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Digitalisation of Service - Le Linee Guida al Service 4.0

Emanuela Corradini
Emanuela Corradini

Il paradigma del Digitalisation of Service offre ai vendor di macchine industriali nuove opportunit nella gestione della manutenzione, consentendo di diversificare la propria offerta commerciale e nello stesso tempo di proporre sistemi in grado di garantire alti standard di affidabilit e flessibilit, associati ad una forte automazione.

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SOMMARIO CAP.1 VENDOR DI MACCHINE: COME DIVERSIFICARE LA PROPRIA OFFERTA pag.3 CAP.2 MISURARE L'EFFICIENZA DI UN SISTEMA PRODUTTIVO....................... pag.6 CAP.3 POLITICHE INNOVATIVE DI GESTIONE E MANUTENZIONE................... pag.8 CAP.4 SERVIZI ASSOCIATI E TOOL DI DIAGNOSTICA....................................... pag.11 CAP.5 NUOVE FIGURE PROFESSIONALI RICHIESTE......................................... pag.14 CREDITS...... pag.16
3 1. Vendor di macchine: come diversificare la propria offerta Sulla base di quello che 竪 lo scenario attualmente offerto dal mercato nazionale e internazione, i produttori di macchinari industriali, per risultare sempre pi湛 competitivi saranno ben presto chiamati ad affrontare una nuova sfida: diversificare sempre pi湛 la propria offerta commerciale e proporre contemporaneamente dei sistemi che siano in grado di garantire sia alti standard di affidabilit che elevati gradi di flessibilit, associati ad una forte automazione. Analizzando il trend degli ultimi anni si pu嘆 facilmente constatare come il mercato globale sia stato caratterizzato da una serrata concorrenza, anche da parte delle economie emergenti. In un contesto simile, la differenziazione del prodotto ottenuta grazie ad una continua opera di ricerca, innovazione e sviluppo deve necessariamente garantire un vantaggio sia rispetto ai vari competitor europei che extra-europei. Figura 1 - Dotare il proprio sistema produttivo di sistemi intelligenti interconnessi (Fonte: Mobinius.com) Gli utilizzatori di macchinari hanno quindi la possibilit di accedere ad un mercato in cui i vendor di riferimento non sono pi湛 locali ma "internazionali" e di conseguenza le politiche concorrenziali sono caratterizzate da una notevole riduzione dei margini di profitto ottenibili sulle vendite.
4 Davanti ad una situazione del genere risulta molto evidente come sia necessario focalizzare gli investimenti (in termini di ricerca e sviluppo) non solo sulle macchine e sul miglioramento delle prestazioni, ma anche sull'ingegnerizzazione delle attivit e dei processi tipici del post vendita, che sono poi in grado di garantire dei profitti extra. Durante la fase di acquisizione di un macchinario, sempre pi湛 gli utenti sono orientati a dirigere la propria scelta non pi湛 basandosi solo ed esclusivamente sul prezzo di vendita, ma considerando anche altri aspetti come ad esempio i servizi associati, che possono impattare sull'utilizzo e sul ciclo di vita del macchinario stesso. 1.1 Total Cost of Ownership (TCO) Al fine di orientare al meglio la propria scelta, tra i fornitori si sta diffondendo sempre pi湛 la pratica di valutare il cosiddetto Total Cost of Ownership (TCO), che rappresenta un valido driver per la selezione mirata dei vendor di macchine industriali. L'approccio TCO 竪 basato sulla considerazione che il costo totale di utilizzo di un'apparecchiatura IT non dipende solo dai costi di acquisto, ma anche da tutti quei costi che intervengono durante l'intera vita di esercizio dello strumento. Per la valutazione del TCO non sono presi in considerazione esclusivamente i costi di acquisizione di un'attrezzatura o di un macchinario, ma vengono inseriti anche altri parametri, come: i costi operativi: in termini di energia, manodopera, materiali, etc. i costi di manutenzione: se sono strettamente legati sia agli interventi di manutenzione preventiva ciclica che ai tassi di guasto) costi di dismissione/disinstallazione Utilizzando il TCO 竪 possibile avere una visione a 360属 di tutti quelli che sono i costi da dover sostenere durante il ciclo di vita di un macchinario: in questo modo il solo prezzo d'acquisto assume una valenza molto meno rilevante, in relazione ai vari costi che si possono venire a generare. Sulla base di queste considerazioni, i produttori di macchinari pi湛 lungimiranti hanno deciso di investire su due aspetti di fondamentale importanza: il primo consiste nel dotare le macchine di sistemi intelligenti: queste sono in grado di effettuare un monitoraggio in real-time (RT) del funzionamento (con controllo anche da remoto) con lo scopo di prevenire guasti. Il secondo punto, invece, si focalizza nell'associare alla vendita del macchinario alcuni servizi di assistenza e manutenzione durante la vita utile, garantendo in questo modo specifici valori prestazionali e sviluppando una contrattualistica legata al raggiungimento di
5 determinati obiettivi. Tutti aspetti molto importanti che si traducono poi anche in una maggiore fidelizzazione del cliente. Dotare i macchinari di un'intelligenza integrata all'interno del software di controllo, vuol dire equipaggiarle di un'adeguata sensoristica e della relativa capacit di calcolo in grado di rielaborare tutti i segnali provenienti dalla macchina e dai suoi componenti pi湛 critici. In questo modo l'operatore sar messo nella condizione ottimale di poter correggere le eventuali deviazioni dalle condizioni standard di funzionamento e/o intervenire preventivamente per evitare dei guasti. Queste applicazioni rientrano di fatto nel contesto relativo allo sviluppo dei paradigmi dell'Internet of Things (IoT) tipici dei sistemi manifatturieri, in cui sono proprio le macchine ad avere un'intelligenza diagnostica integrata e a comunicare direttamente il loro "stato di salute" agli operatori di macchina.
