Case Study

Siemens ed EPF: migliorare l’automazione con AI, Metaverso ed Edge Computing

Una case study che ha come protagonista EPF, azienda che sviluppa soluzioni di robotica e di automazione industriale per clienti dei settori automotive, food, toys, gadget e farmaceutico e che ha portato a un nuovo livello la sua isola robotizzata Supata grazie alle tecnologie Siemens

Pubblicato il 04 Lug 2023

siemens supata epf

EPF è un’azienda italiana, fondata nel 1961, che si occupa dello sviluppo di soluzioni di robotica e di automazione industriale per clienti dei settori automotive, food, toys, gadget e farmaceutico.
Una realtà dinamica che al suo interno conta competenze solide e diversificate negli ambiti dell’ingegneria del software, della R&D, della collaborazione con università e centri di ricerca, dell’ingegneria meccanica ed elettrica.
Attraverso le proprie 4 sedi, (Carrù, in provincia di Cuneo, Casei Gerola in provincia di Pavia, León in Messico, Tirana, in Albania), EPF ha iniziato un percorso che la sta portando dall’ideazione di soluzioni tailor made, progettate su misura per ogni cliente, allo sviluppo di soluzioni-prodotto flessibili.

Dalla collaborazione con Siemens nasce Supata

Proprio da questa collaborazione è nata Supata, un’isola robotizzata pensata per adattarsi alle più svariate configurazioni impiantistiche in diversi settori merceologici industriali, il cui sviluppo nasce fin dal 2008, per rispondere alle esigenze di un cliente in ambito automotive la cui linea finale consisteva nell’assemblaggio di piccole componenti metalliche, diverse per forma e dimensione.
“Ciascun componente necessitava di una meccanica specifica per singolarizzarlo e portarlo sulla macchina in una certa posizione. Ogni volta che cambiava la geometria del pezzo, il cliente si trovava a dover cambiare anche la meccanica. E considerati i volumi di produzione e il numero di variazioni, ne derivavano infinite complicazioni, dalla difficoltà di gestire i cambi produzione alle attività di manutenzione, fino allo spazio di stoccaggio” spiega Franco Filippi, owner e CEO di EPF. Che aggiunge: “Nel tempo si è aggiunta una richiesta ancora più stimolante: far sì che la macchina fosse in grado di processare anche prodotti non ancora noti”.

Riconoscimento visivo e AI integrati in Supata

In questo processo, il cambio di passo è stato l’integrazione con l’AI, Artificial Intelligence.
“Abbiamo utilizzato un hardware Siemens, IPC520A, che integra schede video reingegnerizzate per sostenere un carico industriale, e un codice di visione scritto ad hoc, che, partendo dalle conoscenze di EPF, puntasse a riconoscere il pezzo, integrando architetture di reti neurali che sono lo stato dell’arte per gli ambiti di Object Localization, per riuscire ad astrarre il compito della ricerca dell’oggetto anche quando le condizioni ambientali cambiano”, spiega Vincenzo De Paola, AI Technical Sales Support Professional di Siemens.
L’AI, dunque, guida il robot nella ricerca della presa dell’oggetto e gli algoritmi aiutano a pianificare il minor numero di vibrazioni necessarie, utilizzando calcoli probabilistici relativi alla posizione degli oggetti da raccogliere.
Non solo.
L’integrazione con l’AI ha permesso di andare anche oltre, offrendo la possibilità di inserire in produzione nuovi pezzi senza riprogrammare la macchina, che li processa autonomamente e si imposta in automatico.

