Digitalizzazione della tecnologia di produzione: le interfacce giuste per gli ultimi arrivati

"I modelli di business esistenti sono messi in discussione dalla digitalizzazione e i mercati globali stanno diventando sempre più volatili" [1].

Queste interrelazioni, così come le conseguenti trasformazioni dei modelli di business e i rischi associati, devono essere considerate in modo molto differenziato. L'industria meccanica in particolare, con la sua tipica struttura di PMI e di "campioni nascosti", si trova in un'ottima posizione a livello mondiale per vedere la digitalizzazione non come una minaccia, ma come un'opportunità per espandere i modelli di business esistenti e, a lungo termine, per aprire nuovi mercati utilizzando le nuove tecnologie. In definitiva, è chiaro a tutti gli operatori economici che la digitalizzazione garantisce la competitività a lungo termine degli OEM nell'ingegneria meccanica e impiantistica.

1. Il percorso verso la digitalizzazione può essere percorso con successo a piccoli passi. Per le persone coinvolte, non si tratta di funzionalità collettive onnicomprensive, come quelle descritte con i termini "IIoT", "Industry 4.0", "ingegneria digitale" e simili. Si tratta piuttosto di approcci concreti che possono essere utilizzati per aumentare l'efficienza e l'economicità delle macchine durante il loro intero ciclo di vita, con il minimo sforzo possibile. E poiché l'automazione nell'ingegneria meccanica è stata guidata principalmente dalla digitalizzazione per decenni, sono soprattutto gli OEM interessati che possono implementare con successo questi approcci sulla base delle loro competenze chiave. Solo gli OEM possono implementare misure concrete in modo mirato, che combinano le funzionalità e i sistemi esistenti con le nuove tecnologie di controllo e trasmissione dati più promettenti! [2]
   

2. La digitalizzazione nell'industria viene spesso citata insieme alla parola chiave "Industry 4.0" Questo termine sta per quarta rivoluzione industriale: quindi, il potenziale dirompente degli attuali sviluppi tecnologici è equiparato all'impatto dell'uso industriale dei motori a vapore, dell'elettricità e dei computer. I player di successo come Amazon, Microsoft e Google sono spesso citati come esempi eclatanti della forza del cambiamento. Per i produttori di macchine e impianti di medie dimensioni, tuttavia, questo sviluppo è visto come una minaccia, almeno in parte. I protagonisti della digitalizzazione stanno cercando di attenuare questo aspetto. Hans Beckhoff, fondatore e CEO di Beckhoff Automation, ha giustamente sottolineato durante un evento della Camera di Commercio e Industria nel 2017 che il cambiamento rappresenta un'opportunità per la produzione industriale e che il ritmo del cambiamento è più lento di quanto inizialmente ipotizzato: "Da una prospettiva odierna, l'introduzione del motore a vapore sembra una rivoluzione. Tuttavia, ci è voluto più di mezzo secolo prima che il suo utilizzo nell'industria portasse a cambiamenti significativi di massa" L'impatto della digitalizzazione sulla produzione industriale oggi dovrebbe essere visto in modo simile. Sta innescando lo sviluppo evolutivo a tutti i livelli e in tutti i processi. Allo stesso tempo, Beckhoff sottolinea che questa consapevolezza non significa che dobbiamo stare seduti e non fare nulla! Secondo Beckhoff, sono i coraggiosi che saranno premiati quando svilupperanno in modo creativo nuovi modelli di business per i sistemi di produzione.
   

HARTING ha analizzato le strategie di implementazione dei suoi clienti e non può che confermare le teorie di Beckhoff. Per ottenere un successo duraturo con i progetti di digitalizzazione, è quindi consigliabile non cercare di realizzare tutto in una volta [3].

Che lo sviluppo sia rivoluzionario o evolutivo, le persone coinvolte concordano sul fatto che i dati costituiscono la base per processi più razionali - e questo significa tutti i tipi di dati. Lo slogan "Data is the new oil!" originariamente si riferiva ai "big data" o all'archiviazione e alla disponibilità dei dati dei consumatori. Tuttavia, questa caratterizzazione può certamente essere applicata ai dati dell'industria. Per rimanere nella metafora, tuttavia, il 'nuovo petrolio' richiede ancora 'condutture' funzionali e altri elementi strutturali. "Data is the new oil" descrive la situazione attuale di molti produttori di macchine e impianti che stanno rivedendo la creazione, l'elaborazione e la trasmissione dei dati per i loro prodotti.

• Gli OEM sono esperti in molti dati tecnologici esistenti, legati alle macchine, nell'uso di questi dati nelle funzioni delle proprie macchine e nelle funzioni di automazione avanzate.

• L'uso crescente dell'"intelligenza interna" dei componenti di automazione, come azionamenti, sensori intelligenti, attuatori o sistemi HMI, con tutte le transizioni di dati associate, fa ora parte del kit di strumenti standard di un OEM.

• Inoltre, tutti i possibili livelli di trasmissione dei dati a livello di rete di macchine o di linee, che utilizzano modelli noti di generazione di dati, macchine, utenti e processi, sono anch'essi considerati know-how aziendale proprietario.

