Keb, Schneider Electric, Omron, Rockwell, Heidenhain e Murrelektronik: come l’automazione aiuta i costruttori di macchine a contrastare il caro energia

Secondo le ultime rilevazioni del Centro Studi Confindustria, sono i costi di produzione che continuano a frenare la competitività del manifatturiero italiano. Per le imprese, la preoccupazione maggiore è dover affrontare un 2025 con un costo energetico tra i più alti in Europa. Nomisma Energia prevede infatti che nel corso dell’anno la bolletta crescerà del 15%. Aumenti che andranno a sommarsi a quelli già registrati negli anni scorsi. Anche nel 2024 il prezzo dell’energia pagato dalle imprese è stato costantemente superiore a quello pagato dalle aziende in Francia, Germania e Spagna. L’unica ricetta valida per contenere i costi e ridurre il gap competitivo è investire in digitalizzazione di fabbrica e in sostenibilità energetica, due obiettivi convergenti e irreversibili della transizione 5.0. Traguardi che end user e costruttori di macchine possono raggiungere attraverso l’adozione di piattaforme Industrial IoT, utilizzando digital twin, robotica avanzata e intelligenza artificiale in tutti i processi produttivi e operativi.

Digitalizzazione che serve anche a creare resilienza manifatturiera in uno scenario economico ad alta volatilità. «Ma per investire e implementare con successo l’automazione 5.0 serve una pianificazione strategica. Senza di questa non si possono raggiungere obiettivi di competitività e resilienza, avverte Fabio Massimo Marchetti, presidente area digitalizzazione dei processi e dei prodotti di Anie Automazione.

Keb Automation, Schneider Electric, Omron, Rockwell, Heidenhain, Murrelektronik. Ecco alcune delle soluzioni proposte da alcuni big dell’automazione per ridurre costi di produzione ed energetici secondo quanto emerso al Forum Industria Digitale, l’evento organizzato da Messe Frankfurt Italia con la collaborazione di Anie Automazione, che in occasione dell’evento ha presentato il white paper sul digital twin.

Keb Network of Automation (Noa), tecnologie digitali per migliorare la gestione della produzione e monitorare le performance di macchina in ambito manifatturiero

Fin dalla sua fondazione, Keb Automation Italia si è distinta per la fornitura di soluzioni per la trasmissione di potenza e il motion control. Oggi, la strategia aziendale si evolve per includere servizi digitali avanzati. Un esempio concreto di questa trasformazione è Noa, la nuova architettura aperta basata su microservizi. Grazie a questa piattaforma, l’azienda rafforza la sua posizione nel mercato dell’automazione industriale come fornitore di soluzioni digitali in linea con le più recenti evoluzioni tecnologiche. La killer application è la manutenzione predittiva, che si estende al condition monitoring di fabbrica con kpi di produzione che possono essere visualizzati attraverso dashboard personalizzate in base ai requisiti del cliente. In buona sostanza, la piattaforma della multinazionale tedesca permette di migliorare la produzione, creando trasparenza sui dati di macchina e di processo. «L’implementazione di sensori e dispositivi di raccolta dati su macchine consente di monitorare le performance e le condizioni operative in tempo reale, in ambiente di fabbrica ma anche in ambito logistico», afferma Stefano Berardi, head of application and service di di Keb Automation Italia. Con l’analisi dei dati raccolti, le aziende possono prendere decisioni informate e tempestive, migliorando la gestione delle operazioni e riducendo i fermi imprevisti.

La piattaforma è per esempio utilizzata presso un’azienda costruttrice di motori elettrici. Come racconta Berardi, «Nei suoi processi organizzativi ha voluto rivedere tutto il ciclo di produzione e la linea di assemblaggio. Abbiamo realizzato dei piccoli punti intermedi lungo la linea di montaggio del motore e su ogni punto abbiamo posizionato un edge device che raccoglie i dati. Risultato? Con questo sistema si è riusciti a ridurre del 30% i tempi di produzione».

Schneider Electric – digital twin per un efficientamento energetico 5.0. Modelli digitali di macchine reali per poterle progettare e implementare in modo virtuale

Dalla convergenza tra energy management e industrial automation nasce il modello Schneider per progettare macchine, impianti e linee di produzione coerenti con i principi della manifattura sostenibile. Una dimensione manifatturiera che, come raccontato da Andrea Ariano, industry innovation and communication project leader di Schneider Electric Italia, dà luogo a un metaverso industriale fatto di digital twin, intelligenza artificiale, realtà virtuale e software Industrial IoT.

La piattaforma Expert Twin, per esempio, consente ai costruttori di macchine di creare modelli digitali di macchine reali, per poterle progettare e implementare in modo virtuale, prima di costruire la macchina stessa.

