Sistemi di gestione i4.0. Un punto della situazione – p1

ABBIAMO RICHIESTO ALLE AZIENDE IMPEGNATE NELL’IMPIANTISTICA PER I TRATTAMENTI DELLE SUPERFICI DI SEGNALARCI LA SITUAZIONE ATTUALE RELATIVAMENTE ALLO SVILUPPO E IMPLEMENTAZIONE DEI SISTEMI I4.0. DALLE VIDEOINTERVISTE REALIZZATE TRAIAMO I SUNTI CHE PUBBLICHIAMO NELLE PAGINE DI QUESTA RUBRICA, INIZIANDO CON STEFANO BIANCHIN, DIRETTORE GENERALE DI IMEL.

Imel, importante impiantista Italiano con esperienza internazionale, ha sviluppato esperienze concrete nel campo dell’implementazione di sistemi i4.0 nel nostro settore. L’intervista a Stefano Bianchin ci permette di puntualizzare stato dell’arte, che cosa sta facendo in questo momento Imel in proposito, e quali sono le risposte che stanno ricevendo da parte degli utilizzatori dei loro sistemi di trattamento delle superfici. Con il nostro interlocutore concordiamo che c’è il rischio che i temi di i4.0, che riteniamo molto importanti per lo sviluppo del nostro settore, si trasformino in un mero slogan pubblicitario.

Le aziende che stanno effettivamente implementando sistemi i4.0, invece, conoscono le opportunità offerte da i4.0 da un’altra prospettiva. Poiché l’intervista ha permesso di andare in profondo con l’analisi di tale prospettiva, divideremo il materiale in più parti. Di seguito pubblichiamo la prima, che inquadra la tematica in generale e inizia la presentazione, con maggiore dettaglio, delle funzionalità dei diversi moduli del sistema sviluppato dai tecnici di Imel, i4Paintshop® (marchio registrato di proprietà della stessa azienda).

Quali sono le vostre proposte ed esperienze, qual è la situazione attuale per ciò che riguarda l’implementazione effettiva dei sistemi i4.0, e che ritorno ricevete da parte dei vostri clienti che hanno effettivamente affrontato la trasformazione i4.0.

Innanzitutto c’è da dire che i4.0, nella sua accezione tipica, è un approccio molto articolato alla complessità del mondo produttivo e molto spesso, purtroppo, quando ci si approccia alla complessità bisogna semplificare e schematizzare. É quanto è stato fatto e si fa tutt’ora, soprattutto in Italia, in riferimento alla struttura normativa (che chiamiamo, per brevità) i4.0, e che di fatto costituisce una notevole semplificazione di quello che è il reale apporto innovativo di questo approccio. La nostra azienda ha iniziato lo sviluppo dei sistemi i4.0 già prima che fosse stabilito per legge il relativo perimetro, sulla spinta del confronto con le esigenze dei nostri clienti di alta fascia, spesso mutuate dagli studi e dall’approccio di realtà industriali molto complesse (per esempio, FCA, Nissan, OEM e Tier 1), poi con le necessità delle aziende che hanno un approccio più semplificato alla gestione della produzione. Informazioni ed esperienze relative sono stati infine raccolte e coordinate per strutturare una piattaforma proprietaria che abbiamo chiamato i4Paintshop®.

GENERALITÀ

i4Paintshop® è una piattaforma – completamente integrata al sistema d’automazione delle nostre linee che gestiamo con i nostri software e PLC – che si può dire effettivamente 4.0. Infatti, oltre alla raccolta automatica dei differenti dati caratteristici del processo, che è l’attività di partenza di i4.0, risolve l’elemento più complesso, l’elaborazione e la conservazione del dato sintetico significativo. Pensiamo che sia questo l’approccio i4.0 corretto, la possibilità di dare all’utilizzatore delle nostre linee un dato sintetico significativo per le sue necessità. Sul dato utile e su come utilizzarlo, si arriva effettuando tutta una serie di considerazioni che richiedono una approfondita competenza del cliente, che noi possiamo solo supportare nel suo lavoro analitico. Nel passato il problema principale era come “tirare fuori” correttamente il dato, poi come elaborarlo in tempi utili. Il fattore tempo poteva portare a risultati non più utili o fuorvianti.

Adesso, tecnologie e potenza digitale hanno permesso superare questo problema e, grazie a piattaforme come i4Paintshop®, supportiamo il gestore del processo nell’uso di tale dato. La sua storicizzazione, inoltre, permette di effettuare – automaticamente o semi automaticamente – le necessarie analisi, al fine di ottenere il miglioramento continuo del processo, che è, in definitiva, la logica di i4.0.
Attenzione, una piattaforma come i4Paintshop® mette a disposizione un motore potente di rilevamento, storicizzazione, analisi del dato, ma è necessario che l’utilizzatore definisca bene il suo obiettivo, anche per via di ridefinizione continua e, se ritenuto utile, con il nostro supporto.