6 2. Misurare l'efficienza di un sistema produttivo Il monitoraggio in real-time (RT), associato all'intelligenza integrata presente all'interno del software della macchina, consente di prevenire le perdite insite ai sistemi produttivi che ne riducono drasticamente l'efficienza, come: i fermi inattesi, i guasti e la produzione di scarti o di pezzi difettosi che necessitano di lavorazioni. Il livello di efficienza dei sistemi produttivi viene spesso misurato attraverso l'Overall Equipment Effectiveness (OEE), che rappresenta uno dei principali indicatori usati per monitorare sia le prestazioni dei singoli macchinari che degli impianti. L'OEE 竪 un indice espresso in punti percentuali e rappresenta il rapporto tra il livello di produzione vendibile effettivamente realizzato e la produzione idealmente realizzabile. Viene utilizzato come strumento di misurazione nel TPM (Total Productive Maintenance) e nei programmi di Lean Manufacturing, dove riesce a fornire un'importante chiave di lettura dell'efficacia delle misure adottate fornendo al tempo stesso un supporto per la misurazione dell'efficienza. Figura 2 - L'indicatore l'Overall Equipment Effectiveness (Fonte: Altizon.com) L'OEE a sua volta si compone di altri tre sotto-indicatori: 1. Disponibilit totale del sistema: 竪 la frazione del tempo allocato in cui l'impianto 竪 effettivamente disponibile per effettuare una produzione, al netto delle varie fermate spesso dovute a guasti macchina, interventi manutentivi, scarti in seguito al malfunzionamento, attrezzaggi macchina e scarti in seguito a riattrezzaggi. Viene anche indicata con il termine Available Time o Scheduled Time.
7 2. Qualit totale del sistema: rappresenta la velocit con cui l'impianto sta lavorando come frazione rispetto a quella di progetto. Questo indicatore 竪 influenzato dalla numerosit dei difetti qualitativi e degli scarti di produzione rispetto al numero totale dei prodotti realizzati. 3. Performance di sistema: tale indicatore viene influenzato dalle perdite dovute all'insaturazione degli impianti e ad una riduzione della cadenza produttiva. Per aumentare l'efficienza totale degli impianti e quindi di conseguenza incrementare i risultati in termini di Overall Equipment Effectiveness (OEE) occorre intervenire sui tre gli indicatori con l'intento di ridurre al minimo tutte quelle perdite che ne riducono il valore. Attraverso l'ausilio di sistemi integrati per il monitoraggio e la previsione dei guasti sar possibile ottenere un aumento della: disponibilit: grazie alla riduzione dei fermi macchina inattesi e all'ottimizzazione degli interventi manutentivi qualit: dovuto alla riduzione degli scarti realizzati performance: grazie al mantenimento delle condizioni ottimali di funzionamento dei componenti analizzati Lo sviluppo di questi sistemi sottolinea l'importante passaggio evolutivo fatto nella gestione della manutenzione, col passaggio dalle politiche manutentive di tipo correttivo alla Manutenzione su Condizione e Manutenzione Predittiva.
8 3. Politiche innovative di gestione e manutenzione Lo sviluppo di politiche di gestione e manutenzione sempre pi湛 avanzate sono in grado di assicurare alle macchine numerosi benefici, quali: una maggiore vita utile il mantenimento della qualit dei prodotti realizzati la prevenzione dei guasti e dei malfunzionamenti la massimizzazione dell'efficienza produttiva. Riuscire ad individuare precocemente le anomalie incipienti consente di ottenere una migliore gestione dell'esercizio e delle manutenzioni, evitando al tempo stesso importanti ripercussioni di tipo economico ed ambientale. La tendenza 竪 dunque quella di sfruttare il pi湛 possibile il fatto di poter valutare i segnali provenienti dalle macchine e di rilevare automaticamente lo "stato di salute" di uno o pi湛 componenti prevedendone cos狸 l'evoluzione futura. Cos狸 facendo gli interventi di manutenzione sono limitati ai soli momenti in cui vengono raggiunte delle specifiche condizioni di degrado o in cui la previsione delle condizioni di salute consente di pianificare un intervento tale da minimizzare il tempo di fermo e quindi aumentare la flessibilit del sistema stesso. In un contesto simile si inserisce di diritto la Manutenzione Predittiva, un tipo di manutenzione preventiva che viene effettuata a seguito dell'individuazione di uno o pi湛 parametri che vengono misurati ed estrapolati utilizzando appropriati modelli matematici allo scopo di individuare il tempo residuo prima del guasto. La Manutenzione Predittiva richiede un massivo utilizzo di tecnologie ICT e consente di: ottenere i dati provenienti dai sensori intelligenti integrati nelle macchine creare appropriate catene di misura gestire la rete di comunicazione tra le apparecchiature e il sistema di controllo. Quello dello sviluppo delle tecnologie ICT 竪 sicuramente un aspetto di fondamentale importanza dato che si richiede di: implementare nuove e sempre pi湛 efficienti tecniche manutentive, creare nuovi servizi in grado di utilizzare tecniche diagnostiche e di prognosi avanzate, cos狸 da poter offrire anche una sorveglianza e diagnosi a distanza, nonch辿 una migliore operativit per gli operatori della manutenzione.
