Dati digitali a misura di PMI

La sfida dell’interconnessione tra macchine  per generare valore dai dati di processo. Un focus della Camera di Commercio di Reggio Emilia in collaborazione con Tecnopolo e Fondazione REI mette in luce tutti gli aspetti

di Thomas Foschini

Tutti ne parlano. Pochi li conoscono. Ancora meno ne fanno uso. Sono i “dati digitali”, perno dell’approccio IoT (Internet of Things) a Industria 4.0, in sostanza macchine capaci di parlarsi tra di loro in tempo reale, restituendo all’operatore preziose informazioni funzionali ad aumentare gli indici di performance: di una singola macchina, di un reparto, di più unità produttive tra loro interconnesse.

Questo il tema al centro dell’incontro “Interconnessione dei macchinari e monitoraggio della produzione: come creare valore dai dati”, organizzato dalla Camera di Commercio di Reggio Emilia in collaborazione con il Tecnopolo e Fondazione REI.

Come ottenere concreto vantaggio dai dati digitali, in una logica di “avvicinamento” capace di coinvolgere anche le piccole e medie imprese, è stato il focus della giornata, che ha presentato casi concreti sia da parte di fornitori sia da parte di utilizzatori di cosiddette “tecnologie abilitanti”, quelle cioè che mettono in grado il sistema IoT di esistere (prima) e di funzionare (poi).

Digitali, come e perché

Prima domanda in campo, perché un’impresa – specie se di modeste dimensioni e non strutturata per dotarsi di un reparto IoT in senso proprio – dovrebbe digitalizzarsi? Per competere di più e meglio sul mercato. Una risposta apparentemente banale, che pone tuttavia un tema da anni al centro gli sforzi del sistema regionale e nazionale, sin dall’elaborazione del primo piano Industria 4.0.

andrea parmeggiani

Come Tecnopolo di Reggio Emilia – spiega il direttore generale di Fondazione REI, Andrea Parmeggianiabbiamo sviluppato diversi progetti in questo ambito, in collaborazione con gli enti territoriali. Questa prospettiva coinvolge oggi circa 80 tra laboratori di ricerca pubblica e privata, segno del grande interesse da parte del mondo economico per le tematiche della trasformazione digitale. Sarà molto importante in futuro – aggiunge Parmeggiani, citando il principale impegno per il 2021 – predisporre un luogo “fisico” in cui anche le piccole e medie imprese possano testare, misurare sul campo l’efficacia di soluzioni funzionali alla digitalizzazione”.

Una prospettiva anzitutto di tipo culturale che va ben oltre l’acquisto di infrastrutture e software.

Il sistema economico – conclude ha investito moltissimo, negli ultimi anni, su robotica e automazione. Sull’interconnessione invece sono stati fatti passi avanti importanti, ma non ancora sufficienti per quello che vuole essere un sistema di eccellenza”.

logo pid

Punto Impresa Digitale

La risposta del sistema Camerale all’esigenza di dare maggiore forza e continuità al piano nazionale Industria 4.0 è il P.I.D., Punto impresa digitale. Lo evidenzia Michele Chietera, consulente e “digital promoter” del servizio, citando i recenti provvedimenti del Governo nazionale che hanno rilanciato l’argomento (ora rinominato “transizione 4.0”).

michele chietera

Quasi esclusivamente incentrate sul credito d’imposta, la transizione 4.0 ha bisogno di punti di riferimento, ma soprattutto, osserva Chietera, “di un approccio personalizzato per settore, dimensione e tipologia d’impresa”. Quattro al momento i “livelli” individuati, tra cui un primo riguardante l’attività informativa in senso stretto. Altri elementi: l’assistenza operativa, gli incontri one-to-one, i bandi e le agevolazioni.

Per citare alcuni dati, Punto Impresa Digitale ha all’archivio nell’anno oltre 150 incontri one-to-one, mentre nell’ambito del bando annuale Voucher 4.0 (ultima call chiusa ad agosto) sono state erogate risorse per poco più di 1 milione di euro. “Mettiamo a disposizione dei nostri iscritti anche un servizio di newsletter per essere sempre informati sulle ultime attività”, conclude Chietera.

Monitorare gli asset: l’esperienza di Schneider Electric

Prima di porsi il problema di come usarli, i dati bisogna anzitutto averli a disposizione. Di questo si occupano diversi fornitori internazionali di sistemi IoT, più o meno a misura di piccola e media impresa. Tra questi, Schneider Electric, protagonista dell’incontro virtuale con Ilaria Fiore, ingegnere gestionale e Technology Advisor responsabile per l’Italia.

ilaria fiore

“Oggi conosciamo bene l’IoT grazie anche alle collecting experience raccolte dai nostri clienti”, osserva Fiore. Un osservatorio privilegiato, quello di Schneider Electric, gruppo internazionale da 26 miliardi di euro di giro d’affari, 136mila occupati in 100 Paesi, 3mila in Italia.

