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Monday, 18 Dicembre 2017

Questa è davvero Industria 4.0!!!

Il Gruppo Camozzi, ABB ed Evolut hanno creato una sinergia vincente nell’ottica dell’Industria 4.0 culminata con una prima cella robotizzata collaborativa per l’assemblaggio di un componente industriale. Nel prossimo futuro sarà installato nello stesso stabilimento di Camozzi Automation anche un secondo impianto di assemblaggio, espressione concreta dei più innovativi concetti di smart manufacturing e digitalizzazione della produzione.

di Fabrizio Garnero

Novembre-Dicembre 2017

È l’Industria 4.0 dei fatti concreti e non delle parole quella che vede protagonista il Gruppo Camozzi, tra le maggiori realtà imprenditoriali del nostro Paese e nome di spicco nel panorama internazionale dell’automazione industriale, della macchina utensile, del meccanotessile e della trasformazione delle materie prime. Gruppo che da tempo sfrutta al meglio le opportunità offerte dalla digitalizzazione di fabbrica prima ancora che in Italia se ne iniziasse a parlare nei termini attuali grazie al “Piano Nazionale Industria 4.0” varato dal Governo.

Dalla condivisione del dato nasce il machine learning
Il Gruppo Camozzi in oltre 50 anni di storia ha sempre fondato le proprie strategie di sviluppo sull’innovazione continua sia di prodotto che di processo, valorizzando al tempo stesso il capitale umano e investendo sull’incremento delle competenze interne. Per questa ragione, nel 2009 è partito il progetto della digitalizzazione d’impresa, forti della convinzione che ci fosse in atto una trasformazione industriale, che ha portato alla creazione di una Business Unit chiamata Camozzi Digital in cui convergono tutte le competenze del Gruppo Camozzi legate alla ricerca e sviluppo, all’elettronica, al digitale, alla progettazione e sperimentazione avanzata, per offrire, sia alle proprie aziende che al mercato, soluzioni capaci di generare valore aggiunto. “Tutto nasce dalla volontà di concepire un nuovo modo di relazionarsi con i nostri clienti, sempre più attenti al ritorno dell’investimento e all’affidabilità degli impianti, cioè all’efficienza del loro comparto produttivo” spiega Lodovico Camozzi, Presidente e CEO del Gruppo Camozzi. “L’Industrial Internet of Things ha reso disponibile un’enorme quantità di dati dalle infinite potenzialità, che consente di ottenere un rapido aumento dell’efficienza e della produttività e, di conseguenza, ingenti risparmi; non sfruttare questo patrimonio, oggi, sarebbe un errore imperdonabile. Grazie alla condivisione del dato è divenuto possibile individuare e attivare quei comportamenti virtuosi che permettono di ridurre il rischio di fermo macchina e di migliorare quindi l’efficienza del sistema”. L’importanza strategica di tale approccio sta nel poter disporre di dati chiari e relativamente semplici da interpretare, su cui costruire nel tempo il machine learning, ovvero la modellazione coerente delle variabili, degli eventi e delle loro correlazioni, per prevenire l’evento negativo. In tal senso le nuove tecnologie stanno creando sempre più valore, in quanto rendono più facile monitorare e gestire il prodotto anche da parte di operatori non altamente qualificati. Partendo quindi dalla propria esperienza diretta nel settore tessile, considerato il banco di prova più impegnativo per la tipologia di impianti impiegati, l’approccio di Camozzi all’Industria 4.0 si è poi esteso in maniera trasversale agli altri settori di attività.

