Fiam ha organizzato un webinar dal titolo “Quando un sistema di avvitatura può definirsi veramente SMART”, con relatore Nicola Bacchetta, Direttore Commerciale e Marketing, per parlare delle caratteristiche che deve avere un sistema di avvitatura innovativo e 4.0. Tra i temi centrali, quello della flessibilità: i clienti ora chiedono prodotti altamente customizzati e in piccoli lotti, una sfida per le aziende manifatturiere a cui Fiam risponde con il lancio di nuovi sistemi pensati per queste esigenze.
Il 26 giugno Fiam Utensili Pneumatici ha organizzato un webinar dal titolo “Quando un sistema di avvitatura può definirsi veramente SMART”, dove Nicola Bacchetta, Direttore Commerciale e Marketing di Fiam, ha raccontato quali sono le caratteristiche che deve avere un avvitatore per essere considerato intelligente e pronto per l’Industria 4.0. Fiam Utensili Pneumatici dal 1949 progetta e produce avvitatori pneumatici ed elettrici, sistemi di automazione, motori pneumatici e altre tipologie di utensili per l’industria. “Siamo ormai una delle pochissime realtà che produce in Italia da più di 70 anni”, commenta Nicola Bacchetta. “Inoltre, esportiamo in praticamente tutto il mondo, con due filiali commerciali in Francia e in Spagna”. I mercati di riferimento di Fiam sono la general industry, la MVI, l’automotive, l’aerospace, il settore degli elettrodomestici e dell’edilizia del legno. “Lo sviluppo tecnologico dell’avvitatura smart”, continua Nicola Bacchetta, “che ci viene richiesto dai clienti dell’automotive è un importante stimolo, perché ci permette di assistere ed essere parte di quelli che sono gli sviluppi che entreranno poi nell’ambito manifatturiero generale”.
Smart manufacturing e lean production
Cosa si intende quindi per avvitatura smart? “È una definizione”, afferma Nicola Bacchetta, “che abbiamo raccolto, ed è strettamente collegata, al grande tema dello smart manufacturing; quindi significa, sostanzialmente, rivoluzionare i tempi e i modi della produzione, portando nella fabbrica tecnologie e strategie che rientrano sotto il più ampio concetto di Industria 4.0”. L’industria 4.0 si poggia su tre pilastri: prodotti, processi e persone; quello che si cerca di fare è di integrare il più possibile questi tre aspetti. L’industria definita 3.0 aveva portato in fabbrica l’information technology, già negli anni ’70, ma con il 4.0 si parla per la prima volta di robotica, sensoristica, interconnessione e programmazione. “È nell’integrazione di tutti questi aspetti che si assiste a una nuova rivoluzione industriale”, commenta Nicola Bacchetta. I tre cluster tecnologici dello smart manufacturing sono stati individuati in: smart production, smart services e smart energy. Con smart production si intendono le nuove tecnologie produttive per migliorare la collaborazione tra operatore e macchine, con l’obiettivo di ottenere un prodotto migliore. Per quanto riguarda gli smart service, si parla sempre di più si SaaS, software as a service, cioè un ampliamento di quello che il mondo delle software e delle infrastrutture informatiche. Infine, sta diventando sempre più importante il concetto di smart energy, quindi un’attenzione costante al contenimento dei consumi e alla sostenibilità ambientale. “Noi di Fiam”, continua Nicola Bacchetta, “vediamo una forte connessione tra il tema smart e lean: entrambi mettono al centro di tutto il cliente: per noi aziende manifatturiere è importante riuscire a capire qual è il valore aggiunto che diamo ai nostri clienti; e, in secondo luogo, l’eliminazione di tutte quelle attività che di fatto generano sprechi”. Questi due concetti si abbinano, ovviamente, a una tecnologia sempre più sviluppata e innovativa, un fattore abilitante per una fabbrica interconnessa e intelligente, quindi una fabbrica molto più performante e che riesce a migliorare la collaborazione tra uomo e macchina, tema oggi centrale e molto sentito.
Gli strumenti devono essere adattabili a variazioni del processo produttivo, che sono una costante del mondo manifatturiero odierno. 
Un sistema smart è ergonomico perché consente agli operatori di lavorare in ambienti dove la loro salute è tutelata a beneficio di una maggiore efficienza produttiva.
Le caratteristiche smart di un sistema di avvitatura
“Un sistema di avvitatura smart deve possedere sei caratteristiche: interconnessione, ergonomia, automazione, monitoraggio, controllo e flessibilità” ha elencato Nicola Bacchetta. Con interconnessione si intende che i sistemi debbano essere integrati con il sistema fabbrica, e che debbano comunicare e ricevere informazioni; un sistema moderno MES di supervisione della produzione dovrebbe avere delle funzioni di raccolta dati, controllo avanzamento delle fasi, gestione delle risorse e direi anche di tracciabilità prodotto. Per poterlo farlo è basilare avere degli strumenti di lavoro, dalle macchine di controllo numerico fino a sistemi di avvitatura, che siano connessi e che si possano scambiare dati. Gli strumenti possono essere connessi grazie a semplici segnali IO, quindi in grado di dare segnali di natura quantitativa, o avere connessioni attraverso protocolli seriali o bus di campo che possono dare informazioni di natura qualitativa, cioè in grado di capire come è avvenuta l’avvitatura rispetto a delle tolleranze poste in precedenza. Il fatto che i sistemi siano connessi consente di eseguire dei setup o dei cambi formato in tempi rapidi e in automatico. “C’è poi il grande tema dei big data”, spiega Nicola Bacchetta, “i sistemi interconnessi generano un volume di informazioni enorme, e non basta fornire le informazioni, ma bisogna anche elaborarle e renderle fruibili. La gestione dei cosiddetti ‘Big Data’ può ottimizzare e valorizzare i processi produttivi già noti e scoprirne altri su cui vale la pena investire”. L’ergonomia è un fattore sempre più importante, perché l’attenzione su questo aspetto sta crescendo notevolmente, andando oltre il semplice rispetto degli obblighi legislativi. Un sistema di avvitatura ergonomico è anche smart, perché consente agli operatori di lavorare in ambienti dove la loro salute è tutelata a beneficio di una maggiore efficienza produttiva, e quindi di una maggiore qualità del prodotto finito.
