Negli ultimi anni, il paradigma dell’Industria 4.0 si è fatto strada, con differenti coniugazioni, in tutti i campi della produzione. Fattore caratterizzante dell’Industria 4.0 è sicuramente l’interconnessione e la comunicazione tra le varie parti dell’impianto, che non solo permette di gestire logiche locali e decentralizzate, ma garantisce la possibilità di una gestione centralizzata ed integrata dell’intera produzione ed una ottimizzazione della stessa.
Se fino ad ora vi era infatti una separazione netta tra il lato field, ovvero quello dell’Operation Technology, che necessita di protocolli di comunicazione in hard real-time e il mondo dell’Industrial IT, con l’avvento della Industrial Internet of Things (IIOT) si sta realizzando il passaggio dalla classica struttura piramidale ad un modello centralizzato basato sul cloud.
Il passaggio da sistemi di automazione collegati a sistemi di automazione connessi favorisce l’integrazione tra la gestione e produzione, anche grazie alla sempre crescente attenzione verso i protocolli ibridi, che comunicano ad alti livelli con l’IT, ma che sono in grado di controllare processi a livello Field garantendo una comunicazione in hard real-time (ne è un esempio il protocollo aperto OPC UA su reti TSN).
La connessione tra questi due livelli apre al paradigma della produzione all’Adaptive Manufacturing, dirigendosi verso l’ottimizzazione della produzione in tutti i suoi aspetti, non per ultimo quello del Time-To-Market (TTM). Vediamo come i sistemi di automazione connessi possano favorire la riduzione del Time-To-Market con un esempio specifico, analizzando l’industria di produzione dei surgelati.
Flessibilità dell’impianto
La ricerca della personalizzazione e della diversificazione dei prodotti costituisce un fattore importante per garantire un vantaggio competitivo in tutti i campi della produzione industriale. Questo vantaggio è ancor più significativo nel settore del Food&Beverage, dove è richiesta una innovazione costante sia del prodotto sia della sua presentazione.
Le modifiche al prodotto sono tanto più efficaci quanto prima arrivano sugli scaffali dei supermercati: in questo modo, infatti, la proposta del produttore può sempre mantenersi in sintonia con la richiesta del consumatore. La riduzione del TTM di prodotti di largo consumo, come quelli dell’industria dei surgelati, deve essere ricercata nella flessibilità e semplicità di configurazione degli impianti.
Nella produzione dei surgelati, la necessità di un impianto estremamente flessibile è spesso ancor più accentuata dalla stagionalità dei prodotti trattati: un impianto flessibile permette infatti una facile riconfigurazione che garantisce il trattamento di prodotti di natura diversa senza soluzione di continuità.
Sul fronte della personalizzazione non è infine raro, per lo stesso prodotto, poter realizzare differenti formati anche molto diversi tra loro. In questo caso, un impianto di packaging flessibile e connesso con la gestione della produzione, permette il rapido asservimento di tutta la gamma di formati, garantendo quindi una maggiore flessibilità nella dimensione dei lotti con effetti immediati sul Time-To-Market.
La flessibilità e riconfigurabilità degli impianti può essere raggiunta solo tramite l’interconnessione tra le soluzioni tecnologiche di automazione e azionamento applicate all’impianto. In questo modo, una volta definito il flusso di lavoro, la sua gestione può essere delegata ai componenti stessi dell’impianto, grazie alla capacità dei componenti di comunicare informazioni critiche non solo al livello di supervisione, ma anche a tutti gli altri componenti.
Modularità dell’impianto
Uno dei modi più immediati per raggiungere buoni standard di flessibilità è attraverso la modularità degli impianti. Le modifiche all’impianto necessarie alla lavorazione di un nuovo prodotto, come anche quelle relative ad un nuovo packaging, vengono apportate modificando solo la sezione interessata con soluzioni plug-and-produce, che riducono drasticamente le tempistiche di commissioning e riducono il TTM del prodotto.
Soluzioni veramente modulari necessitano però di una interfaccia comune con le altre parti dell’impianto, in modo che le modifiche possano venire immediatamente riconosciute ed integrate.
Il supporto alla modularità dell’impianto può essere garantito da software integrati che forniscano una solida piattaforma in grado di gestire l’intero apparato su tutti i suoi livelli, dalla supervisione al field-level. Software di questo tipo devono quindi anche occuparsi della comunicazione integrata tra i componenti dell’impianto, gestendo i protocolli necessari a comunicare con i componenti di livello field come drive e controllori, ma fornendo anche supporti per architetture di alto livello, come l’OPC-UA.
Una linea di connessione tra la materia prima e il pacchetto
La produzione su larga scala di prodotti surgelati è tipicamente basata su impianti a flusso continuo, che richiedono sincronismo tra le diverse parti dell’impianto. Quando la messa a punto dell’impianto non è perfetta, è facile che si creino meccanismi di code e colli di bottiglia che, quando non bloccano la produzione, la rallentano.
La gestione della sincronia e la sua messa a punto per gli impianti di produzione classici è estremamente lenta, e non è per questo compatibile con l’estrema rapidità e flessibilità richiesta dal mercato contemporaneo.
Questa limitazione viene ancora una volta superata dall’interconnessione tra i sistemi di automazione dell’impianto. La connessione ad un’unica rete dell’impianto produttivo permette di sincronizzare le varie fasi, fino al controllo del singolo motore. In questo paradigma, tutto l’impianto (i sistemi di trasferimento, il pick and place, l’imballaggio primario e secondario, la pallettizzazione fino alla gestione del magazzino automatico) possono essere gestiti e sincronizzati in maniera centralizzata, riducendo drasticamente il tempo di commissioning e di riconfigurazione dell’intero impianto e quindi il tempo tra l’ideazione del prodotto e la sua commercializzazione.
