva e viene ancora oggi utilizzato per definire degli interventi strutturali sul materiale rotabile per potenziarne l’efficenza. Non è da confondere con il restyling, perché non riguarda solo l’aspetto dei componenti ma anche la loro struttura meccanica e tecnologica.

Il revamping non riguarda solo l’ambito ferroviario, ma in larga scala si applica a tutto il settore industriale: viene utilizzato per prolungare il ciclo di vita delle macchine e potenziare in questo modo il processo produttivo. Grazie a questa soluzione si può ridare vita a cicli obsoleti integrandoli con tecnologie all’avanguardia e permettendogli in questo modo di dare una nuova spinta alla produttività con benefici evidenti in termini di sicurezza di risparmio energetico.

Non va, naturalmente, trascurato anche l’aspetto economico: sostituire un componente integrandolo con una tecnologia moderna è molto meno costoso che dover ripartire da zero con un sistema produttivo completamente nuovo. Il paradigma ultimo del revamping è quello di utilizzare un investimento minimo per ottenere una soluzione produttiva massima.

Revamping impianti: quando procedere

Una delle domande che più spesso ci si pone in questo ambito è: quando conviene procedere con il revamping impianti? Ci sono alcuni parametri oggettivi che permettono di effettuare una scelta consapevole:

• Il macchinario che ha generato il problema ha bisogno di un pezzo di ricambio esoso e difficile da reperire.
• Un macchinario provoca spesso infortuni ai dipendenti perché la sua struttura appare poco ergonomica e pratica e necessita, in ultima istanza, dell’istallazione di tecnologie di protezione per chi vi lavora.
• Uno o più macchinari necessitano di una manutenzione costante che sottrae molto tempo al ciclo produttivo, rischiando, nei casi peggiori, il fermo completo della linea produttiva.
• Un macchinario non produce al massimo delle sue potenzialità compromettendo l’introito economico predetto.
• Se la formazione che riguarda uno o più macchinari implica il dispendio di una grossa quantità di tempo, sproporzionata al ricambio di capitale umano aziendale.
• Se i software vanno riscritti perché i PLC non sono più in produzione.
• Se il mercato richiede spesso il cambio improvviso di componenti compromettendo il successo di un progetto.
• Se si sviluppa la necessità di controllo della produzione attraverso un sistema tecnologico strutturato che permetta anche il dialogo delle macchine live.

Revamping industriale: proiettare l’azienda nell’ Industria 4.0

Che sia finalmente arrivato il tempo di una quarta rivoluzione industriale? Difficile a dirsi, c’è da considerare, tuttavia, che l’uso sempre più importante di tecnologie digitali wireless e applicativi per la registrazione di dati, oltre ad essere uno dei maggiori punti di forza del revamping industriale, sta portando ad una rivoluzione complessiva del settore e ad una diffusione massiccia dell’Internet of Things. Il settore sta cambiando in favore di aziende sempre più inserite nell’Industria 4.0, con innovazioni che potenziano la competitività e spese contenute per risultati maggiormente performanti.

La scelta di revamping industriale dei propri strumenti, com’è evidente, proietta le aziende in un ambiente futuristico che punta sull’utilizzo di nuovi sistemi che ottimizzano il lavoro, rilanciano la produzione e contengono i prezzi, anche grazie ad una lista di ammortamenti disponibili. Si tratta della realizzazione di un percorso che trascina gioco-forza in un futuro di obiettivi raggiunti con un impiego sempre minore di investimenti sbagliati.

Revamping impianti: esempi

Il revamping degli impianti è un’operazione delicata che può portare, però moltissimi vantaggi. Ecco una serie di operazioni che configurano esempi di revamping impianti.

• Sostituzione di dispositivi obsoleti come PLC di vecchia data e probabilmente fuori mercato o l’integrazione di nuovi SCADA al passo con i tempi.
• Inserimento di nuove periferiche in sostituzione di quelle già presenti o l’integrazione al sistema; stesso discorso vale naturalmente per le telecamere nel supervisore.
• Trasformazione di un macchinario esistente da alimentazione a gasolio ad un’altra più funzionale.
• Tecnosoluzioni più performanti a livello qualitativo.

In generale, si riscontra il revamping di impianti quando vengono effettuati interventi di cambiamento mirati a rendere più moderno l’impianto e le macchine facenti parte della linea di produzione e ad allungarne il ciclo di vita. Al contempo grazie ad una manutenzione più mirata e predittiva si abbassa l’impatto dell’investimento economico in tal senso.

Leggi anche l’articolo: Building automation: come funziona e perchè implementarla

 

Nel 1967, la Philco-Ford Corporation produsse un film intitolato “The Home Of The Future: Year 1999 A.D.” in cui raccontava come sarebbe stata la casa del futuro. Allora la rappresentazione appariva come un piano futuristico di difficile applicazione che però anticipava considerevolmente i progressi della tecnologia in cui ci troviamo immersi ogni giorno.