L’automazione è uno dei cluster tecnologici fondamentali, ed è uno dei termini cardine dell’industria 4.0 anche grazie all’avvento dei robot collaborativi. “Per quanto riguarda l’avvitatura”, spiega Nicola Bacchetta “lo sviluppo in questo senso ha buone potenzialità di ampliamento: nel 2019 si calcolava che solo il 3% dei cobot venduti per applicazioni in ambito manifatturiero fosse per l’assemblaggio, di cui fanno parte anche operazioni come l’incollaggio e la saldatura, quindi di quel 3% solo una parte è dedicata effettivamente all’avvitatura. Noi come Fiam siamo sicuri che le operazioni ripetitive e stancanti e a scarso valore aggiunto dovranno in futuro essere sempre più rimpiazzate da sistemi automatici e robotizzati, per esempio un avvitatore collegato a un cobot, come già si inizia a vedere”. Il monitoraggio è importante non solo per il processo in generale, ma anche in una singola fase: in questo caso si parla di strumenti poka yoke (dal giapponese “poka”, errore di disattenzione, e “yokeru”, evitare), cioè sistemi che evidenziano l’errore in modo che non venga propagato e sia possibile porre rimedio. “Il principio di base di un dispositivo poka yoke”, piega Nicola Bacchetta, “è infatti intercettare un difetto prima che si trasformi in uno scarto irrimediabile”. Una modalità di lavoro, quindi, in cui gli strumenti che vengono utilizzati non solo riescono a segnalare l’errore, ma addirittura dovrebbero riuscire a impedirlo. “Immaginiamo un operatore”, continua Nicola Bacchetta, “che faccia in media 5000 avvitature al giorno, quante possibilità di errore ci sono? Molte. Ecco allora che i dispositivi smart sono importanti per impedire sbagli e sprechi”. Per esempio, è possibile installare una centralina che controlla le operazioni di uno o più avvitatori, si assicura che le cose siano fatte nell’ordine giusto, ed è in grado di verificare che le viti previste siano state avvitate tutte e in modo corretto; in caso di errore la linea viene bloccata e il reset è affidato al capolinea, che ha anche il compito di capire la natura dell’errore.
Ci sono poi sistemi che controllano la posizione e la sequenza: se l’avvitatore non è posizionato correttamente il sistema non è abilitato a partire; oppure sistemi che verificano il rispetto delle coppie di serraggio previste dal capitolato (tolleranza del ±10%), o che rilevano un eventuale danneggiamento al filetto (sfilettatura o impuntamento). L’ultima caratteristica, e forse la più importante, che deve avere un sistema di avvitatura smart è la flessibilità. Gli strumenti devono essere adattabili a variazioni del processo produttivo, che sono una costante del mondo manifatturiero odierno. “Oggi”, sostiene Nicola Bacchetta, “sempre più il mercato richiede sistemi smart, soprattutto perché le aziende manifatturiere lavorano con volumi bassi, varietà e variabilità molto alte. Oggi non si produce più ‘tutto uguale per tutti’: i clienti impongono un’elevata customizzazione, questo comporta tanti lotti variabili in bassi volumi. Quindi è importante avere strumenti flessibili”. Per quanto riguarda gli avvitatori, ciò significa la possibilità di variare parametri, coppia, angolo e velocità di avvitatura su richiesta, utilizzando programmi stabiliti in precedenza o creati in tempo reale, settando in automatico il sistema di avvitatura voluto, per esempio a una determinata coppia o velocità. “Forse la flessibilità è la caratteristica più importante per i sistemi di avvitatura Fiam”, afferma Nicola Bacchetta, “poiché sono capaci di adattarsi ad alti livelli di variabilità. Il sistema di avvitatura elettrico Fiam serie eTensil, appena lanciato, è stato pensato proprio per rispondere a queste richieste del mondo dell’avvitatura e dell’assemblaggio altamente customizzato”. La gamma eTensil possiede il sistema di controllo della coppia/angolo che avviene tramite assorbimento di corrente, una tecnologia elettronica offerta da utensili smart abbinati a unità di alimentazione e controllo evolute dove la coppia di avvitatura viene rilevata dalla misura della corrente assorbita dal motore dell’utensile mentre l’angolo attraverso appositi sensori di hall integrati nello stesso. Operativamente significa che è possibile regolare la coppia e l’angolo di avvitatura durante le fasi di assemblaggio semplicemente variando il relativo parametro sulle unità abbinate e lavorare in pratica con un unico avvitatore su applicazioni/componenti diversi. Un grande vantaggio per la flessibilità operativa.
