Premesse per la buona progettazione

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Dalle applicazioni specifiche per il comparto packaging ai principi di buon senso - da ascriversi alla voce Industria 4.0 - che governano la vita e le strategie di un fornitore di automazione. Raccolte a SPS le riflessioni di Vincenzo Tampellini (Branch Manager Packaging di Beckhoff Automation) riportano alla possibilità di migliorare ulteriormente produttività ed efficienza di prodotti e processi industriali.

In tempi di quarta rivoluzione industriale, Beckhoff Automation è assolutamente a proprio agio. Da 25 anni, infatti, l’azienda realizza sistemi aperti per automazione e mette in campo proposte in grado di far convergere automazione industriale e tecnologie IT in soluzioni che comunicano tra loro in maniera sicura e trasparente, efficaci per una “Factory” sempre più “Smart” e connessa.

Vincenzo-Tampellini_web.pngVincenzo Tampellini ci parla anzitutto di una novità di prodotto presentata in fiera - XTS eXtended Transport System in versione Hygienic Design - ed esprime la sua opinione in merito al ruolo dell’automazione oggi.

Quali sono i vantaggi del sistema XTS che proponete in una nuova versione?
Il sistema di azionamento meccatronico XTS Hygienic è studiato per rispondere ad esigenze specifiche dei settori dell’industria del beverage, alimentare e farmaceutica. Grazie al grado di protezione IP 69K e  ai materiali utilizzati nella costruzione (acciaio inossidabile), il sistema offre un’ottima resistenza agli agenti chimici così come la necessaria assenza di spigoli vivi.

Questa variante di XTS offre un ulteriore potenziale di innovazione nel comparto particolarmente elevato.
Le innovative caratteristiche di XTS hanno di fatto sconvolto il modo di interpretare il motion control, rendendo disponibili potenzialità totalmente nuove ai costruttori di macchine, che possono ora contare su una libertà d’azione senza precedenti nella progettazione meccanica… In particolare nel creare macchine che possono adattarsi in modo facile, intuitivo e immediato alle numerose variabili tipiche del mondo del confezionamento e del processo alimentare, in relazione a formati, formazione di gruppi di scatole o anche trasporto di prodotti all’interno delle linee.

il sistema, per le sue caratteristiche, può essere considerato come parte integrante della macchina e non più come una automazione separata. La significativa riduzione della progettazione meccanica grazie al sistema di trasporto consente di realizzare macchine più compatte, più leggere e con minore cablaggio. Inoltre, rispetto alle soluzioni convenzionali, gli impianti sono molto più flessibili, i cicli di processo più rapidi e le esigenze di manutenzione inferiori. Il costruttore di macchine può quindi offrire impianti più piccoli, potenti ed efficienti e al tempo stesso l’utente finale trae vantaggi da ingombri ridotti, aumentando e migliorando la produttività con un cambio prodotto più rapido.

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 XTS eXtended Transport System Hygienic Design

Quindi XTS sostituisce i sistemi di trasporto tradizionali?
Diciamo che, più che sostituirli, li integra con funzionalità che potremmo definire di “ammodernamento smart”. I sistemi tradizionali, che possono essere a cinghia o a catena, hanno formati fissi, lunghezze predeterminate e parametri fisici che vanno riadattati di volta in volta sulle diverse macchine. Nel nostro caso, XTS è implementato sulla base di moduli di diverse forme, compiendo tratti lineari e curvilinei, anche con raggi diversi. Il nostro sistema meccatronico è su base EtherCAT e consente di movimentare, sullo stesso percorso, più carrelli contemporaneamente in modo indipendente, vale a dire ciascuno con rampe di accelerazione/decelerazione, velocità e camme autonome. I carrelli possono essere gestiti con prestazioni a dir poco eccezionali garantite dalla velocità di comunicazione di EtherCAT. In questo modo il programmatore interviene sul movimento del singolo carrello, il che rende possibile impostare formati variabili “on the fly” o reimpostare la capacità produttiva sia in termini di passo che di velocità.

XTS Sfrutta al 100% due capisaldi della tecnologia Beckhoff: EtherCAT, deterministico e veloce per la trasmissione delle informazioni, e TwinCAT che, insieme alle CPU Beckhoff, permette di lavorare una quantità veramente notevole di informazioni in un lasso di tempo molto contenuto.
Basti considerare che avere un sistema complesso con tanti carrelli significa governare un flusso veramente elevato di informazioni e calcoli da effettuare quasi in contemporanea: e quando parliamo di calcoli di loop, parliamo di qualcosa che con XTS viene fatto in 250 microsecondi.

In questo caso il software ha un peso davvero rilevante.
È la caratteristica distintiva del sistema: Beckhoff ha avuto la capacità di realizzare un software che permette di governare una tecnologia che prevede accelerazioni e alte velocità, trasferendo tutti i dati in un’unica unità centrale standard mentre, in un sistema tradizionale, i dati sono distribuiti all’interno di un’elettronica decentralizzata.
Questa è la vera rivoluzione combinata con l’intelligenza del software di gestione del movimento. Insieme al software di automazione TwinCAT 3 e al Motion Control basato su PC, Beckhoff mette a disposizione così una soluzione di azionamento completa.