Verso il Metaverso industriale con NVIDIA Omniverse e Siemens XCelerator

In questo caso si è sfruttata la simulazione in ambiente fotorealistico, all’interno di un metaverso industriale, per ottenere dati sintetici e allenare così l’intelligenza artificiale, prima ancora che esistesse il nuovo pezzo. Il tutto grazie alla piattaforma di simulazione Omniverse di NVIDIA e, in particolare, all’applicazione Isaac Sim che permette di simulare robotica e intelligenza artificiale.
In Supata, partendo dal modello CAD 3D dell’oggetto, si sono generate nel metaverso industriale delle immagini sintetiche con una altissima qualità e si è verificato che il robot fosse in grado di soddisfare le esigenze, tutto in ambiente simulato.
In particolare, la collaborazione tra NVIDIA e Siemens, in ottica di sempre maggiore integrazione tra Omniverse e Xcelerator consente di creare un metaverso industriale lavorando sui  modelli digitali “fisici” di Siemens e l’intelligenza artificiale in tempo reale di NVIDIA.
“Il primo vantaggio del metaverso industriale, in caso di cambio formato particolarmente sfidante, risiede nella possibilità di addestrare l’intelligenza artificiale direttamente nella sede EPF, senza aver bisogno del pezzo fisico da prelevare e raccogliere le nuove immagini reali. Questo permette di risparmiare tempo di ingegnerizzazione dell’AI senza dover inviare il nostro personale qualificato presso i clienti finali. Un secondo vantaggio è più commerciale: quando si propongono soluzioni innovative al mercato è difficile far capire i benefici che ne derivano. Poter utilizzare una simulazione virtuale permette di far capire meglio al cliente come la macchina può aiutarlo a risolvere alcuni problemi o migliorare alcuni cicli produttivi”, sostiene Franco Filippi.
“Le aziende di qualsiasi dimensione potranno utilizzare i gemelli digitali ottenendo dati sulle performance in tempo reale, creare soluzioni innovative per l’IoT industriale, sfruttare le informazioni utili derivanti dall’analisi su edge o nel cloud e affrontare le sfide ingegneristiche future rendendo più accessibili simulazioni immersive e visivamente accurate” aggiunge Vincenzo De Paola.

Il ruolo dell’edge computing

Utilizzare modelli AI richiede di verificarne l’integrità nel tempo: per questo è stata implementata Siemens Industrial Edge, la piattaforma IT di edge computing aperta e pronta all’uso, per monitorare le performance della macchina Supata, attraverso una app industriale.

Grazie al sistema Edge Management è, infatti, possibile gestire centralmente i dispositivi edge, semplificando enormemente la vita ad operazioni di manutenzione, versioning delle soluzioni proposte e accessi contingentati ai singoli device.

Nel caso specifico di Supata, l’app “Perfomance Insight” consente di verificare che l’algoritmo di visione funzioni sempre con la stessa accuratezza, correlando allo stesso tempo i dati dal campo (per esempio quanti pezzi movimenta la macchina, con quanti movimenti del robot, etc.).
Una seconda applicazione installata è l’app “Energy Manager” che fornisce lo stato dei consumi della macchina in tempo reale, fino ad arrivare al calcolo dei consumi di energia per pezzo lavorato.

L’integrazione tra robot di diversi produttori

Un ultimo tassello di questo progetto riguarda l’integrazione della SIMATIC Robot Library, una libreria che consente di integrare i robot di diversi produttori tramite TIA Portal, senza l’intervento di specialisti esterni.
“In passato un’azienda come EPF avrebbe dovuto avvalersi del lavoro di diversi esperti di robotica, ciascuno specializzato in una marca di robot. Con una soluzione come SIMATICRobot Library non serve più, perché il programma PLC può essere creato anche da un tecnico non specialista di robotica, in quanto non è più necessario dover utilizzare delle librerie dedicate in funzione della marca del robot, ma il relativo programma può essere sviluppato una volta sola e poi essere semplicemente riutilizzato”, spiega Stefano Magnaghi, Product Manager di Siemens.
“Qualsiasi robot può essere connesso senza dover riscrivere ogni volta del codice ad hoc. Anche l’assistenza post-vendita diventa molto più semplice ed efficace, perché basta un tecnico solo, esperto dei controllori S7-1500 di Siemens”, conferma Franco Filippi.

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