La conoscenza generata dal software, combinata con algoritmi di intelligenza artificiale, mette le aziende nella condizione di essere più reattive. L’analisi evidenzia un consumo energetico anomalo? Si può considerare un diverso dimensionamento dell’unità di potenza o indagare sul corretto utilizzo della macchina. In Schneider Electric, il digital twin è ormai di casa. La piattaforma Expert Twin, per esempio, consente ai costruttori di macchine di creare modelli digitali di macchine reali, per poterle progettare e implementare in modo virtuale, prima di costruire la macchina stessa. L’ambiente software include componenti meccatroniche da inserire con comandi drag-and-drop, interfacce per la realtà virtuale e aumentata, librerie focalizzate sulle applicazioni. Tutto questo, affermano gli esperti di Schneider, permette di progettare in parallelo gli aspetti elettrici, meccanici e di controllo. Insomma, il digital twin implementato in Schneider, come dimostrato al Forum Industriale, rivoluziona la costruzione delle macchine digitalizzando tutti i processi, permettendo di testare in modo virtuale elementi meccanici, elettrici e di controllo. E può anche aprire nuovi flussi di ricavi per i costruttori, che per tutto il ciclo di vita della macchina possono offrire servizi, formazione agli operatori, introdurre miglioramenti e aggiornamenti per migliorare l’operatività e i fermi macchina.

Omron Electronics – diagnostica e risoluzione dei problemi: la funzione Automation Playback integrata nei controllori di macchina per registrare e memorizzare i dati in tempo reale

Dati a bordo macchina per consentire la soluzione dei problemi in tempo reale e robotica adattiva, dotata di sistemi di visione e di motion control, che si integra con il sistema di produzione. Il tutto combinato con l’intelligenza artificiale, utilizzata per aumentare la produttività e ridurre gli scarti, nell’ottica della sostenibilità. L’evoluzione della manutenzione intelligente e predittiva, attraverso l’automazione data-driven, messa in risalto da Omron al Forum Industriale, è rappresentata dalla funzione Automation Playback del controllore NX5. «Automation Playback, integrata nei controllori di macchina, permette di registrare e memorizzare i dati in tempo reale, alla medesima velocità di elaborazione del controllore, fornendo ai tecnici un potente strumento di analisi per la verifica di anomalie sulla linea di produzione», afferma Alberto Clerici, product engineer manager di Omron. La soluzione fornisce agli operatori feedback immediati attraverso segnali visivi (come un semaforo rosso, giallo, verde) che indicano lo stato delle macchine. Grazie all’integrazione con telecamere di videosorveglianza è inoltre possibile condividere il trigger e visionare fino a 4 flussi video sincronizzati. Come dice Clerici, «Il controllore registra in continuo tutti i dati e all’occorrenza di un fenomeno indicato come trigger genera un pacchetto contenente sia gli istanti precedenti che quelli successivi per permette lo studio della dinamica occorsa». Insomma, monitorando continuamente le condizioni delle macchine Omron rende possibile ridurre i tempi di inattività e ottimizzare le operazioni, poiché i problemi possono essere identificati e risolti prima che causino guasti significativi.

Rockwell Automation – ispezioni autonome con robot mobili: i benefici dell’integrazione della robotica con le piattaforme Industrial IoT.

Nell’industria manifatturiera l’adozione di tecnologie IIoT ha reso disponibile un’enorme quantità di dati su produzione e manutenzione, trasformabili in informazioni strategiche grazie all’intelligenza artificiale. Tuttavia, la creazione di reti di sensori dedicate può risultare onerosa e complessa. Per superare questa criticità, Rockwell Automation propone una soluzione basata su robot mobili autonomi quadrupedi, come Spot, l’agile cane robot sviluppato da Boston Dynamics, equipaggiati per raccogliere dati in modo più economico ed efficiente.

Il cane robot spot di Boston Dynamics. Nelle soluzioni sviluppate da Rockwell, Spot può acquisire le scansioni laser delle strutture ispezionate. Da qui la possibilità di creare gemelli digitali accurati e fornire dati affidabili, per la loro gestione e manutenzione. 

«Questi dispositivi, integrati con piattaforme IIoT avanzate, sono in grado di operare in contesti difficili, riducendo i costi di installazione e gestione delle infrastrutture tradizionali», afferma Alberto Pinzello, sales executive information solutions di Rockwell. La soluzione presentata al Forum Industriale, nata dal lavoro congiunto con Mosaico Monitoraggio Integrato e il mondo accademico, è capace di ispezionare impianti in modo efficiente e a costi ridotti.  Una volta in azione, Spot può acquisire le scansioni laser delle strutture ispezionate. Da qui la possibilità di creare gemelli digitali accurati e fornire dati affidabili, per la loro gestione e manutenzione. Ciò vale anche per le aree più difficili da raggiungere. «Grazie a Spot il personale di fabbrica può esaminare i dati del sito da qualsiasi luogo, individuando più rapidamente eventuali problemi», dice Pinzello

Heidenhain Italiana – monitoraggio intelligente delle vibrazioni di motori al fine di rilevare precocemente i guasti ed eseguire una analisi dettagliata per un efficientamento energetico

