Wärtsilä, smart factory basata sulla user experience - Industry 4 Business

Innovazione industriale

Una smart factory basata sulla user experience

Nell’ambito delle aziende premiate con i Fari Manifatturieri del Friuli Venezia Giulia, Wärtsilä Trieste rappresenta un caso di successo applicato al monitoraggio intelligente della produzione

23 Nov 2020

Stefano Salvador

Responsabile Ufficio Imprese e Digitalizzazione Area Science Park ed esperto di processi di innovazione IP4FVG

Beatrice Baraldi

assegnista di ricerca Area Science Park e IP4FVG

Wärtsilä Trieste è il sito produttivo di Wärtsilä Italia specializzato nello sviluppo e nella realizzazione di motori navali di prima qualità. I progressi compiuti nell’ambito dell’Industria 4.0 sono valsi all’azienda la nomina di Faro Manifatturiero del Friuli Venezia-Giulia da parte di IP4FVG (il Digital Innovation Hub regionale). Al pari delle altre aziende premiate (tra cui Danieli Automation, Electrolux, Premek Hi-Tech, SCM Zanussi, Flex Ltd) Wärtsilä Trieste ha dato prova di saper investire nella rivoluzione digitale in maniera esperta e consapevole, potendo fare affidamento sulla competenza e sulle capacità delle proprie risorse umane. Uno dei risultati più brillanti conseguiti è stato lo sviluppo di un software MES (Manufacturing Execution System) per il monitoraggio automatico dell’attività produttiva che, grazie alla perfetta integrazione con gli altri sistemi aziendali, ha permesso di ottenere importanti risultati in termini di ottimizzazione dei tempi di lavoro e della qualità dei prodotti. Il nuovo software ha avuto origine all’interno del centro di ricerca aziendale che, dal 2019, ha saputo coinvolgere diverse professionalità interne ed esterne nelle proprie attività. Tutto ciò ha permesso la trasformazione dell’azienda in una smart factory basta sulla user experience.

La tecnologia 4.0 applicata alla produzione ad alta complessità

Wärtsilä Italia è parte integrante di Wärtsilä Corporation, multinazionale finlandese produttrice di soluzioni per la generazione di energia ad uso marino e terrestre. Oltre alle sedi di Genova, Taranto e Napoli, specializzate soprattutto nei servizi di assistenza post-vendita, di primaria importanza sul territorio nazionale è il sito di Trieste, dove è concentrata la maggior parte della produzione. Qui nel tempo sono stati introdotti importanti miglioramenti tecnologici che hanno reso lo stabilimento un caso di eccellenza sia a livello nazionale che europeo. Il settore di mercato a cui l’azienda si rivolge richiede processi produttivi a basso volume e alta complessità, con prodotti che, pur presentando caratteristiche comuni, sono spesso molto personalizzati. Per far fronte a queste necessità, sfruttando le nuove tecnologie offerte dalla trasformazione digitale, il sito Wärtsilä di Trieste è riuscito a ricavare ampi vantaggi. Tra le diverse soluzioni adottate un importante elemento è stato lo sviluppo di un Flexible Manufacturing System, in grado di lavorare automaticamente prodotti differenti in contemporanea. Esso è costituito da quattro macchine a quattro assi, un buffer per la raccolta e il trasferimento dei dati di lavorazione, una macchina per il controllo di misura e un robot capace di rifinire il prodotto ed eliminare eventuali sbavature. Inoltre, sistemi automatizzati sono stati predisposti anche per le attività di controllo qualità e per l’assemblaggio dei componenti lungo le linee di lavorazione, processo facilitato da soluzioni di augmented reality.

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Manifatturiero/Produzione

Producendo articoli differenti l’uno dall’altro ed esigendo al contempo un grado di precisione estremamente elevato per ciascuno di essi, l’azienda si è orientata verso tecnologie produttive sofisticate e personalizzate, introdotte seguendo un programma di innovazione ben ragionato, che l’ha portata a essere una smart factory.

