Articoli con tag Automazione

L’automazione industriale ed il Quinto Elemento: un colloquio con Daniele Vacchi, Direttore Corporate Communications Gruppo IMA

D: L’automazione industriale, il mondo delle macchine automatiche e l’uomo: come si compongono in modo armonico questi due elementi apparentemente così contrastanti?

R: Nella realtà industriale contemporanea, dove ormai le tecnologie sono diventate complesse e sempre più integrate, anche l’industria della automazione meccanica ha necessariamente dovuto rivedere i termini della propria definizione e trovare un nuovo paradigma di riferimento.

L’ingegneria meccanica, intesa storicamente e tradizionalmente come fondamento primario a cui attingere le conoscenze nell’ambito della industria della automazione, è un concetto che non riesce più, da solo, a descrivere le realtà multiforme della meccanica tradizionale. Da tempo, infatti, è stato necessario acquisire ed integrare nella ingegneria meccanica anche il dato “elettronico”, generando una nuova disciplina, la Meccatronica: parola non facilmente accettata dagli stessi ingegneri meccanici, ritenendola una definizione artificiosa in cui l’elettronica resta sempre e soltanto una integrazione in aggiunta ad una disciplina di per se autonoma e fondante.

Di fatto, è innegabile che in un ambiente industriale complesso debbano confluire competenze diverse, quattro elementi derivanti da discipline differenti ma inevitabilmente complementari: la Chimica, la Fisica, l’Ingegneria, l’Informatica.

Recentemente, sono stato quasi costretto a dover rielaborare questo quadro multidisciplinare alla luce di una visione olistica e più vicina alla realtà del mondo di oggi. I quattro elementi basilari della cultura ingegneristica nella meccanica devono saper tenere conto anche di quello che possiamo chiamare il “Quinto Elemento”, cioè l’elemento “Uomo”, la componente umana ed individuale che porta all’interno dell’impresa un contributo intangibile ma concreto e che va ad influenzare l’intera filiera produttiva, dall’impresa all’utente finale.

Sono giunto a questa riflessione in occasione di una visita recente di una delegazione internazionale composta da designer provenienti da diversi paesi del mondo, organizzata presso uno dei nostri stabilimenti. Una di loro, rappresentante di un gruppo di aziende dal Giappone, nell’osservare uno dei prodotti creati dalle nostre macchine, mi ha fatto notare come fosse evidente e percepibile in modo molto chiaro nel nostro metodo di lavoro e nelle nostre macchine, un elemento nuovo, diverso e profondo che emerge dal nostro modo di lavorare. E’ l’elemento umano, motivante, emozionale, non misurabile, che ha il potere di agire da legante e propulsore allo stesso tempo su tutto il sistema produttivo e sull’approccio che noi abbiamo adottato negli ultimi anni. Il quinto elemento è l’elemento che, una volta incorporato nel sistema, porta con sé il anche valore aggiunto rappresentato dall’orgoglio dell’imprenditore nel portare a compimento un lavoro mettendo insieme competenze diverse. Non sarebbe possibile integrare conoscenze così diversificate tra di loro se l’azienda non avesse una organizzazione di tipo bottom-up, che si genera dalle competenze dei singoli e le unifica, valorizzandole, in un sapere omogeneo e condiviso. Nell’epoca in cui viviamo, sarebbe impossibile concepire un sistema di produzione dei macchine automatiche o un qualsiasi sistema di tecnologie per l’automazione industriale partendo da una imposizione predisposta dall’alto, di tipo top-down, con la pretesa di imporre metodi e tempi prefissati per svolgere un lavoro, controllando il sistema secondo un modello arcaico e non flessibile come quello della catena di montaggio, in cui tutto si svolge in modo impersonale e rigido, con una componente umana relegata al controllo del lavoro degli altri. Questo modello è anacronistico ed improponibile oggi.

D: Qual è la sua visione di azienda moderna?

R: Oggi la priorità nelle esigenze di un’azienda è nella possibilità di disporre di squadre di persone competenti capaci di discutere e risolvere problemi complessi all’interno di un quadro multidisciplinare, integrato e flessibile. L’imprenditoria regionale si sostiene molto su queste caratteristiche, potendo anche fare affidamento su un contesto che è molto fortemente caratterizzato dalla consapevolezza di possedere delle capacità di collaborazione tra singoli molto forte e culturalmente radicata.

