Automazione industriale e sostenibilità, un connubio possibile - Industry 4 Business

Innovazione industriale

Automazione industriale e sostenibilità, un connubio possibile

Le apparecchiature e le soluzioni di automazione oggi consumano meno energia, sono anche in grado di migliorare i processi attraverso i sistemi di gestione delle risorse e di esecuzione della produzione (MES), la Business Intelligence. L’obiettivo è aumentare la capacità produttiva senza investire in ampliamenti o nuovi impianti

13 Lug 2021

Giambattista Gruosso

docente Politecnico di Milano

L’automazione industriale è sempre di più al centro dell’attenzione in questi ultimi anni non solo per la spinta dovuta all’industria 4.0, ma anche per la sua capacità di migliorare l’efficienza e di incrementare la sostenibilità dei processi. Le tecnologie sono sempre più a portata di tutti e diventano abilitanti di nuovi modelli di business.

L’automazione nell’industria

Oggi l’automazione può essere classificata in base alle funzioni che deve svolgere: la gestione dei materiali e dei prodotti, le operazioni di processo vero e proprio (ad esempio verniciature, riempimenti, trattamenti superficiali) e le operazioni di assemblaggio o di verifica. Le operazioni che competono alla prima categoria riguardano principalmente lo spostamento dei materiali e l’asservimento delle macchine. Questa funzione viene svolta da sistemi di navette automatizzate e da robot che possono muoversi liberamente nello spazio. Da qui il termine per identificare questa tipologia: automazione flessibile. Si denota in questo modo l’integrazione dei robot (e delle navette mobili) all’interno dei sistemi meccatronici tradizionalmente più rigidi. Le altre due categorie ricadono nell’automazione “rigida” che denota quei sistemi nei quali la sequenza delle operazioni di fabbricazione o assemblaggio è determinata dalla configurazione dei macchinari basati su catene cinematiche. Questo tipo di automazione ha elevati costi di investimento che sono giustificati da elevati tassi di produttività rendendola adatta alle produzioni di massa, pur essendo poco flessibile rispetto alla variazione dei prodotti.

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Automazione industriale e sostenibilità

L’automazione è sicuramente oggi strettamente connessa alla sostenibilità. Basti pensare che le apparecchiature e le soluzioni di automazione non solo consumano meno energia, ma sono anche in grado di migliorare i processi attraverso i sistemi di gestione delle risorse, i sistemi di esecuzione della produzione (MES) e la Business Intelligence. Il tutto con l’obiettivo di aumentare la capacità produttiva senza investire in ampliamenti e/o nuovi impianti, portare la disponibilità operativa al suo massimo, evitare i tempi di fermo non pianificati, gli sprechi con la variabilità del prodotto finale e i fallimenti nel controllo della produzione (dovuti alla mancanza di informazioni in tempo reale per chi prende le decisioni).

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Cosa si intende per automazione

Ma cosa si intende in generale per automazione? In generale una macchina è realizzata da cinematismi in grado di svolgere funzioni ben definite: si pensi a un semplice cavatappi. Azionandone una parte si ottiene la rotazione dell’elica che fora il tappo e ne permette l’estrazione. L’automazione è la capacità non solo di dare “autonomia” al sistema corredandolo di sistemi di movimentazione per lo più elettrica, ma anche capacità di elaborazione: cioè la capacità di osservare (sensori) e decidere in modo autonomo (logica) cosa fare. In questo modo il cavatappi da oggetto azionato dall’uomo, può diventare un sistema che riconosce la presenza della bottiglia, automaticamente decide se aprila o meno e quando l’operazione è terminata.

In questa forma l’automazione esiste fin dagli anni ‘60 del secolo scorso. Ma oggi le aspettative e le sfide sono sempre più grandi. Le performance richieste ai singoli sottosistemi che compongono il processo di automazione di fabbrica sono sempre più spinte e rivolte verso nuove funzioni che non sono strettamente correlate con quella primaria di controllare il moto o il processo. Per esempio, i motori elettrici e gli azionamenti oltre alle tradizionali operazioni devono essere in grado di raccogliere e condividere dati relativi al processo e nello stesso tempo incrementarne l’efficienza, sia dal punto di vista dei consumi energetici sia da quello delle prestazioni in modo molto spesso adattativo. Informatica, intelligenza artificiale e Machine learning sono tecniche che si integrano e completano le tradizionali funzioni dell’automazione.

La fabbrica integrata

La visione futura è quella di una fabbrica integrata dove le macchine colloquiano fra loro e con i sistemi centralizzati e dove si simula di più grazie ai gemelli digitali che integrano dati dal campo con specifiche di progetto per poter monitorare le prestazioni e trarne informazioni utili.

Questo tipo di approccio permette di implementare un modo nuovo di lavorare dove i produttori di impianti e macchinari industriali possono creare e condividere con i clienti le specifiche sotto forma di modelli di simulazione. Tutto questo crea un nuovo modo di relazionarsi tra il committente e il cliente e nello stesso tempo abilita lo scambio di informazioni tra le varie figure coinvolte nel processo di progettazione.

Automazione industriale e digitalizzazione

Il linguaggio dell’automazione viene ancor di più influenzato dal linguaggio del digitale con l’adozione di sistemi cloud con capacità di analisi e predizione delle performance e dello stato di salute del sistema.

Sono tantissime le novità che vengono proposte soprattutto in relazione ad altri domini tecnologici. Digitale, robotica, intelligenza artificiale, macchine collaborative sono alcuni dei temi stanno diventando complementari all’automazione industriale. Uno dei punti di forza è il fatto che queste tecnologie non solo stanno permeando il contesto industriale ma lo stanno anche portando a esplorare nuovi ambiti applicativi. Le tecnologie dell’automazione trovano impiego, infatti, in tutte le dimensioni di impresa, con aumento anche delle startup che si occupano di innovazione nel manifatturiero. Tra le nuove frontiere vi sono l’agri-Food, il life-Science e i settori dell’energia e dei trasporti che sono visti come lo scenario di riferimento per i prossimi anni.

Conclusioni

Ma se i vantaggi sono molto chiari e ben definiti quali sono i rischi di un’automazione sempre più spinta?

Va premesso che il processo di produzione dei prodotti come concepito nell’ultimo secolo non può esistere senza una qualsiasi forma del lavoro. Inoltre, quelli che sono i rischi, in realtà rappresentano delle nuove opportunità. Primo fra tutti il rischio di ritrovarsi con una forza lavoro sostituita dalle soluzioni automatiche. Ma il punto principale non è la perdita di un posto di lavoro, ma soprattutto una riqualificazione delle competenze che nuove mansioni richiedono. Si tratta di rendere più sostenibile il luogo di lavoro favorendo la differenza di genere e supportando azioni che tengano conto dell’invecchiamento della forza lavoro. L’automazione è sempre di più uno strumento collaborativo dove uomini e macchine si supportano e si integrano con le loro specificità.

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Giambattista Gruosso
docente Politecnico di Milano

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