Un sistema digitale efficiente e sicuro nasce dalla progettazione

virtuale – digital twin

Paolo Andreoli & Giuseppe Testa

Premessa

La trasformazione digitale è chiaramente

più di una rapida e continua evoluzione

tecnologica; sta colmando diversi domini in

modo che le innovazioni “interdominio” si

verifichino più facilmente.

Ma per fare in modo che ciò accada,

occorre anche la rottura delle barriere

interne dell'azienda.

Gli effetti pratici della trasformazione digitale

Cosa deve fare il costruttore di macchine oggi

Il costruttore, a partire dall’idea della macchina

sulla carta, ha bisogno di identificare la miglior

soluzione che tenga in considerazione:

– (OT) il dimensionamento della catena

cinematica

– (IT/OT) l’ interfacciamento del sistema con

l’ambiente circostante: produzione e

diagnostica

– (OT) l’efficienza energetica

– (IT) le esigenze di produttività della

macchina

Cosa significa meccanica nell’era I4.0

I dati acquisiti dal campo sono difficilmente sfruttabili senza un modello

digitale che consenta di

– interpretarli

– contestualizzarli nel processo produttivo.

La quarta rivoluzione industriale sta introducendo cambiamenti

sostanziali anche per il settore dell’ingegneria meccanica:

– IIoT

– Digital Twin

offrono opportunità di creazione di valore per i costruttori di macchine

Acquisire dati dalle componenti meccaniche del processo

può consentire di ottimizzarne il funzionamento e di

anticiparne i possibili guasti, aumentando:

– efficienza operativa

– efficienza energetica

32°3g

70%

OEE

L’impatto del Software

Il PLC è articolato in machine modules che racchiudono la parte di logica

e di motion di una sezione della macchina, in modo da

– semplificare architetture complesse,

– aumentare la qualità del codice

– ridurre i tempi di collaudo.

HMI che separano la parte di interfaccia grafica dalla logica del

programma usando modelli quali il pattern MVVM (Model-View-View

Model) per

– migliorare la capacità di astrazione della rappresentazione grafica

– aumentare la manutenibilità, la riusabilità e la testabilità del

codice.

La «suite integrata» consente di Creare la versione digitale della macchina

– la suite per il collaudo in ambiente virtuale dei cicli macchina

– l’elenco componenti per esigenze manutentive e di

approvvigionamento dei ricambi

– l’interfaccia grafica(HMI) delle applicazioni installate sulla macchina

Cosa permette il «Digital Twin» al costruttore

Il Digital Twin offre vantaggi agli OEM ancor prima che la

macchina entri in funzione, grazie ai risparmi di costo e tempo che

derivano dall’utilizzo di strumenti digitali per

– progettare il processo

– dimensionarlo

– scegliere i componenti più idonei

– calcolare l’efficienza

– testare la catena cinematica

Questi vantaggi vengono apprezzati maggiormente a ogni

riconfigurazione del processo produttivo e consentono di :

– ridurre i tempi di fermo

– garantire la qualità fin dal riavvio dell’impianto

meno lavoro meno rischi

La risposta tecnologica Connessione al cloud

certificata DEKRA

Motoriduttori con

rendimento

94..96%

Progettazione virtuale con il

tool Drive Solution Designer

MTBF e MTTR dei prodotti:5.000.000 ore- Riduttori

3.000.000 ore- Motori

600.000 ore- Azionamenti

Moduli

tecnologici

• L'essiccatore «Relax» è progettato per essiccamento senza tensione, rilassamento e ritiro della larghezza aperta e dei tessuti a maglia o forma tubolare

• E’ composta da 3 o più camere di essiccazione. Sono disponibili anche i diversi modelli progettati per tessuti e non tessuti

• Il tessuto che viene ripreso dal trasportatore, è passato su freni meccanici e rulli a spirale di allargamento, quindi inviato in un faldatore per stoccaggio in container.