Il MAC (Manufacturing Acceleration Centre)

Il percorso di trasformazione di Wärtsilä Italia parte nel 2015, con l’introduzione di programmi di Lean manufacturing e di Operational excellence, finalizzati a ottimizzare il sistema azienda dal punto di vista gestionale e operativo. Il risultato ottenuto è stato un profondo cambiamento culturale all’interno dell’organico aziendale in nome di una partecipazione diffusa alla realizzazione di nuovi modelli operativi e di business. Sulla base di tali premesse è stato fondato il MAC (Manufacturing Acceleration Centre). Inaugurato nel 2019, il MAC si inserisce all’interno dei centri di ricerca e sviluppo che compongono la rete dello Smart Technology Hub, fondato da Wärtsilä e aperto alla partecipazione di aziende, start-up, enti di ricerca volenterosi di collaborare alla creazione di soluzioni innovative. Il centro MAC di Trieste comprende sei aree di specializzazione: Smart Systems & integration (IoT), Augmented & virtual reality, Mechatronics & analytics, Advanced manufacturing & cobots, 3D Printing e Smart digital lab. In ciascuna di esse operano gruppi di lavoro eterogenei per esperienza e formazione che contribuiscono allo sviluppo tecnologico in stretto contatto con il network allargato dell’Hub. Prima che un centro per la progettazione e l’implementazione di tecnologie destinate alla produzione manifatturiera, il MAC è innanzitutto un luogo di aggregazione aperto a tutto il personale (dagli operai ai managing director), in cui confrontarsi e generare nuove soluzioni di sviluppo che, se applicabili, vengono concretizzate in progetti strutturati.

Grazie a questo approccio operativo Wärtsilä Italia è riuscita a realizzare il proprio peculiare paradigma di Industria 4.0, quello di una smart factory in cui la trasformazione digitale non viene imposta dall’alto seguendo direttive precostituite ma avanza passo dopo passo adattandosi di volta in volta alle esigenze e agli obiettivi specifici della realtà aziendale. Ciò avviene grazie al contributo attivo delle risorse umane impegnate all’interno dell’organizzazione che, sfruttando le proprie competenze ed abilità, sviluppano soluzioni su misura dell’impresa, alla portata di chi quotidianamente è chiamato ad utilizzarle: così è stato nel caso del MES (Manufacturing Execution System). Il MES è il software adibito alla gestione e al controllo della produzione; grazie al collegamento diretto con i macchinari dello shopfloor esso è in grado di monitorare costantemente e in tempo reale l’avanzamento produttivo.

Benefici e funzionalità del MES

Sono tre le caratteristiche principali che contraddistinguono il sistema MES progettato da Wärtsilä Italia:

  1. Comunicazione intelligente con gli impianti: l’applicazione raccoglie in real time i dati di produzione dai macchinari attivi in fabbrica attraverso sistemi IoT che monitorano in modo diretto lo stato dei lavori, o interfacce digitali in cui gli operatori possono inserire manualmente i parametri necessari.
  2. Integrazione con gli altri sistemi aziendali: una volta raccolte in appositi database, le informazioni vengono messe a disposizione di altri applicativi gestionali (come l’ERP o il sistema di controllo qualità) in modo da creare un’infrastruttura unica per il monitoraggio della produzione.

Tale interconnessione ad ampio raggio è resa possibile attraverso il Dot Connector, il connettore responsabile dello scambio di informazioni tra i database della fabbrica, elemento centrale del MES.

  1. Conservazione in cloud dei dati ricavati, che vengono riutilizzati per attività di Big data analytics e per la condivisione con altre aziende partner, attraverso la piattaforma Microsoft Azure.

Uno dei sistemi utilizzati per raccogliere dati sul campo è l’Andon 2.0, anch’esso progettato, costruito e implementato dall’azienda stessa. Il nome richiama il noto strumento di visual management caratteristico del Lean manufacturing che prevede il monitoraggio del flusso produttivo attraverso l’utilizzo di segnali luminosi pronti a comunicare guasti, fermi macchina o anomalie improvvise. Questo è appunto lo scopo previsto dall’applicativo sviluppato da Wärtsilä Italia, a cui si aggiungono altre importanti funzionalità introdotte grazie alla digitalizzazione (da cui l’attributo 2.0). Andon 2.0 è composto da un’interfaccia touchscreen e da un Raspberry Pi collegato al MES e ad altre applicazioni, tra cui il Wärtsilä Maintenance System, per la pianificazione degli interventi manutentivi, o il Quality Control System, per il controllo qualità. Attraverso tale integrazione, il sistema offre interessanti opportunità, come la capacità di segnalare problematiche relative alla qualità dei prodotti o alla sicurezza degli operatori, di richiedere interventi manutentivi o di organizzare in maniera intelligente il trasporto del materiale attraverso i reparti. L’Andon 2.0 ha permesso di ridurre del 50% il numero dei carrelli elevatori presenti in fabbrica, ottimizzando la movimentazione dei prodotti e dell’attrezzatura, ha ridotto del 60% il numero dei fermi macchina e dell’84% il tempo medio impiegato per la risoluzione di problematiche legate alla produzione. Inoltre, l’azienda ha in programma di sfruttare lo strumento per migliorare anche la gestione delle gru e delle attrezzature da lavoro.

