Progettare l’automazione in ottica 4.0

Industria 4.0 sta rivoluzionando non solo il nostro modo di produrre, ma anche le modalità e i tempi del business. Gli imperativi attuali per il mondo industriale sono quelli della customizzazione e della rapidità. L’impiego di soluzioni di progettazione avanzate può aiutare i produttori di automazione a rispondere a questi requisiti.

a cura del Gruppo Meccatronica di ANIE Automazione

L’avvento di Industria 4.0 ha dato un impulso inimmaginabile verso la concretizzazione della mass customization: rispondere contemporaneamente e con successo ai bisogni individuali dei clienti e all’esigenza di preservare l’efficienza della produzione di massa, in termini di costi di produzione, è ormai uno degli obiettivi più discussi e perseguiti da chi opera in campo manifatturiero.
Per raggiungerlo, si punta molto sulla realizzazione di soluzioni di produzione flessibili ed intelligenti, che permettano di gestire in modo agevole frequenti adattamenti della lavorazione.
Un ruolo fondamentale a questo proposito è giocato, ancora una volta, dalla digitalizzazione dei processi, che rende possibile utilizzare una descrizione digitale universale per sostenere tutte le fasi del processo complessivo del ciclo di vita di un prodotto, dall’engineering fino alla produzione. In questo modo, la produzione può venire simulata e ottimizzata in modo quasi totalmente virtuale. Fondamentali a questo scopo sono i tool software di progettazione e i sistemi Product Lifecycle Management (PLM). L’obiettivo della mass customization non è, però, un risultato raggiungibile solo da chi opera in campo manifatturiero. Anche le aziende che sviluppano soluzioni di automazione possono giovarsi di sistemi più efficienti per garantire la personalizzazione di massa di macchine e impianti.L’impiego di software CAD appositamente studiati per la progettazione dell’automazione industriale permette di automatizzare i processi di stesura dei progetti, per ridurre i costi e garantire performance elevate, ma non solo. Tool software avanzati possono agevolare notevolmente le procedure di sviluppo dell’automazione dei sistemi. In particolare, i software di progettazione si stanno arricchendo di funzionalità sempre più avanzate di configurazione, che rendono possibile definire dei progetti master personalizzabili in pochi semplici passi.

L’importanza delle opzioni di configurazione
Per ogni soluzione di automazione possono venire definite una serie di funzionalità o specifiche opzionali. Durante la progettazione, si potrà prevedere lo sviluppo di una macchina completa, comprensiva di alcune configurazioni opzionali che racchiudono il necessario per abilitare la realizzazione di ciascuna delle funzionalità preventivamente identificate. Verrà così generato il modello master, che potrà di volta in volta venire adeguato alle richieste specifiche del cliente semplicemente andando a definire tramite configuratore quali opzioni attivare e quali disattivare.
Allo stesso modo, vi sono software che permettono di procedere nella realizzazione del progetto anche se la definizione dettagliata di tutti i singoli parametri specifici dei componenti non è completa. Anche questa possibilità si presta alla creazione di modelli standard customizzabili: grazie ad essa, l’operatore potrà infatti generare il proprio schema e lasciare dei blank sui campi il cui dimensionamento è direttamente collegato ad una specifica opzionale. Al ricevimento dell’ordine, il progettista dovrà semplicemente andare a mettere a punto il master completando i dimensionamenti carenti. Il software procederà poi a ricalcolare e aggiornare automaticamente schemi e documentazione della commessa.

Cambiare approccio alla progettazione
Come tutte le novità, adottare un’ottica di questo tipo nello sviluppo delle soluzioni di automazione significa abbandonare abitudini consolidate per spostarsi su un nuovo approccio progettuale. In particolare, bisogna essere in grado di sviluppare preventivamente un progetto master che prenda in esame le diverse variabili possibili e le abiliti attraverso una struttura modulare, per garantire una soluzione funzionante sia se realizzata al pieno delle sue potenzialità, sia se sviluppata in modo parziale. I vantaggi ottenibili in termini di risparmio di tempo e di costo di sviluppo sono però notevoli e permettono di ripensare l’organizzazione delle attività di progettazione. Ogni produttore di macchine si trova infatti a gestire commesse di tipo standard e commesse speciali. L’adozione di strumenti capaci di abilitare la personalizzazione automatica delle soluzioni standard permette agli sviluppatori di disporre di maggior tempo da dedicare ai progetti speciali, generalmente caratterizzati anche da una maggiore redditività.

Un esempio pratico
Consideriamo ad esempio la realizzazione di una macchina destinata a una linea di imbottigliamento. Semplificando un po’, si può immaginare che il produttore possa decidere di realizzare un unico modello standard in grado di gestire contemporaneamente la presa di 2, 4 o 6 bottiglie, ciascuna di capacità variabile tra 0,33 e 1,5 litri. A questo scopo, sarà possibile gestire uno schema master che, partendo dalla versione completa a 6 bottiglie, preveda 2 opzioni: 2 bottiglie e 4 bottiglie. Ognuna di esse verrà legata a tutto quanto necessario alla gestione di 2 posizioni/bottiglia (motori, azionamenti, relè, ecc.). Si può, inoltre, ipotizzare che i motori destinati alla movimentazione del sistema debbano avere potenza variabile in base alla capacità delle bottiglie da gestire. In questo caso, non è possibile definire a priori tale dettaglio, ma il progettista potrebbe comunque procedere oltre nello sviluppo del master. Una volta completato il progetto, l’azienda potrebbe ricevere una commessa relativa ad una macchina in grado di riempire simultaneamente 4 bottiglie da 1 litro cadauna. Per il progettista sarà sufficiente aprire il master, attivare con pochi click l’Opzione 4 bottiglie, inserire il dimensionamento della potenza motore e lanciare l’aggiornamento. In pochi minuti avrà completato una procedura che diversamente avrebbe richiesto molto più tempo.