9 L'innovazione successiva, che 竪 alla base del modello della cosiddetta Fabbrica Intelligente o Industria 4.0, prevede il passaggio a una diagnosi proattiva, la quale garantisce un continuo adattamento delle condizione operative dei sistemi produttivi, ottimizzando sia l'efficienza del sistema analizzato che la qualit del prodotto. Figura 3 - Il processo di digitalizzazione promosso dal modello dell'Industria 4.0 Lo sviluppo di un sistema diagnostico avanzato pu嘆 essere schematizzato considerando i seguenti fattori: 1. i sensori: questi possono beneficiare dei recenti sviluppi nei dispositivi MEMS permettono la misurazione di numerosi segnali elettromeccanici a costi sempre pi湛 ridotti; 2. il processamento dei segnali che si 竪 evoluto verso tecniche di analisi a tempo variabile; 3. la modellizzazione di algoritmi decisionali: ovvero nuovi metodi computazionali e di intelligenza artificiale (attualmente in fase di sviluppo) per l'applicazione dei processi decisionali (ad esempio: pattern recognition, reti neurali, tecniche avanzate di data mining, etc.). 3.1 I sensori MEMS Per quanto riguarda il discorso legato alla sensoristica, i recenti progressi tecnologici hanno permesso di ridurre notevolmente sia le dimensioni che il costo dei sensori (che solo fino a qualche anno fa risultavano fuori budget per il mondo dell'industria).
10 Ne sono un esempio lampante i sensori MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems), che sono stati riconosciuti come una delle tecnologie pi湛 promettenti del XXI secolo, capaci di rivoluzionare sia il mondo industriale che quello dei prodotti di largo consumo. Questi microsistemi elettromeccanici non sono altro che un insieme di dispositivi di varia natura (meccanici, elettrici ed elettronici) integrati in forma altamente miniaturizzata su uno stesso substrato di materiale semiconduttore (ad esempio silicio) che coniugano le propriet elettriche degli integrati a semiconduttore con propriet opto-meccaniche. I sensori MEMS, grazie alle loro dimensioni e ai costi molto contenuti, possono essere utilizzati all'interno dei sistemi industriali al fine di aumentare la conoscenza del processo. Un classico esempio di sensore di questo tipo 竪 l'accelerometro, il quale consente di rilevare e/o misurare l'accelerazione, effettuando il calcolo della forza rilevata rispetto alla massa dell'oggetto monitorato.
11 4 - Servizi associati e tool di diagnostica Oltre a tutti i vantaggi di cui possono beneficiare gli utilizzatori di macchinari all'interno dei sistemi produttivi, vi 竪 la possibilit, da parte dei costruttori di macchine, di offrire dei servizi associati in grado sia di generare una maggior competitivit sul mercato che di fornire un servizio efficiente al cliente. Infatti, uno degli aspetti pi湛 critici da parte dei costruttori di macchine consiste proprio nel dover definire i reali bisogni dei propri clienti e offrire di conseguenza un service ad-hoc capace di incrementare i ricavi associati al macchinario venduto. Per creare e poi sviluppare un piano di service in grado di rappresentare sia un vantaggio competitivo per l'azienda che un valido elemento di business viene richiesto un adeguato contenuto informativo capace di caratterizzare il funzionamento dei macchinari e l'impiego storico delle spare parts. La conoscenza dei segnali e dei componenti critici costituiscono elementi di primaria importanza ai fini della corretta definizione dei piani di manutenzione e della relativa contrattualistica da proporre agli utenti. Allo stesso modo, la possibilit d'intervenire da remoto viene garantita da un robusto ed efficiente scambio di dati e informazioni tra la macchina e l'operatore, il quale deve poi ripristinare le condizioni ottimali di funzionamento. Tutte le attivit di manutenzione e di gestione degli impianti non devono quindi essere pi湛 considerate in termini d'intervento all'occorrenza di un guasto o in base alla stima di vita del dispositivo. Al contrario, devono essere invece viste come un'azione fatta in funzione delle reali condizioni operative del dispositivo stesso.