Queste sono le caratteristiche che vengono colte a prima vista dall’esterno quando le nostre aziende vengono visitate: molto spesso riceviamo scolaresche accompagnate dai rispettivi insegnanti, i quali alla fine delle visite guidate ci domandano con una certa sorpresa come mai si vedono molte macchine e poche persone, probabilmente pensando all’archetipo dell’azienda che utilizza operai che lavorano in modo automatico, quasi come delle macchine . Le persone non riescono a capacitarsi del fatto che il lavoro di fabbrica, inteso nel senso tradizionale e storico del termine, è profondamente cambiato: la figura dell’operaio inteso come persona che lavora faticando per eseguire un lavoro ripetitivo e severamente regimentato in una catena di montaggio è una figura obsoleta, che appartiene ad una visione ormai sorpassata del lavoro in un’azienda manifatturiera. La fatica umana è stata soppiantata dal lavoro delle macchine. L’elemento umano viene mantenuto nella sua locuzione più nobile del termine: le persone di cui abbiamo bisogno sono persone capaci di mettere a disposizione conoscenze che siano complementari e integrabili all’interno di gruppi di lavoro complessi, flessibili e variegati. L’automazione la lasciamo fare alle macchine, l’uomo porta la conoscenza emotiva, l’intuizione, la fantasia e la capacità di integrare i diversi pezzi di competenze per la risoluzione di problemi complessi all’interno di un insieme articolato come quello rappresentato da un ambiente industriale. Quando ci chiedono il motivo per cui nelle nostre fabbriche mancano operai, ci rendiamo conto del fatto che esiste una grande mancanza di consapevolezza nel sistema sociale e nel sistema formativo su cosa sia oggi la manifattura moderna. Prosegui la lettura »

, , ,

Nessun commento

Liam, un progetto di successo dell’Open Innovation

Autori: H. Seeger, G. Berghella, CRIT
Articolo pubblicato su Automazione e Strumentazione, luglio 2013

La nascita del Laboratorio Industriale Automazione Macchine per il Packaging (Liam), un’iniziativa di cinque soci di Crit Research. Manutenzione predittiva, prototipazione virtuale e benchmarking le attività principali di Liam, al servizio dell’innovazione nel settore del packaging.

Per ogni azienda la continua innovazione dei propri prodotti è la chiave per il successo. In passato i processi di innovazione erano considerati delle dinamiche da gestire internamente ai confini aziendali. Da più di una decina di anni si sente sempre più parlare diOpen Innovation, un nuovo modello di gestione della conoscenza che descrive processi di innovazione caratterizzati dall‘apertura verso l’esterno. Le logiche di innovazione aperta possono essere implementate attraverso diverse strategie di gestione che posso prevedere, ad esempio, la collaborazione con centri di ricerca esterni, il coinvolgimento come parte attiva dei propri clienti o fornitori o l‘eventuale cessione dei risultati della ricerca interna, anche trasformando programmi di sviluppo interni in progetti open source. Un modello di successo di Open Innovation è stato messo in piedi all’inizio degli anni 2000 con la fondazione di Crit Research che può essere considerato uno dei precursori europei dell’Open Innovation. Prosegui la lettura »

, , , , , , , , ,

Nessun commento

The Quality Gate Model Defines the Basis of the 2° Benchmark Forum Italia

The second edition of the Benchmark Forum Italia organizzed by CRIT Research and ITQ will take place in Bologna the 15th of October 2013. The aim of this conference is to stimulate an open exchange between engineering solution providers, OEMs and end users. The underlying concept is guided by the Quality-Gate model which evolved as a best practice as developed by leading German machine builders and as formulated as a guide line by the VDMA (German Engineering Federation).

Prosegui la lettura »

, , , ,

Nessun commento

L’impatto del Motion sulle performance delle piattaforme commerciali di automazione

Autori: Stefano Lovisetto, Consorzio LIAM – Gianluca Berghella, CRIT
Articolo pubblicato su Automazione Integrata, Marzo 2013

Il Benchmarking di piattaforme commerciali di automazione è una delle attività svolte all’interno del laboratorio LIAM. Al momento sono nove i fornitori coinvolti nell’attività di Benchmarking: Beckhoff, B&R, Bosch, Lenze, Mitsubishi, Omron, Rockwell, Schneider e Siemens.

Tutte le piattaforme commerciali messe a disposizione dai fornitori integrano nativamente il motion control. Ciò significa che l’utente, acquistando il pacchetto completo di un solo fornitore (editor software + controllore + assi), è in grado di muovere gli assi elettrici direttamente dal software, facendo eseguire ai motori movimenti più o meno complessi (Fig.1).

