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Monday, 18 Dicembre 2017

L’evoluzione dell’automazione nell’era digitale

Un’immagine della 16ma Conferenza Stampa internazionale di Festo, a Parigi. - A frame of Festo 16th International Press Conference in Paris. Un’immagine della 16ma Conferenza Stampa internazionale di Festo, a Parigi. - A frame of Festo 16th International Press Conference in Paris.

Festo France, filiale francese del Gruppo, è stata scelta come location per la 16ma Conferenza internazionale Festo, incentrata sull’evoluzione dell’automazione nell’era digitale. Tra gli argomenti trattati, il Festo Motion Terminal, sviluppato all’insegna dell’Industria 4.0, e la Open Integrated Factory, frutto della collaborazione con SAP: un esempio di collegamento ottimale tra l’officina e il MES.

di Silvia Crespi

Novembre-Dicembre 2017

La 16ma Conferenza stampa internazionale Festo sul tema della pneumatica digitalizzata per l’automazione ha avuto luogo, lo scorso mese di luglio, presso Festo France, che celebra quest’anno i sessant’anni di attività. La filiale francese è in prima linea nello sviluppo di soluzioni in linea con l’evoluzione, o la rivoluzione, dell’automazione. La globalizzazione dei mercati mette le imprese di fronte a due sfide principali: da un lato processi sempre più veloci e, dall’altro, richieste di prodotti sempre più customizzati. La digitalizzazione offre le tecnologie necessarie per vincere entrambe le sfide. Il Dr. Kriwet, membro del Consiglio Direttivo Festo, in apertura dei lavori ha spiegato il concetto con queste parole: “All’interno dell’organizzazione Festo, la digitalizzazione accelererà notevolmente i processi, permettendoci di soddisfare le richieste dei clienti più rapidamente. Lo stesso vale per i processi dei nostri clienti, dalla fase di progettazione della macchina fino al servizio”. L’innovazione, secondo Festo, si sviluppa lungo due direttive: accelerare i processi e consolidare la supremazia tecnologica attraverso la digitalizzazione. Se la richiesta di prodotti customizzati impone nuove sfide in termini di flessibilità produttiva, è altrettanto vero che la crescita più forte per la multinazionale (nel 2016 +4% in Europa e +7% in America) è stata registrata nella produzione standard. “Festo - ha aggiunto il Dr. Kriwet - si sta focalizzando soprattutto sullo sviluppo di nuovi prodotti e sulle tecnologie per produrli in grandi serie sempre più semplicemente e velocemente”. Gli ultimi investimenti nelle infrastrutture sono stati compiuti proprio per soddisfare queste esigenze. È il caso dell’impianto di Scharnhausen, nei pressi di Stoccarda, che ospita una delle linee produttive più moderne al mondo. Grazie alla struttura modulare, questo impianto è predisposto sia per la produzione completamente automatizzata di grossi volumi, sia per la produzione flessibile di piccoli lotti.

Pneumatica digitale per l’Industria 4.0
Sarà la comunicazione la chiave della rivoluzione industriale 4.0: prodotti e dispositivi che integrano capacità di intelligence e di networking e dialogo con altri prodotti e dispositivi. Il Festo Motion Terminal VTEM è un ottimo esempio di tale approccio. L’integrazione delle funzioni - abbinata alle App software - semplificherà l’intera catena del valore, visto che richiederà un solo hardware. Le App stesse sostituiscono, con le loro funzioni, ben 50 componenti. Grazie alla fusione di meccanica, elettronica e software di comando nel Festo Motion Terminal, viene trasformato un prodotto pneumatico in un vero componente Industria 4.0. Variazioni delle funzioni pneumatiche o adattamenti a nuovi formati sono controllati, via software, dalle App, che si adattano automaticamente ai nuovi parametri. I sensori integrati per il controllo, la diagnosi e i compiti di self-learning eliminano la necessità di componenti aggiuntivi. Questa tecnologia rivoluzionaria e intelligente può essere utilizzata per realizzare una vasta gamma di funzioni, dalla semplice valvola di controllo direzione fino ai compiti di motion control più complessi. La vera peculiarità è che un solo hardware serve per tutto quanto. Grazie all’attivazione delle funzioni tramite le App, i progettisti possono creare una macchina base e quindi selezionare determinate App per equipaggiarla in base alle esigenze del cliente. L’assegnazione di funzioni tramite il software offre ulteriori vantaggi, come la protezione del know-how, la manutenzione semplificata, il monitoraggio dello stato e il contenimento dei consumi. La App motion e le funzioni di diagnostica consentono, infatti, il risparmio di energia durante il funzionamento in quanto il consumo di aria può essere adattato ai requisiti dell’applicazione con App specifiche.