12 Nello specifico, tutti i vantaggi ottenibili sono a beneficio sia dei vendor di macchinari che dagli stessi utilizzatori. 4.1 Vantaggi per i vendor di macchinari Per le aziende produttrici dei macchinari, la disponibilit di un tool di diagnostica in grado di rilevare in maniera preventiva l'insorgere di guasti e l'ingegnerizzazione dei servizi ad esso associati, consente di: accrescere la competitivit sul mercato grazie allo sviluppo di sistemi capaci di integrare le classiche funzionalit produttive dei macchinari venduti; associare un servizio di assistenza post vendita allo scopo di mantenere ottimali le condizioni di buon funzionamento dei macchinari. Attraverso la raccolta e l'elaborazione dei dati provenienti dalle singole macchine 竪 possibile mettere appunto dei piani di manutenzione preventiva con periodicit idonee e ottimizzare cos狸 l'utilizzo delle macchine stesse; creare un business associato alla vendita del macchinario che si sviluppa durante tutto il ciclo di vita di quest'ultimo. Inoltre, grazie all'ingegnerizzazione dei servizi associati, si possono definire dei piani d'intervento preventivo e allo stesso tempo organizzare tutte le risorse necessarie sia in termini di personale che di parti di ricambio; diminuire il numero di trasferte dei propri manutentori e assistenti, migliorando cos狸 la loro capacit di bilanciare in maniera equilibrata il lavoro (inteso come carriera e ambizione professionale) e la vita privata (famiglia, svago, divertimento). prevenire l'insorgere di guasti riducendo sensibilmente l'intervento di assistenza tecnica della ditta produttrice (e quindi anche i "pronto intervento") pianificare meglio gli interventi quando questi si rendono necessari 4.2 Vantaggi per gli utilizzatori Per quanto riguarda invece gli utenti, ovvero tutti coloro che acquisiscono i macchinari e li utilizzano all'interno dei propri sistemi produttivi, i benefici ottenibili sono: utilizzo di macchinari dotati di un'intelligenza integrata in grado di controllare il sistema produttivo stesso e di ridurre sensibilmente tutte le varie inefficienze che si possono venire a creare durante l'uso della macchina (guasti, riduzione della velocit, produzione di pezzi difettosi); diminuzione del parco ricambi associato da tenere come scorta, per garantire dei rapidi interventi di ripristino, in conseguenza della riduzione del numero dei guasti. Il fatto di disporre di macchinari in grado di comunicare il proprio "stato di salute" consente di
13 migliorare la pianificazione degli interventi di sostituzione dei componenti usurati con conseguente riduzione delle spare parts; possibilit di distribuire maggiormente i costi fissi di produzione: questo grazie all'incremento della disponibilit impiantistica e alla riduzione di scarti o pezzi difettosi prodotti; miglioramento dei tempi di risposta nel soddisfare tutte le richieste di produzione: questo avviene in merito all'aumento delle performance delle macchine unito ad una migliore condizione lavorativa degli operatori, che in questo modo affrontano meno situazioni stressanti (come ad esempio i fermo inattesi per guasto, l'incremento del numero degli straordinari per sopperire alle inefficienze dei sistemi produttivi); aumento della sicurezza degli impianti e dei sistemi, grazie ai vari strumenti di diagnostica che sono capaci di prevedere il futuro stato di salute dei macchinari; un contributo importante alla sostenibilit dei processi e dei prodotti.
14 5. Nuove figure professionali richieste Per integrare le macchine con sistemi intelligenti si rende spesso necessario sviluppare degli algoritmi ad-hoc che siano in grado sia di analizzare i vari segnali proveniente dalle macchine che di rilevare in maniera affidabile lo stato di salute dei singoli componenti dell'intero sistema produttivo. Parliamo quindi di vere e proprie applicazioni che devono esser sviluppate con tutte le peculiarit tipiche del contesto in cui dovranno poi essere utilizzate. Questo aspetto penalizza il concetto di riusabilit, molto caro agli amanti dell'ingegneria del software e limita talvolta le possibili economie di scala che si possono creare di fronte alla standardizzazione di una soluzione, che invece 竪 necessario adattare per ogni singola applicazione. Inoltre, viene richiesta una formazione specifica sulle tecnologie abilitanti con relative soluzioni adattate ai contesti aziendali d'interesse. Figura 4 - Richiesta di nuove figure professionali specializzate Il fattore umano riveste comunque un ruolo fondamentale nell'opera di selezione e integrazione della tecnologia, stabiliti attraverso dei criteri di: accessibilit, robustezza e funzionalit. Se le macchine e i processi diventano sempre pi湛 "intelligenti" anche gli utenti dovranno per forza di cose modificare il loro modus operandi.
15 Quindi da tecnici dovranno trasformarsi in progettisti e da esecutori diventare co-decisori, lasciandosi cos狸 alle spalle le attivit laboriose, rischiose e ripetitive, a favore di una maggiore responsabilit decisionale. Dinanzi a questo scenario, la formazione di alte professionalit costituisce un requisito assolutamente essenziale per poter competere in un contesto ormai sempre pi湛 dinamico che richiede numerose skills e specializzazioni.
16 CREDITS: Fonti utilizzate: Sistemi & Impresa (N.2 - marzo 2017) - Manutenzione Predittiva (Emanuele Dovere, Enrico Cagnoni) Segui Sygest Srl sui canali social! (Clicca sui bottoni in basso) Questo white paper 竪 stato realizzato da Martino Bufano. Laureato in Ingegneria Informatica (presso l'Universit "Alma Mater Studiorum" di Bologna) e con un Master in Web Communication e Social Media (conseguito presso l'Universit degli Studi di Parma) collabora con aziende, come consulente esterno, nelle vesti di: SEO Analyst, Web Developer, Social Media Manager e Web Writer. Di seguito trovate i link al mio profilo LinkedIN e alla mia mail: per eventuali approfondimenti, informazioni o semplici curiosit non esitate a contattarmi!