Per Heidenhain, rilevare precocemente le vibrazioni è fondamentale per ottenere processi fluidi, risultati perfetti e un utilizzo duraturo delle macchine, soprattutto in impianti di produzione automatizzata ad alte prestazioni. «Quanto più precoce e rapido è il rilevamento, tanto più facile è evitare scarti, danni alle macchine e tempi di fermo degli impianti», commenta Oscar Arienti, sales manager di Heidenhain Italiana. Gli encoder induttivi integrano per esempio un sensore di accelerazione che permette di rilevare e analizzare le vibrazioni sugli elementi rotanti della macchina. Collegando i segnali delle vibrazioni con i valori di posizione forniscono informazioni che consentono di determinare rapidamente il tipo e l’ubicazione della fonte di vibrazioni. Agli encoder rotativi può essere collegato anche un sensore di temperatura esterno. Encoder che possono supportare veri e propri processi di condition monitoring su misura di una macchina al fine di rilevare precocemente i guasti ed eseguire una analisi dettagliata. «Gli operatori possono impiegare la predictive maintenance per ottimizzare gli intervalli di assistenza in base al carico effettivo della macchina, o integrare interventi di manutenzione straordinaria nei processi operativi. Inoltre, i dati raccolti nel corso della vita operativa dell’impianto consentono di prevedere con precisione la vita utile residua», afferma Arienti.

Murrelektronik – superare i limiti della tecnologia pneumatica con la gestione intelligente di sistemi di manipolazione ad azionamento elettrico

Nella progettazione industriale, la flessibilità e la semplificazione sono sempre stati temi su cui Murrelektronik ha puntato. Oggi con la soluzione Vario-X, Murrelektronik abbraccia una nuova idea di installazione decentralizzata che integra i concetti di sostenibilità e di gemello digitale. Il caso presentato al Forum Industriale è un sistema in grado di gestire pinze ad azionamento elettrico anziché pneumatico, eliminando quindi l’aria compressa. «I bloccaggi elettrici hanno il vantaggio di poter essere configurati e tarati separatamente, impostando l’angolo di apertura e chiusura, velocità e forza da applicare al pezzo», dice Maurizio Bardella, technical director di Murrelelektronik. In questo modo si può quindi ottenere un dosaggio differenziato della forza di presa man mano che si avanza con l’operazione di saldatura dei particolari. Per Murrelektronik, lo scopo del passaggio dall’azionamento pneumatico, molto costoso in termini di CO2, a quello elettrico, più sostenibile, è realizzare un sistema open in grado di operare con dispositivi di produzione diversificata, contribuendo così a ottenere precisione e controllo elevati ed efficientamento energetico delle macchine, in ottica industria 5.0. La soluzione applicativa, implementata, per esempio, nel reparto carrozzeria di un importante cliente automotive, ha permesso di velocizzare le procedure di installazione, di ridurre le emissioni di anidride carbonica, nonché di creare un ambiente di lavoro più salubre e silenzioso.

Digital twin del prodotto, dell’impianto o della macchina. La tecnologia che consente di ottimizzare i processi e ridurre gli sprechi, contribuendo ad aumentare l’efficienza e la redditività delle aziende

Da diversi anni la tecnologia digital twin si può considerare una tecnologia più che matura con un tasso di adozione in crescita, non solo nelle grandi imprese ma anche e soprattutto nelle medie imprese italiane. «Utilizzare il digital twin per disegnare un prodotto, un processo, una macchina prima di costruirlo ha un valore straordinario, afferma Sabina Cristini, presidente gruppo meccatronica di Anie Automazione. Consente di risolvere in anticipo eventuali errori di progettazione, di valutare diverse soluzioni costruttive ed infine ottimizzarlo rispetto ad obiettivi che possono essere le prestazioni, i consumi, le dimensioni». Non esiste un solo tipo di digital twin. A seconda del problema da risolvere e del livello di profondità e dettaglio che si vuole raggiungere si possono usare più sistemi, eventualmente combinati tra loro. Come dice Cristini, «L’approccio al digital twin è particolarmente ampio e supporta l’intero product lifecycle. abbiamo infatti un digital twin del prodotto, dell’impianto o macchina che lo produce e anche un digital twin della performance, grazie alla raccolta ed elaborazione dei dati via cloud computing o edge computing». Anche la diagnosi dei guasti può trarre vantaggio dal digital twin: un impianto remoto può essere sincronizzato con il proprio gemello digitale presso il fornitore dell’impianto, che può così diagnosticare più facilmente e velocemente la causa del malfunzionamento. In tal modo, le attività manutentive possono essere pianificate in modo da avere il minimo impatto possibile sull’attività produttiva. Utilizzando un digital twin in linee di assemblaggio è inoltre possibile simulare diverse configurazioni degli impianti, variando parametri come la sequenza delle operazioni, il posizionamento delle stazioni di lavoro, i tempi di ciclo delle macchine e i flussi di materiali.

Come si afferma nel white paper realizzato da Anie Automazione, “Attraverso la simulazione virtuale, che replica fedelmente il comportamento del sistema reale, è possibile identificare la configurazione ottimale che massimizza la produzione oraria, riduce i tempi di inattività, ottimizza i percorsi degli operatori e, allo stesso tempo, minimizza il consumo energetico e gli scarti di produzione, con un conseguente impatto positivo sui costi e sull’efficienza complessiva».

(Ripubblicazione dell’articolo del 10 febbraio 2025)