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Alla luce di queste considerazioni, si può dire che avete cambiato il modo di fare automazione?
Forse è semplicemente cambiato il modo di comunicare la nostra attività. Possiamo dire di aver ampliato il nostro portfolio con prodotti meccatronici, pronti per Industria 4.0, sempre più performanti, compatti e intuitivi, ma partendo dalle esigenze dei nostri clienti che poi in fondo dettano le regole del mercato. L’elemento chiave, credo proprio sia stato il software, che mi piace descrivere come una sorta di comfort zone di cui l’utente aveva bisogno per gestire un sistema come XTS.

Cosa c’è di veramente innovativo in un sistema XTS? La capacità dei nostri ingegneri di realizzare un programma di automazione “ad hoc” che ha reso flessibile e facile da utilizzare un meccanismo per sua natura complesso e, forse, vincolato dalla sua stessa meccanica. In fondo XTS è un sistema meccatronico che contiene pochi semplici elementi: un motore lineare modulare completamente integrato con elettronica di potenza e sensore di movimento in un unico apparecchio, uno o più mover come elementi mobili, una guida meccanica, un PC industriale con il software di controllo TwinCAT 3.
Quindi dalla programmazione dell’XTS a quella dell’intera macchina il passo è breve, quasi immediato.

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Un tempo, l’abilità di un costruttore si misurava sulla progettazione della macchina: la complessità meccanica richiedeva infatti competenze che non erano facili da trovare sul mercato. Con le tecnologie oggi disponibili, lei pensa che quel livello di competenze si sia abbassato?
In realtà, secondo me, le competenze si stanno spostando - malgrado le resistenze di alcuni - in ambito più meccatronico che meccanico o elettronico: oggi la macchina è un insieme complesso delle due tecnologie e ormai non si può più prescindere da una disciplina che le governi in modo paritetico e completo.
Il nostro sistema XTS è una buona rappresentazione di quel tipo di meccatronica, che non è più solo oggetto di una didattica universitaria innovativa, ma elemento discreto da “mettere” nella macchina, che appunto comprende le due tecnologie. Naturalmente, dipende però sempre e comunque dall’intelligenza e dalla fantasia dei progettisti utilizzarlo al meglio. Di fatto, uno degli errori più gravi nell’interpretare un sistema come XTS è di vederlo/usarlo nella “forma” proposta, senza interpretarne le potenzialità al meglio.

Mi spiego: nel caso dell’XTS, i clienti che ne hanno fatto un utilizzo più corretto, sono quelli che sono andati oltre alla semplice tecnologia del prodotto. Lo hanno studiato, rendendolo parte integrante della loro macchina. In un certo senso lo hanno plasmato, adattando il prodotto alla macchina e non vice versa. Addirittura, in qualche caso, ne hanno fatto un utilizzo spinto e molto interessante, superando anche la nostra immaginazione.

Quindi lei non vede nessun appiattimento in questo campo?
Direi proprio di no, anzi in questo caso le competenze e le richieste si sono alzate. Noi abbiamo creato ed esteso gli “utensili” presenti in una “toolbox”, perché in fondo i fornitori di automazione hanno ancora lo stesso obiettivo di trenta o quarant’anni fa, quando l’innovazione stava nel controllore (PLC) di una macchina, che era in grado di combinare alcune funzioni logiche di base. Oggi il compito è solo un po’ più complicato: dobbiamo fornire funzioni complesse che, nella visione della macchina, tornano a essere funzioni base.

In altri termini, è il costruttore di macchine a doverle combinare in un modo intelligente e innovativo, andando sul mercato e risolvendo le problematiche poste dai clienti dei nostri clienti.
Oggi è possibile fare tutto con un unico dispositivo di automazione.
Dunque, l’automazione sta rendendo disponibile a molti tool che prima erano a disposizione di pochi, tuttavia è sempre il buon governo delle funzionalità a fare la differenza. Noi abbiamo dato solo qualche possibilità in più.

Per finire… Qual è la sua interpretazione di Industry 4.0?
Diciamo che Industry 4.0, il fenomeno della quarta rivoluzione industriale, sarà sicuramente ricordato tra gli eventi socio-economici più importanti di inizio millennio. Le ricadute che le tecnologie Internet hanno avuto sugli attuali modelli organizzativi sono state tali da modificare addirittura il modo di concepire la fabbrica, oltre che l’automazione.

In questo scenario, il mondo PC-based ha rappresentato l’anello di congiunzione ideale tra i domini dell’Information e dell’Automation Technology, in quanto driver ideale che ha permesso di estendere i concetti di flessibilità, adattabilità e interconnessione in modo ovvio e naturale all’ambiente di fabbrica.               

 

07.07.2017

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