Dunque, già da tempo i vostri impianti offrono la possibilità di rilevare i diversi parametri significativi di un processo di verniciatura. Oggi offrite, inoltre, una piattaforma capace di fare una sintesi utile dei dati rilevati, al fine di estrarne suggerimenti per l’ottimizzazione del processo. Il nodo fondamentale è quindi la capacità del gestore del processo di definire bene che cosa intende per “ottimizzazione del processo”.

Posso fare un esempio molto semplice e attuale: voler “misurare i consumi” del processo non è un obiettivo sufficientemente definito. Il concetto di consumo va per lo meno contestualizzato. É necessario porsi altre domande, per esempio: quanto ho consumato in quella specifica giornata? Che cosa ho prodotto? Quanti m2 di superficie ho verniciato? Quanti kili di vernice sono passati all’interno dei forni al momento della misurazione del gas consumato?

Quindi, per sfruttare a fondo una piattaforma i4.0 dalle grandi potenzialità d’elaborazione è necessario un approccio non troppo semplificato, che al contrario non riuscirebbe a portare a risultati efficaci. É una situazione che spesso si verifica, almeno in tutti i Paesi dove sono presenti benefici fiscali a cui accedere in tempi stretti. Naturalmente, il beneficio sull’investimento è un fattore importante, ma il rischio è quello di perdere opportunità maggiori d’ottimizzazione continua e flessibile del proprio processo, un po’ come successo con la certificazione dei sistemi di qualità, che in molti casi si sono rivelati più un costo burocratico che non un effettivo vantaggio sotto il profilo dell’aumento continuo della qualità finale.

Concordo, sulla necessità di maggiore focalizzazione sugli obiettivi, e dunque sulla formazione in un settore che è poco considerato dall’offerta formativa di medio e alto livello. Inoltre, mi sembra che ci sia anche una certa confusione tra automazione dei processi e i4.0. L’automazione è senz’altro una premessa indispensabile (una tecnologia abilitante) per avere dei processi industrializzati ed efficienti. Però non è di questo che si tratta: i4.0 sono dati rilevati, storicizzati, analizzati automaticamente e il risultato di tale lavoro utilizzato come suggerimento per migliorare la produzione.

Si, l’automazione è per definizione 3.0, non 4.0. Permette di regolare i parametri di un processo in base a una serie di dati di input iniziale, la tal cosa nel campo manifatturiero, e pure in quello della verniciatura, facciamo già da 20 anni. Forniamo i dati relativi al nostro programma produttivo al PLC in ingresso, in funzione di cosa entra, e andiamo a regolare le pressioni di spruzzatura, le temperature dei bagni, le velocità del trasportatore, e così via.

Questi sono i principi di automazione basilari nella conduzione efficace e efficiente di un impianto di pretrattamento e verniciatura. i4.0 è qualcosa che va oltre. Oltre alla capacità di interconnettere la linea di verniciatura a un sistema di logistica di fabbrica, mette in comunicazione il sistema d’automazione con un ERP (Enterprise Resource Planning, un sistema di pianificazione delle risorse d’impresa) o un MES (Manufactoring Execution System, sistema di fabbrica che svolge la fondamentale funzione di acquisire, gestire e inoltrare tutte quelle informazioni che possono essere utilizzate per ottimizzare le attività produttive nel loro complesso, dal lancio ed esecuzione dell’ordine al prodotto finito).

Vediamo in maggiore dettaglio le caratteristiche della piattaforma i4Paintshop® di Imel. Con “piattaforma” immagino che voglia significare che si tratta di un sistema modulare, capace di adattarsi a diverse esigenze, e non un programma standard.

É così. i4Paintshop® è una piattaforma modulare sviluppata da Imel, che permette al cliente d’implementare a tappe successive un sistema via via più complesso. Il sistema consente l’interazione dati macchina (o processo)-uomo in Visual Managment: l’utilizzatore ha uno scambio continuo d’informazione con il sistema di supervisione di fabbrica mediante una serie di monitor collocati strategicamente lungo l’impianto, in funzione di cosa si vuole monitorare. In funzione dell’area specifica del processo si possono visualizzare i dati tipici che permettono di monitorare e gestire la produzione. Ad esempio, nell’area di mascheratura si può inserire un monitor che fa vedere quali sono le aree da mascherare in funzione dello specifico pezzo che passa davanti in quel momento. Vi è quindi un accesso ai database in funzione del tracking della linea, il PLC comunica con il database del cliente e mostra in quello specifico momento il pezzo che sta passando e le istruzioni specifiche di mascheratura.