Fig.1 - Editor Software - Controllore - Assi

Fig.1 - Editor Software - Controllore - Assi

Il progettista software, che ha il compito di sviluppare il progetto di controllo della macchina automatica attraverso lo specifico editor software messo a disposizione da ogni singolo fornitore, non dovrebbe, in linea di principio, preoccuparsi di gestire i dettagli implementativi a basso livello per far funzionare la piattaforma. La gestione della schedulazione dei processi, la comunicazione tramite il bus di campo, l’inseguimento dei profili di moto, la gestione delle motorizzazioni sono, infatti, alcune delle funzionalità tipicamente già fornite da una piattaforma commerciale. Queste attività risultano totalmente “trasparenti” per il programmatore, che dovrà preoccuparsi unicamente di configurarle correttamente nella fase di start-up. Prosegui la lettura »

, , , , , , , , , , , , , ,

Nessun commento

2° Benchmark Forum Italia – Ingegneria Intelligente

The second edition of the Benchmark Forum Italia takes place in Bologna the 15th of October 2013. This year’s edition will see the participation of CRIT Research, ITQ, Veripack, of the five solution providers Bosch Rexroth, Lenze, PTC, Rockwell Automation and Schneider Electric. Each of these latter five solution providers will also bring in an OEM demonstrating a successful implantation of an engineering solution. Prosegui la lettura »

,

Nessun commento

Benchmarking di piattaforme commerciali per l’automazione: motion control

Autori: Matteo Sartini, Consorzio LIAM – Gianluca Berghella, CRIT Research
Articolo pubblicato su Automazione Integrata, Settembre 2012

Le prestazioni di una moderna macchina automatica per il mondo del packaging dipendono in gran parte dalle prestazioni del motion control.

Il motion control è l’insieme delle tecnologie e dei dispositivi che governano gli organi meccanici in movimento. La precisione nel controllo del movimento rappresenta un fattore chiave che influisce fortemente sulle prestazioni della macchina. L’attività di benchmark portata avanti dal laboratorio LIAM intende analizzare le performance del motion control attraverso la definizione e l’esecuzione di un insieme di test che possano confrontare le soluzioni disponibili sul mercato e individuare quelle più adatte a risolvere un determinato tipo di problema. L’analisi del motion control può essere effettuata confrontando le prestazioni delle diverse soluzioni su un carico di riferimento che abbia le stesse caratteristiche (nel caso in esame stesso rapporto tra inerzia del carico ed inerzia del motore) rispetto all’azionamento e al motore preso in considerazione.

SchemaCarico(Figura1).jpg

Figura 1 - Benchmark meccanico di riferimento

Benchmark meccanico di riferimento

Il benchmark meccanico di riferimento (Figura 1) consiste in un carico collegato per mezzo di un giunto a soffietto (accoppiamento rigido) all’albero del motore della piattaforma con la quale si vogliono eseguire i test. Il carico è costituito da un albero condotto al cui estremo è fissato, stretto fra due dadi, un volano. L’albero condotto è montato su due cuscinetti a sfere (che fanno parte della struttura portante) ed è in grado di ruotare attorno al proprio asse. Per testare lo stesso sistema meccanico su diverse piattaforme al fine di analizzare in maniera accurata il comportamento dell’azionamento è necessario conoscere il modello del carico (modello noto) e tutti i parametri del modello (attriti, inerzie, …). Nel caso dell’inseguimento di traiettoria l’interesse è focalizzato sul fatto che l’inseguimento avvenga rispettando la traiettoria specificata. Nelle situazioni reali l’azionamento inseguirà la traiettoria ideale con un certo errore. In generale, la differenza tra la traiettoria ideale e quella reale può essere causata da:

Prosegui la lettura »

, , , , ,

Nessun commento

The Future of Automation Technology Made in Italy

The 06th of November 2012 Bologna hosted the 1° Benchmark Forum ITALIA – Ingegneria Intelligente. This conference, co-organized by the Italian company CRIT Research™ and the German enterprise ITQ, aimed on stimulating a discussion between  leading international automation solution providers, Italian world-class machine and plant producers and renown end users, hereby pointing out the key requirements of the automation technology of tomorrow. The event saw the participation of almost 100 persons representing more than 40 companies and organizations active both on a national and international level.

