La sensoristica nell’Industry 4.0

L’Industry 4.0, ormai considerata la quarta rivoluzione industriale, combina la potenza e la flessibilità dei dispositivi ad alta tecnologia con le enormi possibilità offerte da una connessione internet. Non è un caso se Industry 4.0 e Internet of Things vanno di pari passo. La fusione tra il mondo digitale e il mondo delle apparecchiature industriali offre la possibilità di una profonda trasformazione industriale a livello mondiale. L’Industry 4.0 è ormai un motore già avviato, spinto dal bisogno di tecniche produttive più efficienti e meno dispendiose dal punto di vista economico: in questo ambito i sensori, soprattutto se dotati di intelligenza propria, svolgono un ruolo fondamentale.

Introduzione

L’elevato livello di automazione e la "fabbrica digitale”, obiettivi dichiarati dell’Industry 4.0, richiedono la disponibilità di dispositivi “intelligenti” in grado di svolgere svariati ruoli, quali, ad esempio, l'assemblaggio, il confezionamento, e l'ispezione dei prodotti. Per svolgere queste attività occorrono diversi sensori ed attuatori, supportati da un’elaborazione dei dati svolta in tempo reale da algoritmi di una certa complessità. L’utilizzo del cloud permette inoltre di accedere remotamente e in tempo reale a una enorme quantità di dati, sia riferiti allo stato corrente di funzionamento di un’apparecchiatura, che a dati storici o statistici (sia usa parlare, infatti, di “Big Data”).

L’utilizzo del cloud consente di eseguire da un lato un’ottimizzazione continua del ciclo di funzionamento delle apparecchiature (con importanti ritorni in termini di migliore efficienza e produttività), e dall'altro permettono di pianificare in modo più flessibile gli interventi di manutenzione (con una conseguente riduzione del tempo di fermo macchina). Questo approccio permette di superare lo schema classico basato su interventi di manutenzione programmati a intervalli di tempo prefissati (indipendentemente dalla reale esigenza di manutenzione), riducendo i costi di proprietà e di esercizio.

Proiettata nel lungo termine, l’analisi dei dati storici può fornire dei servizi a valore aggiunto derivanti dalla disponibilità di enormi quantità di dati sul cloud (l’analisi di questi dati è resa possibile dal servizio offerto da provider quali GE, IBM, Microsoft, Aeris, e altri ancora). I produttori, ad esempio, possono utilizzare i dati storici per apprendere meglio come la configurazione e l’utilizzo delle apparecchiature si è evoluto nel corso degli anni. E’ altresì possibile analizzare e confrontare tra loro le performance ottenute da diverse unità produttive appartenenti alla stessa organizzazione, con lo scopo di ottimizzare il processo e migliorare l’efficienza. Gli analoghi metodi tradizionali utilizzati per la condivisione delle esperienze tra gli addetti di un’azienda (come ad esempio i workshop applicativi) si dimostrano al confronto del cloud inaffidabili, dispendiosi dal punto di vista temporale, e complessi da organizzare. Nelle aziende multinazionali, un’ulteriore barriera può essere rappresentata dalla difficoltà di comunicazione dovuta alle differenti lingue native degli addetti appartenenti all’organizzazione stessa. L’utilizzo di apparecchiature industriali sempre più “smart” da un lato, e l’impiego del cloud come supporto alla memorizzazione e all’analisi dei dati dall’altro, richiedono l’utilizzo di sensori appropriati. I sensori ottici, soprattutto quelli a infrarossi che presentano un’elevata immunità al rumore, sono ad esempio utilizzati massicciamente per monitorare la posizione e lo stato di apparati come gli alimentatori a nastro per i componenti SMD (si osservi la Figura 1), e più in generale per contare gli oggetti collocati su un nastro trasportatore o per verificare il contenuto di scatole o bottiglie nei processi produttivi utilizzati nel settore alimentare e in quello dell’imballaggio.

Figura 1 - Figura 1 – un sensore ottico per verificare il corretto allineamento dei nastri di componenti SMD

Figura 1: un sensore ottico per verificare il corretto allineamento dei nastri di componenti SMD

I vantaggi dei sensori nell’Industry 4.0

L’utilizzo dei sensori applicato all’Industry 4.0 deve fronteggiare quattro sfide principali inerenti la catena produttiva:

  1. Il controllo di qualità, che impatta soprattutto le aree di utilizzo dei sensori. I sensori devono essere in grado di controllare e verificare in tempo reale lo stato di lavorazione dei prodotti, individuando precocemente eventuali non conformità o guasti degli stessi.
  2. L’automazione flessibile, che riguarda principalmente i macchinari e la produzione. Gli impianti produttivi devono essere flessibili e in grado di adattarsi alle specifiche esigenze dei clienti. Data l’elevata differenziazione dei prodotti, anche se il numero di oggetti prodotti in [...]

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2 Commenti

  1. Imran Awan 16 novembre 2016
    • Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio 16 novembre 2016

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