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  • 2. SOMMARIO CAP.1 VENDOR DI MACCHINE: COME DIVERSIFICARE LA PROPRIA OFFERTA pag.3 CAP.2 MISURARE L'EFFICIENZA DI UN SISTEMA PRODUTTIVO....................... pag.6 CAP.3 POLITICHE INNOVATIVE DI GESTIONE E MANUTENZIONE................... pag.8 CAP.4 SERVIZI ASSOCIATI E TOOL DI DIAGNOSTICA....................................... pag.11 CAP.5 NUOVE FIGURE PROFESSIONALI RICHIESTE......................................... pag.14 CREDITS...... pag.16
  • 3. 3 1. Vendor di macchine: come diversificare la propria offerta Sulla base di quello che 竪 lo scenario attualmente offerto dal mercato nazionale e internazione, i produttori di macchinari industriali, per risultare sempre pi湛 competitivi saranno ben presto chiamati ad affrontare una nuova sfida: diversificare sempre pi湛 la propria offerta commerciale e proporre contemporaneamente dei sistemi che siano in grado di garantire sia alti standard di affidabilit che elevati gradi di flessibilit, associati ad una forte automazione. Analizzando il trend degli ultimi anni si pu嘆 facilmente constatare come il mercato globale sia stato caratterizzato da una serrata concorrenza, anche da parte delle economie emergenti. In un contesto simile, la differenziazione del prodotto ottenuta grazie ad una continua opera di ricerca, innovazione e sviluppo deve necessariamente garantire un vantaggio sia rispetto ai vari competitor europei che extra-europei. Figura 1 - Dotare il proprio sistema produttivo di sistemi intelligenti interconnessi (Fonte: Mobinius.com) Gli utilizzatori di macchinari hanno quindi la possibilit di accedere ad un mercato in cui i vendor di riferimento non sono pi湛 locali ma "internazionali" e di conseguenza le politiche concorrenziali sono caratterizzate da una notevole riduzione dei margini di profitto ottenibili sulle vendite.
  • 4. 4 Davanti ad una situazione del genere risulta molto evidente come sia necessario focalizzare gli investimenti (in termini di ricerca e sviluppo) non solo sulle macchine e sul miglioramento delle prestazioni, ma anche sull'ingegnerizzazione delle attivit e dei processi tipici del post vendita, che sono poi in grado di garantire dei profitti extra. Durante la fase di acquisizione di un macchinario, sempre pi湛 gli utenti sono orientati a dirigere la propria scelta non pi湛 basandosi solo ed esclusivamente sul prezzo di vendita, ma considerando anche altri aspetti come ad esempio i servizi associati, che possono impattare sull'utilizzo e sul ciclo di vita del macchinario stesso. 1.1 Total Cost of Ownership (TCO) Al fine di orientare al meglio la propria scelta, tra i fornitori si sta diffondendo sempre pi湛 la pratica di valutare il cosiddetto Total Cost of Ownership (TCO), che rappresenta un valido driver per la selezione mirata dei vendor di macchine industriali. L'approccio TCO 竪 basato sulla considerazione che il costo totale di utilizzo di un'apparecchiatura IT non dipende solo dai costi di acquisto, ma anche da tutti quei costi che intervengono durante l'intera vita di esercizio dello strumento. Per la valutazione del TCO non sono presi in considerazione esclusivamente i costi di acquisizione di un'attrezzatura o di un macchinario, ma vengono inseriti anche altri parametri, come: i costi operativi: in termini di energia, manodopera, materiali, etc. i costi di manutenzione: se sono strettamente legati sia agli interventi di manutenzione preventiva ciclica che ai tassi di guasto) costi di dismissione/disinstallazione Utilizzando il TCO 竪 possibile avere una visione a 360属 di tutti quelli che sono i costi da dover sostenere durante il ciclo di vita di un macchinario: in questo modo il solo prezzo d'acquisto assume una valenza molto meno rilevante, in relazione ai vari costi che si possono venire a generare. Sulla base di queste considerazioni, i produttori di macchinari pi湛 lungimiranti hanno deciso di investire su due aspetti di fondamentale importanza: il primo consiste nel dotare le macchine di sistemi intelligenti: queste sono in grado di effettuare un monitoraggio in real-time (RT) del funzionamento (con controllo anche da remoto) con lo scopo di prevenire guasti. Il secondo punto, invece, si focalizza nell'associare alla vendita del macchinario alcuni servizi di assistenza e manutenzione durante la vita utile, garantendo in questo modo specifici valori prestazionali e sviluppando una contrattualistica legata al raggiungimento di
  • 5. 5 determinati obiettivi. Tutti aspetti molto importanti che si traducono poi anche in una maggiore fidelizzazione del cliente. Dotare i macchinari di un'intelligenza integrata all'interno del software di controllo, vuol dire equipaggiarle di un'adeguata sensoristica e della relativa capacit di calcolo in grado di rielaborare tutti i segnali provenienti dalla macchina e dai suoi componenti pi湛 critici. In questo modo l'operatore sar messo nella condizione ottimale di poter correggere le eventuali deviazioni dalle condizioni standard di funzionamento e/o intervenire preventivamente per evitare dei guasti. Queste applicazioni rientrano di fatto nel contesto relativo allo sviluppo dei paradigmi dell'Internet of Things (IoT) tipici dei sistemi manifatturieri, in cui sono proprio le macchine ad avere un'intelligenza diagnostica integrata e a comunicare direttamente il loro "stato di salute" agli operatori di macchina.