Una partnership all’insegna della Open Integrated Factory
Nella seconda giornata parigina è stata organizzata una visita alla sede di SAP France, con cui Festo collabora da due anni. La collaborazione Festo Didactic/SAP ha portato alla creazione della cosiddetta Open Integrated Factory, creando un esempio di collegamento ottimale tra l’officina (shop floor) e il MES. La Open Integrated Factory presso l’Experience Business Center di SAP a Parigi dimostra chiaramente l’integrazione tra manufacturing e IT. In una linea di assemblaggio “smart”, lunga 8,60 metri, sono i pezzi in lavorazione a essere veramente “speciali”: “comunicano”, infatti, alla macchina come devono essere lavorati. Non solo la linea è in grado di produrre due pezzi completamente differenti, ma uno di essi può essere realizzato in 16 versioni diverse. Il tutto gestito dal software SAP. I pezzi in lavorazione contengono informazioni sotto forma di parametri di produzione e sono in grado di comunicare con lo stabilimento tramite la tecnologia RFID. Dopo essersi avvicinati alla stazione corretta, “comunicano” al sistema la loro “natura” e la loro variante. Grazie all’uso di standard definiti, le varianti di prodotto possono essere realizzate in determinate sequenze e quantità, tutte sulla stessa linea di produzione.

Una piattaforma aperta e riconfigurabile all’insegna della flessibilità
La base della Open Integrated Factory è la CP Factory (dove CP sta per “Cyber Physical”). Questa piattaforma è utilizzata sia a livello industriale, sia a livello di formazione su un’ampia gamma di tecnologie: networking di fabbrica, programmazione PLC, tecnologie di azionamento, sensoristica, sicurezza, robotica, assemblaggio... fino all’analisi e all’ottimizzazione dell’intera catena del valore. Nello scenario di Industria 4.0, il sistema può dialogare con tutti i sistemi aperti e gli standard di comunicazione, come l’OPC-UA. La CP Factory consiste di celle individuali che possono essere configurate per diversi contesti produttivi e collegate ai sistemi IT: ogni cella può essere riconfigurata nel giro di pochi minuti per creare nuovi layout d’impianto. Il sistema di trasporto dei porta pezzo, brevettato, consente di operare su ogni cella individualmente e di creare facilmente una linea di produzione operativa. La CP Factory di Festo Didactic comprende le seguenti stazioni di lavoro: inizializzazione, deposito del componente, trattamento termico, robot di assemblaggio, sistema di visione, stazione di ri-lavorazione, stazione di imballaggio. Con l’eccezione delle prime due stazioni, tutti i moduli sono completamente automatizzati. Le stazioni di lavoro si rivolgono al sistema MES di SAP per ottenere parametri come il codice materiale, il numero di ordine, e la variante ID che indentifica il prodotto successivo lungo la linea. Questo dato è scritto permanentemente sul chip RFID a bordo del carrier del pezzo in lavorazione e identifica il pezzo in ogni stazione di lavoro, in modo da assicurare una comunicazione delle informazioni sempre corretta. Se il sistema di visione rileva un errore nella produzione di una delle varianti, il pezzo viene indirizzato verso la stazione di ri-lavorazione. Qui, l’addetto può trasmettere i dati al sistema MES utilizzando un touchscreen oppure rimuovere del tutto il pezzo dalla linea di produzione. Con la CP Factory, produrre piccoli lotti di pezzi customizzati allo stesso prezzo di grandi lotti di pezzi standard può diventare una realtà. La collaborazione tra Festo e SAP apre così nuove prospettive nello scenario di Industria 4.0.

 

EVENTS

The Evolution of Automation in the Digital Era

Festo France, the French subsidiary of the Group, was chosen as the location for the 16th International Festo Conference, focusing on the evolution of automation in the digital era. Among the topics discussed, the Festo Motion Terminal, developed according to the requirements of Industry 4.0, and the Open Integrated Factory, resulting from the collaboration with SAP. An example of effective connection between the workshop and the MES.