• Chi è il cliente:

• Costruttore di Macchine tessili di tintura e

finissaggio dal 1997, con installazioni in più

di 30 paesi.

• La macchina di riferimento: Relax Dryer

Machine

Una linea completa a portata di «click»

Una linea completa a portata di «click»

• Le aspettative del cliente:

• Controllore che gestisce le ricette

• HMI che visualizza l’intero processo

• Commissioning rapido

• Modularità di macchina

• Maggior efficienza (processo + consumi energetici)

Equalizzatore

Foulard

Centraggio

Asciugatura

Outlet - Plaiter

Catena di ingresso Ruller

Catena estrazione da asciugaturaLa topologia della macchina

La topologia della soluzione

Equalizzatore

foulard

Centraggio

Asciugatura

Alimentatore

PLC –HMI-15’’

1 pc

Rulli centraggio

n.12 azionamenti n.4 azionamenti 45kW n.2 azionamenti

Gateway

SOFTWARE

STANDARD E

APERTODrives

E il «cloud»? … ecco come lo affrontiamo

analogOPC UANMT

Portforwarding

Segnali

macchina

Controllo

programma

Rete di

Fabbrica

Windows

application

HMI con

finestre

dedicate

Valori in

memoria

SD-Card

Le informazioni

via OPC UA

Safety con

firewall

Web & Mobile

application

Jsondata

API server

(Web)

Conversione dati

in Sicurezza

L’infrastruttura per i sistemi High Level (SAP, ERP,..)

Soluzioni integrate: Plug and Produce

L’integrazione hardware e software di sistemi modulari

consente di raggiungere l’obiettivo del plug and produce

– ossia l’inserimento e il disinserimento di parti di

macchina “al volo”.

Il dialogo immediato unito alla alta efficienza e sostenibilità

di:

– inverter,

– azionamenti e

– motori

contribuisce ad allungare la vita dell’impianto.

Le macchine dialogano fra di loro senza necessità di

programmazione.

Celle interconnesse

con intelligenze

distribuite

Ottimizzazione

dei consumi

Manutenzione

remota e proattiva

Mercati in crescita nei

Paesi emergenti – richieste

maggiori qualità e

efficienza

L’efficienza come

punto di forza

Il servizio globale

come fattore chiave

Competitività

internazionale

Industry 4.0

Maggiori performance

ed affidabilità –

innovazioni più frequenti

Ingegneria e

simulazione virtuale

Crescita e

volatilità

Nuovi materiali –

macchine flessibili

Sostenibilità ed

efficienza

Produzione e

approvvigionamen

to globale

Installazioni

globali / ambienti

gravosi

DigitalizzazioneFabbrica digitale Green Factory Smart Service

I pilastri della nuova economia circolare

1. Disponibilità di dati elaborati in tempo reale

2. Identificazione dei dati effettivamente utili al controllo del processo

3. Identificazione delle azioni capaci di ritardare un guasto, evitando

interruzioni alla produzione

4. Ottimizzazione dei consumi in funzione delle esigenze di produzione

5. Facilità di identificazione delle «ricette» ed interconnessione con il

sistema gestionale

6. Raccolta degli indicatori OEE (Overall Equipment Effectiveness) per una

comune valutazione del processo/efficienza di macchina

7. Standardizzazione dei componenti e loro riduzione: si ottiene una

sensibile riduzione dei ricambi

8. Architettura Safety per una integrazione uomo-macchina sicura

9. Macchina/Impianto facilmente «upgradabile» nel tempo

10. Cloud sicuri e certificati

L'imprevisto è sotto controllo.

Per ridurre al minimo i possibili rischiper la macchina, viene impiegato un programma completo per la prevenzione per incrementare lacontinuità di funzionamento eminimizzare i tempi di reazione e difermo macchina in caso di imprevisto.

In questo modo, oltre a risparmiaretempo e denaro, viene salvaguardata anche la tranquillità operativa.

Per concludere:

Grazie | Thank you