Prosegui la lettura »

,

Nessun commento

Efficienza dei Costi con la Giusta Piattaforma per l’Automazione

La scelta della piattaforma per l’automazione riveste un ruolo importante nell’ottica della riduzione dei costi. E’ necessario considerare alcuni criteri essenziali per orientare la scelta della piattaforma più adeguata. Prosegui la lettura »

, ,

Nessun commento

Dall’Innovazione Collaborativa alla Ricerca e allo Sviluppo Industriale – il LIAM e il Benchmark Forum

A partire dalla sua fondazione, circa 12 anni fa, CRIT Research™ è diventato uno dei precursori europei rispetto a ciò che oggi è noto come Open Innovation. Originariamente di proprietà di 14 aziende con sede a Modena e a Bologna, i soci sono diventati 26, e sono distribuiti in tutta l’Emilia-Romagna. In media una volta alla settimana i rappresentanti delle diverse aziende socie si ritrovano nella sede centrale di CRIT Research™ o in quella di una delle aziende socie, al fine di confrontarsi e discutere su argomenti di interesse. Si tratta generalmente di aspetti tecnici, ma possono essere affrontati anche temi relativi alla gestione del portafoglio brevetti o al coordinamento del proprio business. Dal 2006 le attività di Innovazione Collaborativa si sono estese anche al Network dei Fornitori Accreditati di CRIT Research™ comprendente fornitori di eccellenza degli azionisti di CRIT Research™.

Prosegui la lettura »

, , , ,

Nessun commento

Progettare software per il controllo di macchine

L’INSIEME DELLE FUNZIONALITÀ CHE UNA MODERNA MACCHINA AUTOMATICA DEVE IMPLEMENTARE RENDE EVIDENTE CHE LA PROGETTAZIONE DELLA LOGICA DI CONTROLLO È UN COMPITO DIFFICILE CHE COINVOLGE COMPETENZE MULTIDISCIPLINARI.

Autori: Eugenio Faldella (Università di Bologna), Matteo Sartini (LIAM)
Articolo pubblicato su Automazione Integrata, luglio 2012

È indubbio che il “successo” di una macchina automatica, dal punto di vista funzionale e prestazionale, discende primariamente dalle scelte progettuali operate in sede di definizione della sua struttura meccanica. Tuttavia, dallo stesso punto di vista, è fondamentale anche il ruolo svolto dal sistema di elaborazione preposto al controllo della macchina, essendo sempre più ampio e rilevante lo spettro dei compiti ad esso affidati.

Problematiche nello sviluppo di software di controllo.
In generale, la definizione della struttura hardware del sistema di controllo non pone particolari difficoltà. Il progettista, infatti, può trovare direttamente sul mercato “soluzioni sufficientemente universali” con spiccate caratteristiche di modularità, di espandibilità, di diretta compatibilità con il campo e tecnologicamente avanzate come: potenti unità di calcolo, controllori dedicati a funzioni speciali, dispositivi di I/O intelligenti, infrastrutture per la reti di comunicazioni.
Sfortunatamente, il principio “buy, plug & play” ha limitata applicazione nella progettazione del software del sistema di controllo. Le tipologie di componenti di libreria software che il progettista può trovare direttamente sul mercato (COTS – Commercial-Off-The-Shelf) riguardano tipicamente solo le infrastrutture software per la gestione delle reti informatiche e dei componenti remoti, gli ambienti di sviluppo e gli ambienti run-time. Questi componenti software supportano adeguatamente il progettista solo per quello che riguarda l’implementazione delle funzionalità di alto livello e basso livello, rimanendo tipicamente nei domini delle interfacce uomo macchina (HMI), della regolazione ad anello chiuso, del motion control e delle connessioni tramite bus di campo di componenti intelligenti remoti. La grande voragine esistente nel mezzo deve essere riempita dagli sviluppatori software. Ancora oggi manca, da parte dei fornitori di tecnologie per i sistemi di automazione industriale, un supporto concreto alla definizione di strutture software generali (design pattern), che possano guidare il progettista software nella definizione dell’architettura di controllo.
Come in molte altre applicazioni ingegneristiche, il problema viene affrontato mediante un approccio “divide et impera”: ispirandosi ai principi fondamentali della decomposizione e astrazione, si procede alla partizione dell’intera logica di controllo della macchina automatica in componenti più semplici e di più facile utilizzo, organizzati in un’architettura multilivello che rispecchia, almeno in una certa misura, la struttura meccanica e la dotazione di sensori e attuatori.