  • 6. 6 2. Misurare l'efficienza di un sistema produttivo Il monitoraggio in real-time (RT), associato all'intelligenza integrata presente all'interno del software della macchina, consente di prevenire le perdite insite ai sistemi produttivi che ne riducono drasticamente l'efficienza, come: i fermi inattesi, i guasti e la produzione di scarti o di pezzi difettosi che necessitano di lavorazioni. Il livello di efficienza dei sistemi produttivi viene spesso misurato attraverso l'Overall Equipment Effectiveness (OEE), che rappresenta uno dei principali indicatori usati per monitorare sia le prestazioni dei singoli macchinari che degli impianti. L'OEE 竪 un indice espresso in punti percentuali e rappresenta il rapporto tra il livello di produzione vendibile effettivamente realizzato e la produzione idealmente realizzabile. Viene utilizzato come strumento di misurazione nel TPM (Total Productive Maintenance) e nei programmi di Lean Manufacturing, dove riesce a fornire un'importante chiave di lettura dell'efficacia delle misure adottate fornendo al tempo stesso un supporto per la misurazione dell'efficienza. Figura 2 - L'indicatore l'Overall Equipment Effectiveness (Fonte: Altizon.com) L'OEE a sua volta si compone di altri tre sotto-indicatori: 1. Disponibilit totale del sistema: 竪 la frazione del tempo allocato in cui l'impianto 竪 effettivamente disponibile per effettuare una produzione, al netto delle varie fermate spesso dovute a guasti macchina, interventi manutentivi, scarti in seguito al malfunzionamento, attrezzaggi macchina e scarti in seguito a riattrezzaggi. Viene anche indicata con il termine Available Time o Scheduled Time.
  • 7. 7 2. Qualit totale del sistema: rappresenta la velocit con cui l'impianto sta lavorando come frazione rispetto a quella di progetto. Questo indicatore 竪 influenzato dalla numerosit dei difetti qualitativi e degli scarti di produzione rispetto al numero totale dei prodotti realizzati. 3. Performance di sistema: tale indicatore viene influenzato dalle perdite dovute all'insaturazione degli impianti e ad una riduzione della cadenza produttiva. Per aumentare l'efficienza totale degli impianti e quindi di conseguenza incrementare i risultati in termini di Overall Equipment Effectiveness (OEE) occorre intervenire sui tre gli indicatori con l'intento di ridurre al minimo tutte quelle perdite che ne riducono il valore. Attraverso l'ausilio di sistemi integrati per il monitoraggio e la previsione dei guasti sar possibile ottenere un aumento della: disponibilit: grazie alla riduzione dei fermi macchina inattesi e all'ottimizzazione degli interventi manutentivi qualit: dovuto alla riduzione degli scarti realizzati performance: grazie al mantenimento delle condizioni ottimali di funzionamento dei componenti analizzati Lo sviluppo di questi sistemi sottolinea l'importante passaggio evolutivo fatto nella gestione della manutenzione, col passaggio dalle politiche manutentive di tipo correttivo alla Manutenzione su Condizione e Manutenzione Predittiva.
  • 8. 8 3. Politiche innovative di gestione e manutenzione Lo sviluppo di politiche di gestione e manutenzione sempre pi湛 avanzate sono in grado di assicurare alle macchine numerosi benefici, quali: una maggiore vita utile il mantenimento della qualit dei prodotti realizzati la prevenzione dei guasti e dei malfunzionamenti la massimizzazione dell'efficienza produttiva. Riuscire ad individuare precocemente le anomalie incipienti consente di ottenere una migliore gestione dell'esercizio e delle manutenzioni, evitando al tempo stesso importanti ripercussioni di tipo economico ed ambientale. La tendenza 竪 dunque quella di sfruttare il pi湛 possibile il fatto di poter valutare i segnali provenienti dalle macchine e di rilevare automaticamente lo "stato di salute" di uno o pi湛 componenti prevedendone cos狸 l'evoluzione futura. Cos狸 facendo gli interventi di manutenzione sono limitati ai soli momenti in cui vengono raggiunte delle specifiche condizioni di degrado o in cui la previsione delle condizioni di salute consente di pianificare un intervento tale da minimizzare il tempo di fermo e quindi aumentare la flessibilit del sistema stesso. In un contesto simile si inserisce di diritto la Manutenzione Predittiva, un tipo di manutenzione preventiva che viene effettuata a seguito dell'individuazione di uno o pi湛 parametri che vengono misurati ed estrapolati utilizzando appropriati modelli matematici allo scopo di individuare il tempo residuo prima del guasto. La Manutenzione Predittiva richiede un massivo utilizzo di tecnologie ICT e consente di: ottenere i dati provenienti dai sensori intelligenti integrati nelle macchine creare appropriate catene di misura gestire la rete di comunicazione tra le apparecchiature e il sistema di controllo. Quello dello sviluppo delle tecnologie ICT 竪 sicuramente un aspetto di fondamentale importanza dato che si richiede di: implementare nuove e sempre pi湛 efficienti tecniche manutentive, creare nuovi servizi in grado di utilizzare tecniche diagnostiche e di prognosi avanzate, cos狸 da poter offrire anche una sorveglianza e diagnosi a distanza, nonch辿 una migliore operativit per gli operatori della manutenzione.