• Tuttavia, nello spirito della digitalizzazione, non tutte le strutture di dati e i livelli di trasmissione sopra menzionati che fanno parte dei sistemi di controllo e automazione possono essere semplicemente "abbattuti" e sostituiti con altri nuovi. Questo perché quasi l'intera funzionalità dei moderni sistemi di produzione si basa sul software e su interfacce specifiche appropriate; queste funzionalità sono state sviluppate con enormi spese materiali e ingegneristiche.

In linea con l'analogia dati-petrolio, le "strutture di condotte" collaudate e sufficientemente funzionali devono continuare ad essere utilizzate e ampliate con nuove "condotte". Ciò consente alle aziende di migliorare la propria competitività e di conquistare nuove quote di mercato nel proprio segmento o in altri segmenti della tecnologia di produzione. Per dirla in termini di tecnologia di controllo per i sistemi industriali: un OEM nel settore dell'ingegneria meccanica ha bisogno dei suoi bus di campo e delle sue interfacce collaudate per la digitalizzazione evolutiva. Allo stesso tempo, le interfacce fisiche adatte sono vantaggiose per l'espansione di nuovi sistemi e servizi nell'area edge e per una connessione il più possibile continua al mondo dei "big data" Se padroneggia entrambe le discipline, è equipaggiato in modo ottimale per far fronte alle crescenti e, in alcuni casi, ancora sconosciute esigenze future degli utenti delle macchine.

I requisiti di tendenza per gli sviluppi legati alla digitalizzazione, delineati nella sezione seguente, si basano sull'esperienza del Gruppo Tecnologico HARTING. L'azienda fornisce soluzioni per tutti i tipi di interfacce dati per la moderna tecnologia di azionamento, controllo, HMI e comunicazione nei sistemi di produzione dell'ingegneria meccanica.

HARTING è anche un pioniere in molti sviluppi innovativi per la trasmissione di energia e di segnali negli ambienti industriali. Nel campo dell'Industrial Ethernet, HARTING svolge un ruolo chiave nella definizione di vari standard a livello fisico: ad esempio, è attivamente coinvolta nelle soluzioni per la tecnologia SPE (Single Pair Ethernet).

Decenni di esperienza nel campo delle interfacce per l'automazione di fabbrica, combinati con la competenza di un trendsetter nelle più recenti tecnologie di trasmissione dati (che si estendono al mondo dei big data), consentono ad HARTING di trovare sempre la soluzione ottimale sul livello fisico per ogni specifico progetto di interfaccia. Con l'aiuto delle interfacce giuste, gli OEM possono far avanzare in modo decisivo la migrazione verso la digitalizzazione, che è così importante per loro. Nel farlo, ogni soluzione deve rimanere leader senza compromessi in termini di applicazione rispettiva, con le sue condizioni meccaniche, ambientali, EMC e altri requisiti.

"Qual è il modo più semplice ed efficace di progettare le interfacce per la trasmissione dei dati nei sistemi di produzione - a tutti i livelli immaginabili della fabbrica e fino al 'cloud'?" Questa domanda è spesso fonte di problemi nei reparti di ricerca e sviluppo e di ingegneria dei produttori di macchine, che vogliono sviluppare gradualmente singoli aspetti specifici della digitalizzazione nei loro progetti.

I requisiti che devono essere soddisfatti sono i seguenti:

• Tutti i tipi di interfacce di dati devono essere implementabili, sia quelli collaudati che le innovazioni attuali.

• La gamma di interfacce deve essere scalabile, il che significa che lo stesso tipo di interfaccia può essere progettato nella versione standard richiesta, nella classe di protezione IP o per le condizioni ambientali richieste (EMC, resistenza alla sporcizia, ai raggi UV, alle sollecitazioni meccaniche come urti e vibrazioni e conformità ai requisiti igienici).

• Deve essere possibile utilizzare interfacce affidabili e conformi agli standard per le transizioni tra sedi o sezioni.

• Devono esistere varianti di prodotto progettate per diversi processi di produzione e assemblaggio presso l'OEM, ad esempio per l'assemblaggio senza utensili, se è richiesta flessibilità, o per l'assemblaggio automatico, se è necessario produrre quantità più elevate con un'elevata affidabilità del processo.

• Le interfacce dati devono essere combinabili tra loro e possono essere collocate con altre interfacce di segnale e di potenza in un alloggiamento o addirittura insieme in un corpo isolante per risparmiare spazio e costi e semplificare i processi.

L'approccio sopra descritto consente agli sviluppatori e ai project manager di concentrarsi sui compiti centrali delle rispettive applicazioni durante la fase di progettazione, senza dover dedicare tempo ai "criteri periferici" delle interfacce. Allo stesso tempo, possono essere certi che esiste un'interfaccia adatta per ogni fase di espansione di un modulo macchina o di un collegamento di trasmissione dati. Le soluzioni corrispondenti sono ottimizzate per i costi e le funzioni, oltre che scalabili. L'espansione dei servizi e i miglioramenti del sistema a tutti i livelli dell'automazione di fabbrica, e non solo, possono essere implementati in qualsiasi momento, anche in modo retroattivo, dall'utente della macchina.

Riferimenti

1. T-Systems: Far progredire la digitalizzazione ora (t-systems.com)

2. HMS: "L'obiettivo è generare valore aggiunto dai dati" (industry-of-things.de)

3. HARTING: Intelligente senza danni? - INDUSTRY GUIDE 2020/2021 - NEW BUSINESS Guides