La fonte del dato – nelle macchine nuove, ma molto si può fare anche sull’esistente – sono i sensori evoluti. “Ad oggi, i prodotti connessi nel mondo per un utilizzo strettamente business raggiungono gli 11 miliardi e – puntualizza Ilaria Fiore – si stima un raddoppio nei prossimi cinque anni”. Ciononostante, “soltanto il 10% dei dati già disponibili oggi vengono utilizzati per generare valore”.

Cosa manca? Una forma di maturità culturale e organizzativa, anche e soprattutto, da parte del sistema delle imprese. “Si può parlare di connettività solo quando si passa dal monitoraggio in locale al monitoraggio degli asset”, avverte Fiore. Detto in altre parole, è poco utile avvalersi dei dati di fabbrica senza elaborare un sistema a monte per raccoglierli correttamente e, a valle, per riferirli a KPI (key performance index) significative, riferite a processi reali.

Integrare uomini e reti

Questa la chiave di volta, nell’esperienza di Schneider Electric, per una digitalizzazione efficace. Tre, in linea generale, i tipi di “integrazione” possibili: verticali (singola macchina, reparto, azienda), orizzontale (modelli digital twin e digital manufacturing, in pratica il vasto mondo delle simulazioni digitali) ed infine “estesa”, quella cioè che “coinvolge ogni aspetto della value chain in ottica tracciabilità totale”.

Il fatto è – precisa Fiore – che questo approccio può essere calato con successo non solo all’interno di grandi aziende manifatturiere ma, anche, su linee corte, “mantenendo sempre molto alti i livelli di flessibilità”.

Tra le principali dimensioni concrete dell’IoT applicato in azienda vi è ad esempio la necessità di limitare i fermi produttivi non pianificati (la cosiddetta “availability” dell’impianto). Superando in primis un ostacolo importante che è la grande varietà di macchine, tecnologie (ed anche uomini) tipicamente presenti all’interno di un’azienda e che dovrebbero essere messi in connessione tra loro.

Protocolli “chiusi” e… carta

Ben definita sul piano teorico, la necessità di far parlare tra loro macchine diverse non è sempre di semplice attuazione. “Spesso abbiamo a che fare con sistemi proprietari, con protocolli di comunicazione differenti difficili da integrare. Inoltre storicamente le SCADAsistemi di controllo e acquisizione dati, NdR – nascono per processi continui e non discontinui”.

Quel che è peggio, ancora molta parte della gestione ordini (dalla preparazione al controllo in macchina) avviene su carta, la prima a dover scomparire dall’orizzonte (e dalle menti) dei digitalizzandi.

“Oggi il mercato chiede di coniugare flessibilità, customizzazione, ampliamento di gamma e produzioni just in time. Questo impone di eliminare ogni tipo di inefficienza a cominciare dall’inserimento e dallo scambio di dati manuale”.

Overall Equipment Effectiveness (OEE)

Ben conosciuto dagli addetti ai lavori, questo indice misura in pratica l’efficienza di un impianto produttivo sulla base di tre variabili: performance, availability, quality. Ognuna di queste variabili può essere “potenziata” a discapito delle altre (ad esempio accelerando la velocità dell’impianto a discapito della qualità). Inoltre lo stesso OEE medio ha senso solo in quanto riferito a uno specifico settore economico: i valori dell’agroalimentare saranno diversi da quelli di un’azienda meccanica.

Per scendere dalla teoria alla pratica, coinvolgendo il maggior numero possibile di clienti, Schneider Electric ha messo a punto programmi precisi per digitalizzare l’esistente, cioè per intervenire sulle macchine “analogiche” attraverso opportune soluzioni “Data Wizard”.

Due le soluzioni possibili, “duplicare i segnali elettromeccanici”, trasformando ogni input analogico in un dato digitale (praticamente creando un gemello virtuale dell’intera produzione); in alternativa, il “secondary sensoring”, cioè applicare sensori appositi per rendere comunicanti macchine-oggetti che altrimenti non lo sarebbero.

distribuzione elettricità

La macchina sta funzionando? Come? Presenta allarmi attivi? Queste alcune delle domande “basic” cui un sistema di monitoraggio digitale dell’impianto deve rispondere in tempo reale. Più nello specifico, livelli di umidità e temperatura, percentuale di scarti, scostamento tra pianificazione (pezzi che in teoria si dovrebbero produrre) e realtà (pezzi realmente prodotti nell’unità di tempo).