  • 9. 9 L'innovazione successiva, che 竪 alla base del modello della cosiddetta Fabbrica Intelligente o Industria 4.0, prevede il passaggio a una diagnosi proattiva, la quale garantisce un continuo adattamento delle condizione operative dei sistemi produttivi, ottimizzando sia l'efficienza del sistema analizzato che la qualit del prodotto. Figura 3 - Il processo di digitalizzazione promosso dal modello dell'Industria 4.0 Lo sviluppo di un sistema diagnostico avanzato pu嘆 essere schematizzato considerando i seguenti fattori: 1. i sensori: questi possono beneficiare dei recenti sviluppi nei dispositivi MEMS permettono la misurazione di numerosi segnali elettromeccanici a costi sempre pi湛 ridotti; 2. il processamento dei segnali che si 竪 evoluto verso tecniche di analisi a tempo variabile; 3. la modellizzazione di algoritmi decisionali: ovvero nuovi metodi computazionali e di intelligenza artificiale (attualmente in fase di sviluppo) per l'applicazione dei processi decisionali (ad esempio: pattern recognition, reti neurali, tecniche avanzate di data mining, etc.). 3.1 I sensori MEMS Per quanto riguarda il discorso legato alla sensoristica, i recenti progressi tecnologici hanno permesso di ridurre notevolmente sia le dimensioni che il costo dei sensori (che solo fino a qualche anno fa risultavano fuori budget per il mondo dell'industria).
  • 10. 10 Ne sono un esempio lampante i sensori MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems), che sono stati riconosciuti come una delle tecnologie pi湛 promettenti del XXI secolo, capaci di rivoluzionare sia il mondo industriale che quello dei prodotti di largo consumo. Questi microsistemi elettromeccanici non sono altro che un insieme di dispositivi di varia natura (meccanici, elettrici ed elettronici) integrati in forma altamente miniaturizzata su uno stesso substrato di materiale semiconduttore (ad esempio silicio) che coniugano le propriet elettriche degli integrati a semiconduttore con propriet opto-meccaniche. I sensori MEMS, grazie alle loro dimensioni e ai costi molto contenuti, possono essere utilizzati all'interno dei sistemi industriali al fine di aumentare la conoscenza del processo. Un classico esempio di sensore di questo tipo 竪 l'accelerometro, il quale consente di rilevare e/o misurare l'accelerazione, effettuando il calcolo della forza rilevata rispetto alla massa dell'oggetto monitorato.
  • 11. 11 4 - Servizi associati e tool di diagnostica Oltre a tutti i vantaggi di cui possono beneficiare gli utilizzatori di macchinari all'interno dei sistemi produttivi, vi 竪 la possibilit, da parte dei costruttori di macchine, di offrire dei servizi associati in grado sia di generare una maggior competitivit sul mercato che di fornire un servizio efficiente al cliente. Infatti, uno degli aspetti pi湛 critici da parte dei costruttori di macchine consiste proprio nel dover definire i reali bisogni dei propri clienti e offrire di conseguenza un service ad-hoc capace di incrementare i ricavi associati al macchinario venduto. Per creare e poi sviluppare un piano di service in grado di rappresentare sia un vantaggio competitivo per l'azienda che un valido elemento di business viene richiesto un adeguato contenuto informativo capace di caratterizzare il funzionamento dei macchinari e l'impiego storico delle spare parts. La conoscenza dei segnali e dei componenti critici costituiscono elementi di primaria importanza ai fini della corretta definizione dei piani di manutenzione e della relativa contrattualistica da proporre agli utenti. Allo stesso modo, la possibilit d'intervenire da remoto viene garantita da un robusto ed efficiente scambio di dati e informazioni tra la macchina e l'operatore, il quale deve poi ripristinare le condizioni ottimali di funzionamento. Tutte le attivit di manutenzione e di gestione degli impianti non devono quindi essere pi湛 considerate in termini d'intervento all'occorrenza di un guasto o in base alla stima di vita del dispositivo. Al contrario, devono essere invece viste come un'azione fatta in funzione delle reali condizioni operative del dispositivo stesso.
