La continuità operativa degli impianti industriali è una leva competitiva fondamentale, specialmente oggi che il mercato richiede prodotti estremamente personalizzati e con consegne veloci. L’innovazione portata avanti da SEW-EURODRIVE in ottica Smart Manufacturing consente di preservare lo stato di salute dei macchinari ed evitare l’interruzione delle attività produttive, offrendo soluzioni per un preciso condition monitoring e una efficiente manutenzione predittiva, per garantire performance sempre elevate agli stabilimenti produttivi. A tal fine, giocano un ruolo fondamentale la piattaforma di automazione MOVI-C ®, il software DriveRadar ® e il sistema di gestione energetica Power and Energy Solutions (PE-S).
Condition monitoring e predictive maintenance: cosa sono?
Ma cosa si intende esattamente per monitoraggio delle condizioni e predictive maintenance?
Il condition monitoring indica la capacità di controllare lo stato di esercizio di un componente, di un sistema oppure dell’intero impianto. Il monitoraggio delle condizioni di funzionamento degli impianti all’interno delle industrie manifatturiere sta acquisendo un’importanza crescente: innanzitutto perché permette di avere una vista completa e aggiornata sulle condizioni di salute dello stabilimento produttivo, inoltre perché consente di individuare eventuali anomalie e intervenire tempestivamente prima che insorgano guasti e fermi macchina. La digitalizzazione dell’elettromeccanica è senza dubbio abilitante per un condition monitoring efficiente.
Ad esempio, nel caso di un motore elettrico sarà possibile rilevare una serie di informazioni primitive (come la temperatura, le vibrazioni, la velocità, la corrente di assorbimento, la rumorosità, la coppia e così via). Correlando questi dati e aggregando più parametri attraverso appositi software, si ottengono nuove variabili a più alto valore informativo, che permettono di identificare malfunzionamenti o situazioni di sofferenza altrimenti nascosti. Conoscere con anticipo eventuali criticità permette di pianificare con efficacia le attività di manutenzione onde evitare potenziali incidenti o punti di rottura.
La predictive maintenance poggia quindi le basi sul condition monitoring e sulla qualità dei dati di funzionamento: attraverso funzionalità analitiche, che consentono di estrapolare informazioni utili e ipotizzare scenari futuri con un alto grado di accuratezza grazie ai dati continuamente aggiornati, è possibile mantenere alta la produttività, riducendo allo stesso tempo i costi di manutenzione e il rischio di fermo impianto.
Oltre alla manutenzione predittiva, il monitoraggio delle condizioni ha anche altre funzioni: ad esempio, può servire per reimpostare i carichi di produzione rapidamente, qualora ci fossero macchine sottoutilizzate o alcune sovraccariche, in modo da favorire l’ottimizzazione dell’utilizzo e del deperimento dei macchinari nell’arco del loro ciclo di vita.
La piattaforma MOVI-C ® e il software DriveRadar ® per la predictive maintenance
In questo contesto, SEW-EURODRIVE ha modernizzato la famiglia di soluzioni modulari MOVI-C® per venire incontro alle esigenze dell’Industry 4.0, digitalizzando le componenti elettromeccaniche. Sono stati inseriti sensori intelligenti per il monitoraggio delle condizioni di funzionamento degli organi meccanici (motori e riduttori). Il motore ha, infatti, la possibilità di ospitare sensori digitali specifici, integrati nell’elettronica, per il rilevamento di parametri vitali di funzionamento, in grado di trasferire i dati attraverso un unico cavo coassiale digitale agli azionamenti. Da qui le informazioni sono trasferite a un controller, dove vengono aggregate e quindi inviate a un server (locale o in cloud) per le attività di analisi finalizzate anche alla predictive maintenance. Il motore digitalizzato diventa così un nodo della rete intelligente, mettendo a disposizione e valorizzando un enorme patrimonio informativo prima sottoutilizzato.
A completamento di MOVI-C®, SEW-EURODRIVE ha sviluppato DriveRadar ®, una soluzione basata su un’architettura di Edge Computing che permette la rappresentazione digitale dei componenti di azionamento e delle soluzioni di sistema, con l’obiettivo di fornire informazioni più dettagliate e aggiornate sulle macchine, sui processi e sull’intero ciclo di vita dei componenti elettronici e meccanici installati.
La fabbrica del futuro sarà sempre più popolata da Smart Product, ovvero tecnologie di automazione intelligenti, interconnesse e collegate alla rete di tutta la fabbrica. I sensori IoT integrati nelle tecnologie di azionamento raccolgono in tempo reale i dati di stato e funzionamento dai sistemi industriali e li trasmettono al cloud di SEW-EURODRIVE, dove sono anche archiviate le informazioni statiche relative alle caratteristiche tecniche dei macchinari. Qui le applicazioni analitiche, quali ad esempio il DriveRadar®, permettono di ricavare solo i dati utili dal mare magnum informativo, opportunamente incrociati e processati per ottenere insight utili all’ottimizzazione dei processi e all’individuazione di potenziali guasti attraverso la definizione di un piano di manutenzione predittiva specifico. Tramite Mobile App dedicate, gli operatori possono accedere al cloud e scaricare tutti i dati aggiornati in real-time, necessari a svolgere le proprie attività, potendo altresì inviare input di ritorno ai macchinari per regolare parametri e configurazioni sulla base delle informazioni ricevute, in modalità di Remote Control.