Cobot e operatore lavorano fianco a fianco
“Lavoriamo ogni giorno per concretizzare questi concetti e sfruttare le opportunità offerte dalle cosiddette tecnologie abilitanti”, spiega ancora Lodovico Camozzi, che aggiunge: “valorizzare al meglio le nuove tecnologie significa anche collaborare con i diversi attori della filiera e il nostro obiettivo è creare partnership importanti e durature con fornitori all’avanguardia; proprio in quest’ottica collaboriamo con Microsoft per tutto ciò che riguarda il mondo del cloud computing, con SAP per il MES, con ABB per la fornitura di robot e con Evolut Spa per la loro integrazione dei sistemi produttivi”. Il risultato di questa collaborazione vincente è rappresentato dall’ultima isola di assemblaggio realizzata presso lo stabilimento della divisione Camozzi Automation di Polpenazze del Garda (BS). In un’area aperta, senza barriere vincolanti, lavorano fianco a fianco il robot collaborativo “YuMi” e un operatore per assemblare una serie di valvole Camozzi. Secondo Marco Camozzi, Direttore Generale di Camozzi Spa, “questa soluzione rappresenta il futuro dell’automazione poiché combina l’efficienza dei cobot, in grado di apprendere e migliorare costantemente le proprie performance, con le competenze degli operatori che possono concentrare le proprie energie su operazioni a valore aggiunto. La cella robotizzata è dotata di sensori e PLC che trasmettono i dati rilevati in cloud alla piattaforma di Camozzi Digital, dove vengono elaborati per fornire informazioni sull’efficienza dei processi. Questo permette di determinare azioni correttive in tempo reale”.
 
Si chiama YuMi ed è il nuovo collega
Uno dei fiori all’occhiello di Camozzi Digital è dunque il suddetto impianto realizzato in collaborazione con ABB ed Evolut Spa di Castegnato, uno dei più importanti integratori italiani ed europei di sistemi robotizzati in ambito industriale. Il progetto consta di una cella robotizzata in cui YuMi lavora “gomito a gomito” in assoluta sicurezza con un operatore in carne e ossa per assemblare una servovalvola secondo un processo digitalizzato e altamente efficiente. La cella è dotata di una serie di sensori che trasmettono grandi quantità di dati in tempo reale alla piattaforma di Camozzi Digital, che li elabora per ricavarne informazioni fruibili e funzionali all’ottimizzazione dei processi. “L’impianto di Polpenazze è la concreta testimonianza del ruolo da protagonista che ABB ha assunto nella quarta rivoluzione industriale, attraverso il suo impegno nello sviluppo dell’Internet of Things”, sottolinea Oscar Ferrato, Local PM di ABB. “YuMi è un elemento chiave della nostra strategia IoT per la sua capacità di lavorare, senza gabbie o barriere protettive, a stretto contatto con addetti umani in virtù della sua progettazione a sicurezza intrinseca”.

Un ciclo produttivo realmente smart
Lo stabilimento Camozzi di Polpenazze del Garda è all’avanguardia per l’elevato livello di automazione dei processi produttivi, considerata una delle carte vincenti per competere nel mondo. In azienda, quindi, i robot sono di casa, sia integrati in linee automatiche di assemblaggio che in celle di produzione meccanica. Il rapporto con ABB ed Evolut è perciò consolidato e la scelta di adottare per la prima volta un cobot è stata, di conseguenza, agevole pur comportando delle incognite legate alla novità che, di fatto, ha aperto la strada a una nuova collaborazione tra uomo e macchina. YuMi, il robot collaborativo dual arm di ABB, è stato scelto proprio per la sua capacità di lavorare, senza gabbie o barriere protettive, a stretto contatto con addetti umani in virtù della sua progettazione a sicurezza intrinseca. Infatti, quando si imbatte in un ostacolo imprevisto, per esempio un operatore, si arresta nel giro di pochi millisecondi; dopodiché il suo funzionamento può essere ripristinato facilmente premendo un pulsante. Nel caso specifico, grazie alle due braccia, YuMi preleva da distinti polmoni di carico il corpo valvola e il suo fondello che viene montato e fissato in automatico con due viti, sollevando l’uomo dalla logorante avvitatura dei due componenti. L’operatore può quindi dedicarsi a operazioni con un valore aggiunto superiore; per esempio, sovraintende al corretto funzionamento della cella secondo il protocollo di manutenzione predittiva previsto, in sintonia con i concetti di smart manufacturing ormai attuati dal Gruppo Camozzi in ogni suo plant produttivo. In questo modo, è stata aumentata la produzione giornaliera di valvole della Serie 3, ideali per le piccole dimensioni, gli ingenti quantitativi da produrre e perché espressione concreta di un altro trend tecnologico che Camozzi sta perseguendo da tempo: la miniaturizzazione dei componenti, a parità di prestazioni. La programmazione per autoapprendimento di YuMi produce poi un costante “efficientamento” dell’operazione eseguita. Ciò è diretta conseguenza dell’ecosistema in cui è stato integrato e del lavoro sinergico che ognuno degli attori coinvolti in questa applicazione ha svolto per la messa a punto di un ciclo produttivo realmente smart.