Oppure posso gestire la cabina di verniciatura andando a colloquiare con il PLC della cabina e fornire la ricetta specifica che deve utilizzare in quello specifico momento, mentre il pezzo sta passando.

Al modulo di Visual Managment (che comprende anche l’interconnessione con ERP o MES, come sopra), si può aggiungere il Modulo dei Consumi, cioè la loro registrazione e storicizzazione, che vengono visualizzati in due modi diversi:

Nell’arco temporale: registra giornalmente, ad esempio, quanto gas ho consumato per ogni singolo forno nell’arco della giornata
L’altro modo associa i consumi al pezzo verniciato. Questa è già un’elaborazione complessa: il sistema sa qual è il pezzo o il lotto che ha attraversato il forno, tuttavia deve imputare il costo del gas a quel determinato pezzo, tenendo anche conto delle variazioni di consumo di gas utilizzato per eventuali modifiche alle temperature di riscaldamento.
Potrebbe darsi, infatti, che prima di far passare un determinato pezzo il
sistema abbia dovuto accendere i bruciatori e alzare le temperature dei forni.

Tale modulo, dunque, consta di 2 algoritmi, che associano a un determinato lotto uno specifico consumo (nel caso preso in esame, di gas).
Il modulo lavora secondo i sistemi di misura e rilevazione che integriamo nel nostro processo. Possiamo misurare tutto, energia, prodotti chimici di pretrattamento e vernici, per esempio. Ciò che è importante è l’associazione di ogni consumo a ciascuno specifico lotto di produzione.

Il Modulo dei Consumi fornisce anche dati di costo. Per la loro gestione abbiamo sviluppato un modulo che si chiama i4Costing che elabora il costo del lotto. É un modulo molto complesso, che imputa a ciascun lotto i costi di produzione e consumi.

Il modulo della produzione, i4Production, consente la tracciabilità del lotto e risponde alle seguenti necessità: è possibile, una volta prodotto il lotto, andare a verificare quando è stato prodotto, l’orario d’entrata del primo pezzo e d’uscita dell’ultimo, la scheda del processo a cui il lotto è stato sottoposto, quali sono stati gli eventuali allarmi durante la sua produzione, quali le temperature effettive che si sono misurate durante il passaggio del lotto nel forno, le pressioni che sono state applicate nel circuito di distribuzione vernici, quali eventuali interruzioni di processo ci sono state, per andare a capire, nel caso si riscontrino difetti (anche dopo la messa a destinazione dei pezzi del lotto), quali possono essere state le cause e quali pezzi devono essere richiamati dal mercato.

Un ulteriore modulo si denomina i4Efficency e misura gli indici di prestazione e qualità del processo (e della nostra linea).

Sono tutti indici basati su specifiche causali. Per esempio, se io ho un’ability dell’80%, il nostro sistema ci dice che quel 20% di inefficienza è dovuto a soste (perché per esempio il cancelletto X è stato aperto per 20 min, o piuttosto perché si è inceppata due volte la macchina Y per 10 minuti ciascuna). Tutte le possibili cause costituiscono la reale complessità e utilità dell’utilizzo del dato finale: so immediatamente perché ieri il mio impianto si è fermato per 20 minuti, cosa che normalmente richiede molto tempo, una lunga analisi su dove e perché è successo qualcosa di sbagliato, e quest’analisi non può essere di norma riutilizzata in successive occasioni. Il modulo i4Efficiency, invece, lavora automaticamente e permette di storicizzare tutto, anche le differenti analisi, e metterle in relazione anche agli scarti dovuti a variazioni della qualità.

Quindi si tratta di avere in tempo reale dati sintetici che permettono d’intervenire sulle diverse cause, se si ritiene tale intervento economicamente valido.

Certo, c’è sempre un intervento d’analisi da parte del gestore della linea o del processo, che può decidere, per esempio, che sia fisiologico accettare un 3% di scarto, perché agire su un 3% richiede investimenti che non porterebbero poi a un guadagno economicamente significativo.

Se parliamo d’efficienza della linea, entriamo anche nell’ambito della manutenzione.

Esatto. Nell’ i4Maintenance, il modulo della manutenzione, l’ufficio tecnico di Imel carica tutti gli interventi manutentivi che devono essere fatti su ciascun componente. Gli interventi manutentivi sono correlati ai tempi d’impegno di ciascun componente. Quindi se la tenuta di una pompa va sostituita ogni 30 mila giri, il mio PLC comunica, in funzione di quanto effettivamente quella pompa sta lavorando, quando potrebbe verificarsi il raggiungimento dei 30 mila giri, e quindi stila automaticamente e dinamicamente un calendario per il necessario intervento. Oltre agli interventi manutentivi precaricati, c’è la possibilità che il responsabile della manutenzione intervenga per aggiungerne altri che ritiene necessari, in maniera interattiva, molto semplicemente. Sia gli interventi periodici, sia quelli on-demand formano un calendario dinamico, che lavora in ottica drag and drop, in modo che il responsabile possa concentrare tutti gli interventi a scadenza in un’unica giornata. Il calendario tiene traccia e segnala (visivamente, mediante codice a colori) quale intervento sia stato o meno posticipato o anticipato. Anche in questo caso tutti gli interventi sono storicizzati (possono essere stampati in un foglio di manutenzione), il sistema registra tutti gli interventi fatti per ogni singolo componente e si fa carico di riattivare i contatori.