Il cloud è quindi il cuore di tutto il sistema: serve da bacino di raccolta delle informazioni, permette di effettuare le elaborazioni analitiche, garantisce i feedback dall’operatore al macchinario, collega sostanzialmente il mondo fisico dell’impianto al regno astratto dei digital twin (le rappresentazioni virtuali continuamente aggiornate delle applicazioni fisiche da realizzare in impianto).
Con il cloud al centro, il disegno è semplice: da un lato, ci sono i dispositivi mobile (smartphone e tablet) collegati al cloud tramite rete Wi-Fi, che scaricano dati e trasmettono input; dall’altro, i componenti di azionamento e le soluzioni di sistema che, tramite connessioni industriali, Wi-Fi e Bluetooth, inviano dati di campo e ricevono feedback.
Le funzionalità degli Smart Product, abilitate tramite mobile app su smartphone o tablet, sono tre:
- Smart Basic, che permette all’operatore di scannerizzare il QR-Code apposto sui componenti SEW-EURODRIVE e scaricare dal cloud tutte le specifiche tecniche necessarie a identificare il prodotto, conoscerne il mantenimento e identificarne performance e tipologia di attività
- Smart Connect, che garantisce la lettura dei dati di campo in funzionamento reale, con la possibilità di conoscere quindi le condizioni effettive di stato e funzionamento dei componenti e dei sistemi
- Smart Control, che consente di gestire in remoto le macchine, attraverso l’invio di feedback per regolare determinati parametri in base ai dati raccolti e alle diagnosi effettuate
L’architettura DriveRadar® include un ulteriore layer che si frappone tra le soluzioni industriali e l’ecosistema multi-cloud (le reti in cloud possono essere di SEW-EURODRIVE o di terze parti): si tratta del software Data Collector che permette di recuperare i dati dai sensori della macchina ed effettuare una prima attività di analisi e aggregazione.
Il Data Collector, che gira su un computer Windows-based, permette infatti di incrociare tutti i dati provenienti dai sistemi di automazione, consentendo un monitoraggio completo dei singoli componenti e dell’intera soluzione. Inoltre, consente di fissare delle soglie per i diversi parametri e impostare i relativi allarmi con l’obiettivo di identificare rapidamente eventuali anomalie e attivare con prontezza interventi correttivi, anche in modalità analitica predittiva per mezzo di algoritmi di intelligenza artificiale dedicati.
Tra i concetti essenziali del DriveRadar®, SEW-EURODRIVE sottolinea le funzionalità di Edge Controlling. Le macchine producono enormi quantitativi di dati, ma non tutti sono necessari alle analisi e pertinenti al fenomeno sotto osservazione; si rende quindi necessaria una scrematura direttamente alla periferia (edge), ovvero molto vicino al sistema di origine che ha generato le informazioni. Inviare al cloud dati inutili o ridondanti rappresenta infatti solo uno spreco di risorse, con il rischio di sovraccaricare le reti nonché la necessità di aumentare la capacità di calcolo e storage. Grazie al SEW Edge Device Controller, è possibile raccogliere localmente soltanto le informazioni corrette e rilevanti (right data), garantendo una velocità adeguata all’intero processo analitico.
Grazie al DriveRadar®, SEW-EURODRIVE può garantire ai macchinari equipaggiati con la piattaforma di automazione MOVI-C® la connettività per attivare la manutenzione predittiva.
I vantaggi di business derivanti dalla predictive maintenance e dall’immediatezza di risposta sono estremamente significativi soprattutto nel contesto attuale, dove le aziende non sono più legate a un brand e fattori come la continuità operativa o l’efficienza del servizio giocano un ruolo fondamentale nella scelta di un fornitore di tecnologie.
Il modello di gestione intelligente dell’energia sviluppato da SEW-EURODRIVE
Un ulteriore elemento distintivo della piattaforma MOVI-C ®, che concorre al monitoraggio e all’ottimizzazione dello stato di salute dell’impianto, è l’infrastruttura di gestione dell’energia messa a punto da SEW-EURODRIVE.
Il sistema PE-S, Power and Energy Solutions permette di: rilevare parametri sui consumi energetici, tenere sotto controllo la gestione della corrente elettrica e dell’energia di macchina o di impianto e attuare un’amministrazione intelligente dei carichi e garantire il continuo servizio produttivo di macchine ed impianti.
Grazie alla capacità di immagazzinare energia attraverso l’uso di super-condensatori, il PE-S consente di sopperire ad eventuali anomalie e interruzioni della rete di alimentazione, contribuendo alla continuità operativa dello stabilimento. Si evitano così anche i danni ai macchinari o al prodotto in fase di lavorazione per arresto imprevisto, in caso di assenza improvvisa di alimentazione dalla rete elettrica principale.
Si può, dunque, concludere che le soluzioni di Smart Automation di SEW-EURODRIVE contribuiscono in maniera significativa a mantenere elevata la produttività, incrementando la flessibilità e ad ottimizzare i processi produttivi e la gestione energetica delle moderne fabbriche intelligenti, tre direttrici strettamente connesse fra loro: condition monitoring, predictive maintenance e ottimizzazione del consumo energetico.