  • 12. 12 Nello specifico, tutti i vantaggi ottenibili sono a beneficio sia dei vendor di macchinari che dagli stessi utilizzatori. 4.1 Vantaggi per i vendor di macchinari Per le aziende produttrici dei macchinari, la disponibilit di un tool di diagnostica in grado di rilevare in maniera preventiva l'insorgere di guasti e l'ingegnerizzazione dei servizi ad esso associati, consente di: accrescere la competitivit sul mercato grazie allo sviluppo di sistemi capaci di integrare le classiche funzionalit produttive dei macchinari venduti; associare un servizio di assistenza post vendita allo scopo di mantenere ottimali le condizioni di buon funzionamento dei macchinari. Attraverso la raccolta e l'elaborazione dei dati provenienti dalle singole macchine 竪 possibile mettere appunto dei piani di manutenzione preventiva con periodicit idonee e ottimizzare cos狸 l'utilizzo delle macchine stesse; creare un business associato alla vendita del macchinario che si sviluppa durante tutto il ciclo di vita di quest'ultimo. Inoltre, grazie all'ingegnerizzazione dei servizi associati, si possono definire dei piani d'intervento preventivo e allo stesso tempo organizzare tutte le risorse necessarie sia in termini di personale che di parti di ricambio; diminuire il numero di trasferte dei propri manutentori e assistenti, migliorando cos狸 la loro capacit di bilanciare in maniera equilibrata il lavoro (inteso come carriera e ambizione professionale) e la vita privata (famiglia, svago, divertimento). prevenire l'insorgere di guasti riducendo sensibilmente l'intervento di assistenza tecnica della ditta produttrice (e quindi anche i "pronto intervento") pianificare meglio gli interventi quando questi si rendono necessari 4.2 Vantaggi per gli utilizzatori Per quanto riguarda invece gli utenti, ovvero tutti coloro che acquisiscono i macchinari e li utilizzano all'interno dei propri sistemi produttivi, i benefici ottenibili sono: utilizzo di macchinari dotati di un'intelligenza integrata in grado di controllare il sistema produttivo stesso e di ridurre sensibilmente tutte le varie inefficienze che si possono venire a creare durante l'uso della macchina (guasti, riduzione della velocit, produzione di pezzi difettosi); diminuzione del parco ricambi associato da tenere come scorta, per garantire dei rapidi interventi di ripristino, in conseguenza della riduzione del numero dei guasti. Il fatto di disporre di macchinari in grado di comunicare il proprio "stato di salute" consente di
  • 13. 13 migliorare la pianificazione degli interventi di sostituzione dei componenti usurati con conseguente riduzione delle spare parts; possibilit di distribuire maggiormente i costi fissi di produzione: questo grazie all'incremento della disponibilit impiantistica e alla riduzione di scarti o pezzi difettosi prodotti; miglioramento dei tempi di risposta nel soddisfare tutte le richieste di produzione: questo avviene in merito all'aumento delle performance delle macchine unito ad una migliore condizione lavorativa degli operatori, che in questo modo affrontano meno situazioni stressanti (come ad esempio i fermo inattesi per guasto, l'incremento del numero degli straordinari per sopperire alle inefficienze dei sistemi produttivi); aumento della sicurezza degli impianti e dei sistemi, grazie ai vari strumenti di diagnostica che sono capaci di prevedere il futuro stato di salute dei macchinari; un contributo importante alla sostenibilit dei processi e dei prodotti.
  • 14. 14 5. Nuove figure professionali richieste Per integrare le macchine con sistemi intelligenti si rende spesso necessario sviluppare degli algoritmi ad-hoc che siano in grado sia di analizzare i vari segnali proveniente dalle macchine che di rilevare in maniera affidabile lo stato di salute dei singoli componenti dell'intero sistema produttivo. Parliamo quindi di vere e proprie applicazioni che devono esser sviluppate con tutte le peculiarit tipiche del contesto in cui dovranno poi essere utilizzate. Questo aspetto penalizza il concetto di riusabilit, molto caro agli amanti dell'ingegneria del software e limita talvolta le possibili economie di scala che si possono creare di fronte alla standardizzazione di una soluzione, che invece 竪 necessario adattare per ogni singola applicazione. Inoltre, viene richiesta una formazione specifica sulle tecnologie abilitanti con relative soluzioni adattate ai contesti aziendali d'interesse. Figura 4 - Richiesta di nuove figure professionali specializzate Il fattore umano riveste comunque un ruolo fondamentale nell'opera di selezione e integrazione della tecnologia, stabiliti attraverso dei criteri di: accessibilit, robustezza e funzionalit. Se le macchine e i processi diventano sempre pi湛 "intelligenti" anche gli utenti dovranno per forza di cose modificare il loro modus operandi.
  • 15. 15 Quindi da tecnici dovranno trasformarsi in progettisti e da esecutori diventare co-decisori, lasciandosi cos狸 alle spalle le attivit laboriose, rischiose e ripetitive, a favore di una maggiore responsabilit decisionale. Dinanzi a questo scenario, la formazione di alte professionalit costituisce un requisito assolutamente essenziale per poter competere in un contesto ormai sempre pi湛 dinamico che richiede numerose skills e specializzazioni.
  • 16. 16 CREDITS: Fonti utilizzate: Sistemi & Impresa (N.2 - marzo 2017) - Manutenzione Predittiva (Emanuele Dovere, Enrico Cagnoni) Segui Sygest Srl sui canali social! (Clicca sui bottoni in basso) Questo white paper 竪 stato realizzato da Martino Bufano. Laureato in Ingegneria Informatica (presso l'Universit "Alma Mater Studiorum" di Bologna) e con un Master in Web Communication e Social Media (conseguito presso l'Universit degli Studi di Parma) collabora con aziende, come consulente esterno, nelle vesti di: SEO Analyst, Web Developer, Social Media Manager e Web Writer. Di seguito trovate i link al mio profilo LinkedIN e alla mia mail: per eventuali approfondimenti, informazioni o semplici curiosit non esitate a contattarmi!