La realizzazione del sistema MES è avvenuta attraverso fasi successive. Inizialmente l’avanzamento produttivo, con ogni problematica riscontrata, veniva tracciato manualmente attraverso Excel. Il monitoraggio analogico del flusso di lavoro è stato indispensabile per studiare e progettare le funzionalità del software. Una volta consolidato il processo di analisi è stato compiuto il primo passo verso la realizzazione di un sistema intelligente: la duplicazione del file sulla piattaforma digitale. In un secondo momento, tale piattaforma è stata arricchita da nuove funzionalità per adattarla ai nuovi modelli produttivi implementati.

Il sistema consiste in un’applicazione web installabile sia su server che su cloud e raggiungibile da qualsiasi dispositivo. È applicabile a qualunque tipo di produzione e presenta un’interfaccia grafica semplice da configurare. Innanzitutto, la piattaforma prevede un’organizzazione dello shopfloor per entità produttive, ossia l’insieme di attività, risorse umane, macchinari e materiali impiegati nella realizzazione di un dato prodotto. Per ciascuna di esse è possibile definire nel dettaglio le linee di produzione coinvolte, l’articolazione del flusso operativo e le postazioni di lavoro interessate, permettendo il controllo in tempo reale dell’intero processo.

Nel dettaglio, il MES è in grado di evidenziare:

  • criticità riscontrate durante la lavorazione;
  • tempo impiegato per concludere una determinata attività, comparato con il Takt Time previsto per ogni entità produttiva;
  • pianificazione del processo di lavoro;
  • pianificazione e la gestione delle postazioni di lavoro in uso.

Smart factory basata sulla user experience

La scelta di introdurre una soluzione progettata e costruita in proprio appositamente per l’azienda stessa anziché optare per modelli già in commercio non è stata priva di criticità. Infatti, il corretto funzionamento e mantenimento del software dipende esclusivamente dai professionisti interni, difficilmente sostituibili nel caso dovessero lasciare l’organico. Per questo sono state sviluppate, ove possibile, tecnologie standard e moduli interconnessi adatti ad essere gestiti da parte di esperti appartenenti ad aziende partner che hanno collaborato per lo sviluppo degli stessi.

D’altra parte, il successo del MES rappresenta il risultato concreto ottenuto da un nuovo modo di fare innovazione in azienda, guidati da due basilari principi guida. Da un lato gioca un ruolo fondamentale l’efficientamento dei processi dal punto di vista organizzativo: ridurre gli sprechi, semplificare le procedure di lavoro e pianificare la produzione sulla base delle effettive richieste del cliente sono alcuni dei cardini su cui si basa la filosofia dell’Operational Excellence. Dall’altro, di fondamentale importanza all’interno di questo quadro strategico è saper valorizzare la User Experience, ovvero promuovere progetti di sviluppo calibrati sulle reali necessità e capacità del personale interno, incentivandone la partecipazione diretta.

Il caso di Wärtsilä Trieste rappresenta un esempio virtuoso di come alla base della digital transformation debba esserci innanzitutto una trasformazione culturale. Perché ciò avvenga, il primo passo da compiere è riesaminare, ed eventualmente mettere in discussione, le strategie di comunicazione interna per diffondere tra il personale la piena consapevolezza circa le opportunità offerte dal cambiamento, redendolo complice delle politiche di sviluppo aziendali.

Si ringraziano Claudio Taboga (Director Delivery Centre Trieste di Wärtsilä Italia), Elia Merzliak (Manager Delivery Centre Trieste, Business Control di Wärtsilä Italia), Valentina Colaiacolo (Manager Delivery Centre Trieste, Manufacturing Excellence di Wärtsilä Italia) e Giulio de Biasio (Mechatronic Engineer di Wärtsilä Italia) per l’intervista rilasciata, che ha reso possibile la stesura del presente articolo.

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