I fattori che incidono sui costi associati al ciclo di sviluppo del software.
Al di là delle attuali limitazioni tecnologiche e delle oggettive difficoltà che la progettazione di un sistema indubbiamente complesso comporta, altri fattori possono in generale concorrere ad estendere in maniera indesiderata i tempi, e conseguentemente i costi, di sviluppo e manutenzione del software. Prima di tutto, il ruolo ancillare spesso attribuito all’attività svolta dai progettisti software tende ad avallare la realizzazione di prototipi “rapidamente operativi” che possano fungere da veicolo per la verifica sperimentale delle prestazioni effettivamente conseguibili con le macchine dal punto di vista meccanico. In questo modo passa in secondo piano la necessità di realizzare sistemi caratterizzati da una struttura solida e flessibile. In secondo luogo, il limitato potere espressivo (della maggior parte) dei linguaggi di programmazione attualmente disponibili per le piattaforme PLC-based e PC o soft-PLC-based preclude la piena applicabilità delle metodologie di programmazione orientata agli oggetti. Non è quindi sorprendente che i costi associati al ciclo di sviluppo del software crescano ben oltre il budget pianificato.

Esperienze aziendali dimostrano come su macchine completamente diverse si possa implementare il 40-45% dello stesso codice di controllo.

L’architettura software “machine-independent & platform-independent”.
Al fine di aiutare a risolvere questi problemi, molte proposte interessanti sono state recentemente riportate nella letteratura scientifica e tecnica. Tra queste, alcune mirano a migliorare il rapporto costo-efficacia del complessivo processo di progettazione (ad esempio l’approccio meccatronico), favorendo e stimolando concurrent engineering, co-design e co-simulation. Altri approcci suggeriscono l’uso di linguaggi di modellazione (ad esempio UML) e di strumenti automatici per la generazione automatica di codice per migliorare la progettazione, il processo di sviluppo e la manutenzione del software.
Una soluzione efficace ai problemi citati non può derivare esclusivamente dalla collaborazione sinergica tra i progettisti dei vari gruppi di lavoro, così come dall’uso di potenti strumenti CAD-CAE e di ambienti di sviluppo integrati. Un ulteriore elemento chiave per migliorare decisamente la qualità del software e la produttività consiste nella definizione di un framework di riferimento che comprenda un set completo di componenti altamente riutilizzabili per la logica di controllo che, incentrati sulle funzionalità trasversali che caratterizzano il dominio dell’automazione, possano aiutare i progettisti durante il processo di modellazione e strutturazione delle loro applicazioni in base alle esigenze specifiche.
La realizzazione di un’architettura software quanto più possibile “machine-independent & platform-independent” risulta fondamentale non solo per ridurre drasticamente i tempi di progettazione di nuovi sistemi, ma anche per favorire l’intercambiabilità dei progettisti, oltre che delle piattaforme computazionali, in scenari affini. In tale ottica, riveste particolare rilievo la sistematica e coerente applicazione del principio “divide et impera”, e, conseguentemente:
i. l’identificazione di idonei criteri per la decomposizione funzionale del sistema complessivo in termini di una gerarchia di entità, astratte o concrete, opportunamente cooperanti;
ii. la definizione del ruolo e delle funzionalità di ciascuna entità (“what to do”), nonché delle relative interfacce e dei protocolli previsti per l’interazione con altre entità operanti nello stesso livello o nei livelli adiacenti della gerarchia;
iii. l’identificazione dei modelli di riferimento per la definizione formale del comportamento delle singole entità (“how to do”);
iv. l’identificazione dei modelli di riferimento per la definizione delle modalità di esecuzione dei compiti da parte delle singole entità (“when to do”).
Parimenti importante ai fini della riusabilità del software e della portabilità delle applicazioni è l’identificazione di efficaci design pattern orientati specificatamente al dominio applicativo delle macchine automatiche, quali la virtualizzazione della dotazione sensoriale e/o del sottosistema di attuazione di una macchina, il controllo della qualità del prodotto, la gestione delle informazioni di diagnostica.
Con un approccio metodologico, conforme al paradigma MDA (Model-Driven Architecture), è possibile definire, per ogni tipologia di problema affrontato, un modello di riferimento che abbia adeguata capacità espressiva (“la base di conoscenza”), e procedere, una volta per tutte, allo sviluppo del correlato programma (“il motore inferenziale”), in modo da conseguire prestazioni e comportamenti anche fortemente differenziati a partire dalla semplice configurazione parametrica del modello, piuttosto che attraverso lo sviluppo di codice ad hoc. Esperienze aziendali dimostrano come su macchine completamente diverse si possa implementare il 40-45% dello stesso codice di controllo.

, , , , , , , , , , ,

Nessun commento