Un nuovo approccio per un rinnovamento profondo e continuo
“Tempi moderni di Charlie Chaplin. Parlando di rapporto uomo-macchina così com’è stato pensato per centinaia di anni, sin dai tempi della prima rivoluzione industriale, non si può trovare un’immagine migliore di quella trasmessaci da questo memorabile film, che descrive alla perfezione i ritmi disumani, i movimenti ripetitivi e la completa alienazione dell’operatore. La macchina regnava sovrana. Ora però, con questa nuova “rivoluzione” industriale che vede l’inserimento di tecnologie digitali e collaborative, si inverte il rapporto e l’uomo torna a essere il fattore predominante: il nostro mestiere è proprio creare questa nuova realtà” queste le parole di Franco Codini, Amministratore Delegato di Evolut che in qualità di integratore ha avuto un ruolo chiave in questa installazione di YuMi, così come per quasi tutte le altre presenti nello stabilimento di Polpenazze. “Integrazione 4.0 è il nome che, in Evolut, diamo a un approccio, del tutto contemporaneo - prosegue Codini - volto alla creazione di nuovi sistemi produttivi che pongano al centro l’efficienza dell’impianto combinata all’uso di quelle che vengono definite “tecnologie abilitanti”. Aumentare l’efficienza dell’impianto e, di conseguenza, la produttività globale riducendo gli sprechi e salvaguardando l’ambiente è il focus principale di tutto il pensiero Industry 4.0. In Evolut pensiamo che questo miglioramento dell’efficienza possa essere raggiunto attraverso fasi diverse: dal pensiero iniziale alla progettazione, dalla realizzazione alla manutenzione. Non realizziamo quindi un semplice intervento mirato a inserire un elemento “abilitante” in un processo abituale per renderlo “4.0”, ma puntiamo a un rinnovamento profondo e continuo, dall’approccio alla ridefinizione della produzione”.

Le celle collaborative di Polpenazze: presente e futuro
Lo sviluppo della tecnologia ha reso disponibili robot collaborativi e, sempre più, si andrà nella direzione dell’uso intensivo di questi strumenti che, per ora, sono ancora caratterizzati da basse velocità e ridotte portate, per cui diventa imprescindibile “pensare collaborativo” in tutta la fase pre-progettuale per arrivare a realizzare celle produttive integrate in funzione delle necessità ma indipendenti dalle prestazioni dei cobot. “Nel caso di questa prima isola di assemblaggio - racconta Lorenzo Codini, responsabile Engineering di Evolut - si è trattato dell’inserimento di un robot assemblatore tra due operatori che realizzano il pre-assemblaggio e curano il collaudo: abbiamo cioè assegnato al robot una funzione che richiede estrema precisione ma è assolutamente ripetitiva e priva di possibilità decisionali, che vengono concentrate sull’uomo. Un tempo ciclo dettato dall’uomo, cui la macchina si adegua”. “Ma ci possono essere anche realtà diverse”, prosegue Lorenzo Codini: “sempre qui in Camozzi, sarà operativa in autunno una cella collaborativa di assemblaggio ad alta velocità composta da 5 robot antropomorfi pensata in modo completamente diverso. La cella avrà alte velocità, ma sarà collaborativa in quanto permetterà l’accesso all’operatore riducendo o fermando il proprio movimento per riprenderlo appena possibile, senza le lunghissime procedure cui siamo abituati ora.  La nuova frontiera dell’integrazione “collaborativa” è ancora in parte da esplorare, ma la metodologia di approccio è una strada tracciata: si va nella direzione della ricerca applicata alla realtà con tempi sempre più stretti, come dimostrano gli sviluppi nel campo della visione e della sensoristica in generale. Pensiamo che in breve saranno disponibili soluzioni “tattili” simili a quelle attuali di visione”.