Nel 2020 Peter Cochrane, storico di fama mondiale ha ripetuto l’esperimento riproducendo la casa degli anni a venire, con la differenza che le sue previsioni non appaiono più tanto assurde o utopistiche. La nostra capacità di andare oltre immergendoci in un panorama distante nel tempo è cambiata grazie alla building automation, una tecnologia che permette di controllare e automatizzare da remoto sistemi che non comunicano tra loro. Oggi è impossibile pensare alla casa del futuro senza considerare le potenzialità di questa evoluzione applicativa.

Qual è il rovescio della medaglia? Dov’è l’inghippo? Cosa stiamo dimenticando? Niente, i sistemi di building automation sono ideati per migliorare la vita delle persone e presto diventeranno la normalità. Per puntare alla realizzazione di un progetto sofisticato bisogna conoscerne i componenti ed essere in grado di andare oltre per valutare la potenzialità della messa in opera: per questo motivo occorre rivolgersi a una ditta che ha un know-how del settore pluriennale come Cignoli Elettroforniture.

Building automation: come funziona

I sistemi di building automation permettono una semplificazione contestuale della vita domestica: ogni azione prevista all’interno dell’ambiente casalingo può essere anticipata e gestita tramite un’applicazione. Usciamo di casa la mattina e dimentichiamo di inserire l’allarme? Dal telefono possiamo isolare e controllare l’ambiente. Stiamo tornando dal lavoro e vogliamo trovare la casa calda? Il sistema di riscaldamento può essere gestito a distanza. Vogliamo risparmiare sulla bolletta? Un’ applicazione cataloga i nostri consumi ed è in grado di portare a termine una previsione strutturata dei costi. È e sarà una casa intelligente la nostra: un ambiente in cui approdare ed esaudire a portata di clic ogni desiderio.

I sistemi di building automation danno un feedback molto importante sotto forma di flusso di dati: in questa maniera si possono analizzare gli indici prestazionali di un intero edificio. Permettono di gestire in maniera centralizzata gli impianti di una struttura. Sono pensati per implementare strategie dirette alla creazione di un ambiente sostenibile. Gli edifici smart che si avvalgono della building automation sono green e pensati per il benessere degli occupanti e dell’intero Pianeta.

I vantaggi della building automation

I vantaggi della building automation sono soprattutto tre:

• Comfort: gli abitanti della casa possono soddisfare le loro esigenze con un clic. Tutto viene gestito con semplicità applicativa per un massimo della resa nel minor tempo possibile.
• Risparmio economico: l’investimento di un impianto di Building Automation si ammortizza nel tempo perchè lima i costi di manutenzione e abbatte i consumi portando a bollette più “leggere”. Uno studio ha dimostrato che, superato l’investimento iniziale, il risparmio complessivo nella routine quotidiana è pari al 30%.
• Impatto ambientale: gli edifici che utilizzano questa tecnologia tendono ad avere una minore impronta di carbonio, con enormi tipi di agevolazioni. La strategia di sviluppo sostenibile europea ha in programma di stanziare 275 miliardi di euro da destinare alle ristrutturazioni smart.
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Sistemi di building automation: esempi di applicazioni

Gli esempi di applicazioni dei sistemi di building automation sono davvero moltissimi:

• Controllo degli accessi.
• Gestione dell’illuminazione.
• Gestione del condizionamento dell’aria (termoregolazione).
• Lettura dei dati dettagliati relativi ai consumi e all’ambiente in cui è contestualizzato lo smart building.

Un case study interessante dei sistemi di building automation ce lo fornisce Carrefour. La nota azienda francese fondata ad Annecy nel 1959, con tantissimi punti vendita in tutto il mondo e largamente diffusa in Italia, ha avuto l’idea di raccogliere tutti i dati energetici dei punti vendita al fine di ottimizzare i costi di gestione.

Un sistema di machine learning ne ha poi analizzato il risultato, permettendo di individuare e agire tempestivamente sulle anomalie di funzionamento degli impianti di riscaldamento e aereazione con un risparmio economico considerevole. Ciò ha consentito l’attivazione di interventi di manutenzione predittiva su ogni punto vendita, oltre a garantire il pieno controllo dei consumi di ogni area. Il risparmio locale prodotto si moltiplica esponenzialmente in un sistema di rete di punti vendita capillare come quello di Carrefour: non è quindi un dato marginale, ma rappresenta un’ottimizzazione concreta nei costi energetici.

Gli ambiti di applicazione della building automation non riguardano solo le grandi aziende o i privati: i vantaggi in termini economici e di risparmio di tempo riguardano anche le PMI. Avere una smart home, uno smart building o uno smart office vuole dire investire oggi per avere un risparmio economico considerevole nel futuro.