The 16th Festo International Press Conference, focusing on digitalized pneumatics for automation, took place last July at Festo France, which celebrates its 60th anniversary this year. The French subsidiary is at the forefront in the development of solutions compliant with the evolution - or revolution - of automation. Markets globalization makes companies face two major challenges: on the one hand, increasingly fast processes and, on the other, more and more customized product demands. Digitalization provides the technologies needed to overcome both challenges. Dr Kriwet, a member of the Festo Management Board, explained this concept with the following words: “Digitalisation will accelerate processes within Festo, so that we can help our customers more rapidly. The same is true for our customers’ processes, from the machinery design process right down to service”. According to Festo, innovation develops along two ways: accelerate processes and consolidate technological supremacy through digitalization. While demand for customized products implies new challenges in terms of production flexibility, it is also true that the strongest growth for the multinational (in 2016, +4% in Europe and +7% in America) was recorded in standard production. “Festo - added Dr Kriwet - is focusing on developing new products as well as on technologies to manufacture them in bigger series, more and more quickly and easily”. The latest infrastructure investments have been made to meet right these needs. It is true for the Scharnhausen plant, near Stuttgart, which houses one of the most modern production lines in the world. Thanks to its modular structure, in fact, this line is set both for the fully automated production of large volumes and for the flexible production of small batches.

Digital pneumatic for Industry 4.0
Communication will be the key to the fourth Industrial Revolution: products and devices integrating intelligence as well as networking and connection with other products and devices. The Festo Motion Terminal VTEM is a great example of such an approach. The function integration - combined with software Apps - will simplify the entire value chain, since only one piece of hardware will be required. The apps can replace over 50 individual components. The fusion of mechanics, electronics and software featured in the Festo Motion Terminal will turn a pneumatic product into a true Industry 4.0 component, and enable flexible production. Changes in pneumatic functions and adaptations to new formats are controlled via Apps by changing parameters. The integrated intelligent sensors for control, diagnostics and self-learning tasks will eliminate the need for additional components. This revolutionary and smart technology can be used to accomplish a wide range of functions, ranging from simple direction control valve to more complex motion control tasks. The real peculiarity is that only one hardware is needed. With features enabled through Apps, designers can create a basic machine and then select specific Apps to equip it according to customer needs. Assigning features through the software ensures additional benefits, such as know-how protection, simplified maintenance, status monitoring, and reduced consumption. The motion App and the diagnostic functions, in fact, allow for energy savings during operation, as air consumption can be tailored to the application requirements by means of specific Apps.

A partnership that looks at the Open Integrated Factory
On the second day in Paris, a visit was scheduled to SAP France, with whom Festo has been working for two years. The collaboration between Festo Didactic and SAP has led to the creation of the so-called Open Integrated Factory, based on an example of effective connection between the workshop and the MES. The Open Integrated Factory in SAP’s Experience Business Center in Paris clearly shows the integration of manufacturing and IT. What makes this smart assembly line of just 8.60 m length special are its workpieces. They “tell” the machine how they should be processed. Not only is it capable of producing two completely different products, but one of the two can actually be built in up to 16 variations. All run using SAP software. The workpieces contain information in the form of production parameters and can communicate with the facility through RFID technology. After approaching the correct station, they tell it which part and variant they are. Through the use of defined standards, product variations can be manufactured in any given order and quantity, all on the same production line.

An open and reconfigurable platform in the name of flexibility
The basis of the Open Integrated Factory is the CP (“Cyber-Physical”) Factory. This is used by businesses in industry and educational facilities to train a broad range of technologies: from plant networking to PLC programming, drive technologies, sensor systems, safety technology, robotics, assembly as well as value chain analysis and optimisation. For Industry 4.0, the system can integrate with all open systems and communication standards such as OPC-UA. The CP Factory consists of individual cells that can be configured for diverse different production situations and can be linked to IT systems. Each cell can be reconfigured in minutes to create new plant layouts. The patented passive workpiece holder routing system makes it possible to operate each cell individually and then quickly set up an operational production line. Festo Didactic’s CP Factory‘s assembly line comprises the following work stations: initialization station, component depot, oven, drill, assembly robot, Q-gate camera, rework station and packaging station. Excluding the final two stations, all modules are fully automated. The work stations query SAP MES for parameters, such as material number, order number, and a unique variant ID for the next product in the line. From the moment this data is permanently written onto the RFID chip on board the workpiece carrier, the workpiece “knows” what it is. This unique tag identifies the workpiece at each work station, and the permanent communication aspect ensures proper forwarding of information. If the camera-check detects a mistake in the production of one of the variants, the part is transported to the rework station. Here, factory employees can transmit data to the MES using a touchscreen, or rather remove the workpiece from the production line. The CP Factory might make it possible to produce small batches of customized pieces at the same price as large batches of standard pieces. The collaboration between Festo and SAP opens up new opportunities in the Industry 4.0 scenario.

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