 

CASE STORIES

This Is Really Industry 4.0!!!

Camozzi Group, ABB and Evolut have promoted a successful Industry 4.0 synergy consisting of a first collaborative robotized cell for assembling an industrial component. A second assembly cell will be installed soon at the same Camozzi Automation site: a concrete expression of the most innovative concepts of smart manufacturing and digitalised production.

It is concrete and not abstract Industry 4.0 the one promoted by Camozzi Group, a major Italian manufacturing company as well as an international benchmark in industrial automation, machine tools, textile and raw material processing. The Group has been long exploiting the opportunities of factory digitalisation even before the words “Industry 4.0” became widespread in Italy due to the launch of the Industry 4.0 Plan by the Government.

Machine learning comes from data sharing
Over the latest 50 years, Camozzi Group has always founded its own development strategies on product and process continuous innovation, at the same time leveraging human capital and investing in increasing internal skills. For this reason, the business digitalisation process was launched back in 2009, relying on the belief that an industrial transformation was ongoing. This led to the creation of a Business Unit named Camozzi Digital, in which all the Camozzi Group’s competences related to R&D, electronics, digital, advanced design and experimentation merged, in order to provide solutions capable to generate added value both to their own companies and to the market. “All this results from the will to conceive a new way of communicating with our customers, increasingly aware of the return on investment and the reliability of plants, or rather production efficiency”, explains Lodovico Camozzi, Camozzi Group President and CEO. “The Industrial Internet of Things has made large amounts of data available with a huge potential. This allows for rapid productivity and efficiency increase, then considerable savings: not to exploit such a heritage today would be an unforgivable mistake. By sharing data, it has become possible to identify and promote positive behaviour, thus lowering the risk of downtime and improving system efficiency”. The strategic relevance of such an approach lies in having clear and relatively simple data to analyse, on which machine learning should be based, that is coherent modeling of variables, events and their correlations, in order to prevent unpleasant situations. New technologies are indeed becoming more and more valuable, as they make it easier to monitor and manage the product even by non-highly qualified operators. Starting from the company’s direct experience in the textile sector, which is considered as the most challenging for the type of machines used, Camozzi’s approach to Industry 4.0 was then extended to other fields.

Cobots and operators work side by side
“We work every day to make these concepts real and exploit the opportunities coming from the so-called enabling technologies”, adds Lodovico Camozzi. “Better exploiting new technologies also means collaborating with the several actors along the chain. Our goal is to create some important and long-lasting partnerships with skilled suppliers; we are working with Microsoft for cloud computing world, with SAP for the MES, with ABB for robotics, and with Evolut Spa for their integration into production systems”. The result of such a successful collaboration is the assembly cell built at Camozzi Automation division in Polpenazze del Garda (BS). In an open area, without barriers, the collaborative robot YuMi and an operator work side by to assemble a series of Camozzi valves. According to Marco Camozzi, General Manager of Camozzi Spa, “this solution is the future of automation, since it joins the efficiency of cobots, which can constantly learn and improve their performance, with the skills of operators who can direct their energies on more valuable operations. The robotized cell is equipped with sensors and PLCs that transmit data stored on the cloud to the Camozzi Digital platform. Here, these are processed to provide information on process efficiency. This make it possible to carry out possible corrections in real time”.

His name is YuMi and he’s the new colleague
One of the flagships of Camozzi Digital is the above-mentioned cell, built in collaboration with ABB and Evolut Spa, the latter based in Castegnato and among the major Italian and European integrators of industrial robotic systems. The project relies on a robotized cell in which YuMi works side by side and safely with a human operator to assemble a servo valve according to a digitized and highly efficient process. The cell is equipped with a series of sensors that transmit large amounts of data in real time to the Camozzi Digital platform. Here these are processed to get information that may be useful to optimize processes. “The cell installed in Polpenazze is a concrete proof of ABB’s leading role in the fourth industrial revolution, through its commitment to the development of the Internet of Things”, says Oscar Ferrato, ABB’s Local PM. “Thanks to its ability to work, without any cage or barrier, in close contact with humans and to its intrinsically safe design, YuMi is a key element in our IoT strategy”.