Il punto di forza di questo sistema è che può essere facilmente introdotto sia in termini economici, che strutturali. Per trasformare un ambiente sono necessarie tecnologie di cui disponiamo già e con cui abbiamo una certa familiarità: una connessione internet, dispositivi intelligenti e un gateway che colleghi l’intera struttura. La scala dell’impianto e dei relativi servizi da implementare dipende dalle necessità private o aziendali. La pianificazione della building automation è un passaggio fondamentale per capire come raggiungere tutti gli obiettivi di risparmio energetico e di controllo che ci si è posti inizialmente.

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Per quanto PLC e DCS si assomiglino sempre più, è bene conoscere le loro differenze. Nel campo dell’automazione industriale il concetto di controllo è fondamentale. Nel momento in cui le macchine hanno la possibilità di eseguire dei processi in maniera automatica, controllarle diventa necessario: basta solo una variabile fuori posto che il programma può smettere di funzionare o causare dei danni e, purtroppo o per fortuna, la nostra realtà non è prevedibile al 100%. Ed è qui che entrano in gioco i PLC (Programmable Logic Controller) e i DCS (Distributed Control System).

Due dispositivi in grado di tradurre la realtà in numeri, gli input in output. Ma su quale dei due è meglio puntare? Vediamo insieme quali sono le loro caratteristiche e differenze per poter configurare il sistema di controllo più adatto al tuo impianto automatizzato.

PLC e DCS: come funzionano

Sia i PLC che i DCS sono composti da una CPU e dei moduli di input e output. La CPU, esattamente come in un computer, è il cervello del dispositivo, l’elemento grazie al quale viene eseguito il programma installato. I moduli I/O sono invece adibiti alla ricezione e all’invio di segnali digitali e analogici, prima e dopo la processazione.

Per quanto PLC e DCS compiano azioni simili, lo fanno su due livelli di scala differenti:

• I Programmable Logic Controller nascono come dispositivi adibiti alla risoluzione di problemi di controllo e automazione locali, di processi semplici. Gestiscono, ad esempio, la temperatura, la pressione, l’umidità in un punto dell’impianto e prendono decisioni semplici sulla base dei dati che raccolgono.
• I DCS sono stati creati per monitorare interi impianti. Il loro scopo è organizzare il lavoro dei dispositivi che fanno controllo diretto come i PLC e verificare che tutto vada per il meglio. Raggruppano i processi in gruppi di controllo e gestiscono flussi di dati più ampi.

In un’architettura DCS quindi, troviamo diversi PLC che agiscono a un livello inferiore, a contatto con le macchine sul campo.

 

PLC: i vantaggi per l’automazione industriale

Più la tecnologia evolve, più il confine tra PLC e DCS diventa labile. Le differenze principali tra i due sono la velocità di elaborazione e la complessità dei dati che riescono a gestire. Dato che i PLC hanno programmi più semplici e sono fisicamente più vicini all’oggetto controllato, risultano molto più veloci dei DCS. D’altro canto, i DCS devono gestire una mole di dati maggiore e sono più distanti, quindi anche più lenti.

Negli anni i PLC hanno iniziato a rincorrere i DCS sul fronte della capacità di controllo, senza rinunciare alla velocità, elemento fondamentale quando si tratta di automazione industriale. Oggi esistono Programmable Logic Controller che si collegano in rete tra loro, creando di fatto un’architettura DCS senza che il Distributed Control System ci sia davvero. Questo cambiamento porta a preferire un sistema a soli PLC per la loro semplicità e velocità. Per ora, tutto ciò è possibile solo per piccoli sistemi, ma presto lo sarà anche per gli impianti più grandi.

PLC Siemens: perché sceglierli

I PLC Siemens sono un buon esempio di Programmable Logic Controller di nuova generazione che si avvicinano sempre più al mondo e al funzionamento dei DCS.

Ad esempio, il PLC LOGO! nella sua versione 8.3 offre la possibilità di avere la connettività cloud integrata. La piattaforma mette in comunicazione e a contatto fino a 8 moduli base di LOGO! o altri controllori. Questo rende possibile il monitoraggio e il controllo di un piccolo sistema senza bisogno dell’installazione di un DCS che rallenterebbe i processi e complicherebbe il tutto.

I PLC di Siemens, oltre a essere funzionali in questo senso, sono anche espandibili con nuovi moduli in qualsiasi momento: moduli di input output per gestire più dati, moduli di alimentazione e di comunicazione. La flessibilità è una caratteristica importante nel settore, soprattutto per aziende in espansione o che evolvono i loro processi velocemente. Più un sistema è flessibile, meno si deve investire per eventuali variazioni future per controllo e automazione.

Optare per un sistema a soli PLC di nuova generazione è la scelta migliore oggi, soprattutto per i piccoli impianti. Più l’innovazione tecnologica andrà avanti, più la connettività aumenterà e anche i grandi sistemi potranno godere di maggiore velocità di monitoraggio e controllo.

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