Questo permette, tra l’altro, di modificare con l’esperienza il timing di manutenzione.

Effettivamente, ed è un sistema molto apprezzato dai clienti. Tutti gli interventi, registrati, formano un riassuntivo (annuale, per esempio) che permette di sapere quanti interventi o riparazioni siano stati eseguiti per ogni singolo elemento, è quindi facile da poter utilizzare, e i dati sintetici elaborati permettono al responsabile della manutenzione e al gestore del processo di sapere se, per fare un esempio, deve intervenire ogni 10 giorni per cambiare un filtro, ciò significa che può prendere più facilmente delle iniziative per ridurre un eventuale consumo eccessivo di materiale.

Da questi dati si può anche risalire e capire le eventuali difettosità, oltre che alle inefficienze di quel segmento del processo.

É così, certo. Poi, collegato a un altro modulo, i4smartdoc, dove Imel precarica tutta la documentazione tecnica in una struttura ad albero. Permette, ad ogni intervento di manutenzione, l’aggiornamento automatico per ogni componente e macchina specifica. Se cambio la tenuta della nostra pompa, quando poi si rientrerà nella “cartella digitale” di questa pompa si vedranno tutti gli interventi precedentemente fatti, potrò accedere al suo manuale d’uso e agli elenchi dei ricambi. Tutte queste informazioni, ancora una volta, sono storicizzate, il modulo mette a disposizione uno storico ordinato di tutti gli interventi, accessibile immediatamente. Abbiamo anche sviluppato una App molto apprezzata: ogni componente d’impianto ha un QR code, l’app legge il QR code del componente e accede immediatamente alla smart documentation.

Il responsabile della manutenzione riesce quindi ad accedere sempre e istantaneamente all’elenco ricambi, all’elenco degli interventi di manutenzione, al libretto delle riparazioni. Molto importante, quando facciamo il training alla squadra del cliente possiamo anche archiviare nel modulo dei video esplicativi, fatti da loro stessi, nella specifica sezione delle struttura ad albero della documentazione digitale.

Al “livello 0” di tale struttura abbiamo tutti gli schemi elettrici, il lay-out della linea, dei camini e quello fondazioni. Al primo livello il pretrattamento, il forno, la cabina di verniciatura, tutte le macchine di primo livello. Nel secondo livello lo sgrassaggio, la sezione sgrassaggio, la cataforesi. Tutto funzione con una struttura ad albero e, scendendo nei vari rami e foglie si arriva a ogni specifico componente, al filtro pompa per esempio, e da li si accede ad ogni video o fotografia che abbiamo caricato.

Questo per mantenere la linea, o il processo – a seconda di come si vede la cosa – sempre in condizioni d’efficienza, tenuto conto degli aspetti funzionali di ogni singola parte.

Rimando a quanto detto per il modulo i4Efficency, con alcune precisazioni. Quando si parla d’efficienza rimaniamo in un ambito “aleatorio”.

L’efficienza si migliora agendo su differenti parametri, a loro volta collegati a cascata ad altri parametri causali. Con la nostra piattaforma siamo riusciti a ridurre la complessità, al cliente resta una lettura piuttosto semplice: il gestore del processo può facilmente vedere se ieri, per esempio, ha scartato 1000 pezzi per mancata adesione nella vernice: diamo al gestore risposte con riscontro immediato, siamo convinti di dare nelle sue mani uno strumento d’analisi eccezionale. Naturalmente, abbiamo a che fare con clienti di vari livelli: purtroppo in Italia non sempre troviamo risorse sufficientemente preparate ad affrontare questo tipo di gestione, perché richiede competenze gestionali di alto livello, un cambio di mentalità.

Ho maturato l’idea, durante le nostre interviste e visite sul campo che il primo passo per affrontare gli ostacoli sia quello d’individuare bene gli obiettivi aziendali.

Purtroppo, e dico purtroppo, se il primo obiettivo è accedere ai benefici fiscali partiamo male, perché questo dev’essere solo un’opportunità, e non un fine, perché altrimenti ci si trova davanti a una situazione difficilmente gestibile. E inoltre, come si fa a gestire uno strumento come questo senza le adeguate competenze?