Attualmente – spiega Ilaria Fiore – hanno grande priorità tra le imprese i sistemi pensati per aumentare la disponibilità della macchina”, cioè per limitare i fermi produttivi anticipando il verificarsi di guasti e/o derive della produzione. “Ma per realizzare sistemi efficaci in grado di aumentare davvero l’availability occorre tracciare le cause dei guasti, in modo da poter impostare azioni correttive immediate”. In altre parole, ridurre il più possibile gap tra livelli IT e OT (Information VS Operation Technology).

Supervisori MES, la rivoluzione “flessibile”

Si chiamano così, nella pratica, i sistemi a disposizione delle imprese per approcciarsi alla digitalizzazione ed all’utilizzo concreto dei big data. Schneider Electric ne ha sviluppati diversi e, per promuoverne l’implementazione, ha fondato alcuni Innovation Hub (uno a Casalecchio di Reno) per consentire alle imprese di farsi un’idea dei risultati ottenibili (nel caso specifico, a Casalecchio si può osservare il caso di una fabbrica di biscotti totalmente digitalizzata, a riprova del fatto che potenzialmente interessate dalla digitalizzazione sono anche, se non soprattutto, imprese il cui business non ha nulla a che fare con il digital in senso stretto).

Vimi Fasteners da Novellara

vite

Tra gli ospiti del webinar lato imprese, a prendere la parola è stato Matteo Iemmi, IT Manager di Vimi Fasteners. Azienda meccanica con sede principale a Novellara, una filiale a Como e vari uffici di rappresentanza in giro per il mondo, Vimi Fasteners produce “organi di fissaggio”, più comunemente conosciute come viti. Ma non viti qualsiasi, elementi altamente tecnici applicati ai settori dell’automotive, dell’aerospazio, dell’oil & gas, tipicamente realizzate con leghe speciali o fibre di carbonio. 

  L’idea di implementare in azienda un supervisore MES – spiega Iemmi – prende le mosse a partire da una situazione esistente in cui la gran parte della procedure avveniva ancora avvalendosi di strumenti cartacei”, dal ricevimento degli ordini alla pianificazione, sino alla reportistica a fine turno”.

Queste le fasi principali su cui si è innestato il nuovo sistema, che ha completamente rivoluzionato la gestione dei flussi produttivi nella sede principale di Novellara: 250 dipendenti e diverse tipologie di macchine, dalle stampatrici a freddo alle stampatrici a caldo, sino a temperatrici, torni, selezionatrici. “Si tratta di macchine ad altissima produttività, dal tempo di settaggio relativamente lungo”, osserva Iemmi. La produzione annua è nell’ordine di 160 milioni di pezzi.

Primo step, l’installazione di uno schedulatore/planner digitale che lancia l’ordine. Tutti gli avanzamenti non sono più gestiti a fine turno dall’operatore (che inserisce dati manualmente al pc) ma sono “portati a conoscenza del sistema” in tempo reale. Tutti i dati rilevanti (anzitutto, il “conta-pezzi”) sono incrociati sia con lo storico sia con la pianificazione, realizzando in definitiva un sistema “parametrizzabile” che restituisce report immediati sia all’operatore a bordo macchina sia agli uffici tecnici.

In generale, abbiamo valutato che se c’è un problema non è utile accorgersene la mattina dopo”, scherza Iemmi, che per implementare il sistema ha rivoluzionato, nell’ordine: infrastruttura hardware (quadri elettrici, cablaggi, ecc); struttura software (analisi programmi produttivi); livello operativo (via gli ordini di carta, fermi macchina registrati automaticamente e messi in relazione al famoso conta-pezzi).

Molto importante – aggiunge Iemmi – abbiamo istruito il sistema, e quindi i nostri operatori, a regolarsi sulla percentuale di tempo standard già trascorsa per compiere una determinata operazione. In secondo luogo, causalizzare i fermi. Infine, effettuare il monitoragio non solo da bordo macchina ma anche da remoto”.

La cosa importante da sottolineare  è, come precisa l’esperto di Vimi Fasteners “che se un sistema di questo tipo esige un cambiamento profondo di mentalità e cultura organizzativa, la sua gestione non è per nulla “rigida”. Ad esempio, banalmente, il “fermo macchina”: si può optare per la registrazione e “causalizzazione” di un fermo superiore ai 10 minuti (come nel caso di Vimi), ma anche di un solo minuto, un’ora. Ogni parametro può essere insomma definito a monte e variato all’occorrenza, ferma restando l’infrastruttura e la procedura di raccolta-utilizzo del dato.

Il risultato sono le famose KPI ricavate dai dati digitali, che a Novellara si sono dimostrate un alleato preziosissimo per migliorare l’efficienza delle linee produttive e, quindi, la competitività dell’azienda sui mercati internazionali.

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