A truly smart production cycle
The Camozzi factory in Polpenazze del Garda is a cutting-edge one, due to the high level of automation in production processes, which is considered as a successful factor to be competitive worldwide. Robots are then widespread in the company, both integrated in automatic assembly lines and in mechanical production cells. The relationship with ABB and Evolut is therefore well-established and the choice to use a cobot for the very first time was, then, quite easy, even though the close collaboration between man and machine implied some uncertainties. YuMi, ABB’s dual arm collaborative robot, was chosen for its ability to work, without cages or barriers, in close contact with humans due to its intrinsically safe design. In fact, when encountering an unforeseen obstacle, for example an operator, the robot stops in a few milliseconds; then it can be easily reset by pressing a button. In the project described here, thanks to its two arms, YuMi picks the valve body and its case back from separate loading stations. The latter is mounted and secured automatically by two screws, thus relieving the operator from the wearing components screwing. The operator can then turn himself to operations with higher added value; for example overseeing the correct work flow established by the predictive maintenance protocol, in compliance with the concepts of smart manufacturing implemented by Camozzi Group in every production plant. The daily production of Series 3 valves has been then increased. These valves are ideal for their small sizes and the large quantities to produce: They are also a concrete expression of another technological trend that Camozzi has been pursuing for a long time: the miniaturization of components, without affecting their performance. Besides, YuMi self-learning programming makes the work flow more efficient. This result from the work environment in which the robot has been integrated as well as the synergy promoted by every single partner, with the aim of achieving a truly smart production cycle.

A new approach for a deep and long-lasting renewal
“Charlie Chaplin’s Modern Times. Speaking of man-machine interaction, as it has been conceived for hundreds of years, since the time of the first industrial revolution, it is unlikely to find a better image than the one represented by such an unforgivable movie, which perfectly describes inhuman rhythms, repetitive movements and the complete alienation of workers. Machines ruled. But now, due to the last industrial “revolution” based on digital and collaborative technologies, the relationship is reversed and the man is once again the predominant factor: our job is to create this new reality”. These words were spoken by Franco Codini, Managing Director at Evolut, the system integrator who played a key role in this YuMi installation, as well as almost all the other installations at the plant in Polpenazze. “4.0 Integration is the name that, as Evolut, we give to such a contemporary approach - continues Mr Codini - aimed at creating new production systems that rely on plant efficiency together with the use of the so-called “enabling technologies”. Increasing plant efficiency and consequently overall productivity by reducing waste and safeguarding the environment is the main focus of Industry 4.0. At Evolut, we think that efficiency improvement can be achieved through different stages: from initial thought to design, from building to maintenance. We do not therefore perform a simple intervention aimed at inserting an “enabling” element into an ordinary process to make it “4.0”. We rather aim to a deep and long-lasting renewal, from the approach up to production rethinking”.

Collaborative cells in Polpenazze: today and tomorrow
Technological development has made collaborative robots like YuMi available. These tools will be more and more widespread even though they have been so far featured by low speed and low payload. It will then be important to “think collaborative” throughout the pre-design stage in order to build integrated production cells according to specific requirements but regardless of cobots performances. “In the case of this first assembly cell - says Lorenzo Codini, Head of Engineering at Evolut - an assembly robot was placed between two operators performing the pre-assembly and testing operations. The robot carries out a task which requires extreme accuracy but which is also very repetitive and does not require to take any decision. The decision-making process is entrusted to operators. A man-made cycle, and the machine adjusts accordingly”. “However, something different can happen”, continues Lorenzo Codini. “Here at Camozzi, a high-speed collaborative assembly cell will be soon installed, consisting of 5 six-axis robots with a totally different design. Although having high speeds, the cell will be truly collaborative allowing access to the operator by reducing or stopping his movement to resume it as soon as possible without the lengthy procedures we are used to now. The new frontier of “collaborative” integration is still partly unexplored, but the approach is already undergoing: it is the research applied to reality with shorter times, as proven by the developments in the field of artificial vision and sensors. We think that “tactile” solutions, similar to the current artificial vision ones, will be soon available”.

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