L’importanza dei dati nei processi manifatturieri: l’esperienza dei costruttori della Packaging Valley emiliana

Migliorare la qualità dei prodotti, accrescere la brand reputation dell’azienda, migliorare l’efficienza della produzione e garantire la tracciabilità del prodotto all’interno della filiera: sono questi alcuni dei vantaggi dell’utilizzo dei dati nei processi produttivi e in particolar modo nella fase di confezionamento e imballaggio (packaging). Se ne è discusso nel workshop “L’importanza dei dati nel packaging”, organizzato dal competence center Bi-Rex nell’ambito della fiera Automation & Testing, a cui hanno preso parte rappresentanti di Ima, Sacmi, Ocme, Robopac e Parma Controls.

Le opportunità e i problemi relativi alla sicurezza

Un esempio di come utilizzare i dati per il controllo dell’efficienza dei macchinari viene da Robopac, azienda specializzata in produzione di macchine per il packaging di fine linea. La soluzione proposta, R-Connect, consiste in un sistema basato su un piccolo modulo Linux che fa da gateway intelligente tra la parte di PLC e un cloud proprietario.

I dati raccolti dall’azienda vengono gestiti da un centro servizi, dal quale si possono erogare servizi di teleassistenza o data analysis. “Una delle particolarità è che il dato può passare tramite una rete 4G (quindi è un servizio che può essere offerto anche alle aziende che si trovano in Paesi dove le reti non sono molto sviluppate) oppure può essere veicolata tramite firewall aziendale”, spiega Gabriele Canini, Direttore Tecnico di Robopac.

Attraverso l’analisi dei dati ricevuti, Robopac è in grado di monitorare tutti i parametri di produzione, come la disponibilità di un prodotto, i tempi di attesa per i vari procedimenti, i tempi di fault e molto altro. La soluzione offre un accesso multilivello tramite il portale, dove Robopac può vedere tutti i livelli sottostanti che vanno dai clienti primari fino al cliente finale, mentre ciascun cliente può vedere soltanto i propri dati.

“C’è ancora molta diffidenza da parte di molti player nel mettere a disposizione i loro dati per ricevere un servizio”, spiega Canini. “Questo è il tema cardine principale quando si cerca di instaurare un rapporto dove si offre un servizio di analisi dei dati per offrire ai clienti un servizio di manutenzione. È uno degli ostacoli a quella che chiamiamo rivoluzione digitale”.

Quando si superano queste resistenze e si giunge a un contratto dove la fiducia è alla base del rapporto tra le parti, spiega Canini, i servizi che si possono offrire sono piuttosto vantaggiosi. Per questo l’azienda sta sviluppando altri progetti per poter trasformare l’analisi dei dati in una linea di business.

Per il futuro, Robopac sta valutando soluzioni di edge computing, anche in partenariato con il Competence Center Bi-Rex. Nel presente, Robopac si sta concentrando su un progetto in via di realizzazione: un Tech Lab, dove diverse macchine da test verificano se gli avvolgimenti e le stabilizzazioni del pallet sono corrette.

“Nel lab, che potrà svolgere test accreditati, sono presenti macchine da test che, insieme ad altre macchine di avvolgimento, generano dati che noi vogliamo acquisire come base esperienziale sia sull’edge che sul cloud. Quindi vogliamo cercare di offrire ai nostri clienti un servizio di avvolgimento analitico e tramite questo offrire un servizio successivo o di analisi di performance delle ricette o di manutenzione”, spiega Canini.

Per questi servizi, Robopac ha scelto di cercare le competenze necessarie all’esterno, attraverso un partenariato con una start-up, mentre c’è anche chi preferisce svilupparle in casa: è il caso di Ima Digital, la divisione dell’Ima Group che si occupa di servizi digitali, sia interni che esteri. Le sue attività sono divise in 7 grandi macro aree: connected machines, digital services, virtual trainings, advanced cobots, digital engineering, connected enterprise e digital organization.

“Ima strategicamente punta da  molto tempo sulla digitalizzazione e sulla servitizzazione, soprattutto su quei servizi legati al dato. Per quanto riguarda le competenze, abbiamo cercato di portarle al nostro interno perché ci teniamo ad avere servizi sviluppati internamente, dei quali abbiamo controllo”, spiega Martina Stefanon, Business Development Manager di Ima Digital.

Stefanon spiega, inoltre, come la digitalizzazione abbia comportato un cambiamento non solo dell’approccio al business, ma abbia cambiato il mindset dell’azienda. “Fino a qualche anno fa la macchina era il prodotto. Con la servitizzazione, la macchina fornisce dati, che vanno su un cloud e vengono utilizzati da una serie di tool e applicazioni che forniscono servizi al cliente. Non è più, quindi, la macchina ad essere al centro, ma il cliente inteso come persona che entra in contatto con la macchina, può essere l’operatore che deve controllare la macchina, il manager che deve renderla più produttiva, e così via”.

Questo comporta, spiega Stefanon, un cambiamento anche nell’approccio dell’azienda alla progettazione e allo sviluppo di questi prodotti e servizi: apertura mentale, flessibilità, collaborazione e un approccio interdipartimentale sono al centro del business di Ima Digital.

Per affrontare la sfida della sicurezza dei dati, Ima Digital ha creato per il suo ecosistema interconnesso (in cooperazione con una società israeliana), un data diode che garantisce la comunicazione a senso unico all’esterno e impedisce l’accesso all’interno. “Si tratta di una connessione interrotta fisicamente, a differenza ad altri dispositivi proposti sul mercato che hanno una connessione interrotta da un software, che può essere hackerabile”.

I dati provenienti dalle macchine vengono poi raccolti dalla Data Room di Ima Digital. Da qui possono essere utilizzati per erogare servizi ai clienti: Ima sentinel, ad esempio, fornisce al cliente l’opportunità di monitorare le proprie macchine in totale autonomia da qualsiasi tipo di device (anche da mobile) e di avere un’analisi dell’efficienza e delle perdite di efficienza, con consigli su come migliorare. Il servizio Ima Control room, in cambio, fornisce al cliente la possibilità di controllare le macchine anche da remoto.

Un sistema machine insensitive che può essere quindi applicato su qualsiasi tipo di macchine e in qualsiasi tipo di settore e che è sintesi della volontà dell’azienda di voler sviluppare una linea di business basata sui dati. Per il futuro, Ima Digital punterà ancora maggiormente su questa linea di business, anche in virtù della spinta accelerativa alla digitalizzazione data dalla pandemia.

“La pandemia ha fatto capire alle aziende l’importanza di avere strumenti che le rendessero indipendente nel monitoraggio della propria macchina, nel capire in tempo reale cosa stava succedendo, anche da remoto, ma anche l’utilità e la convenienza di sapere che anche in tale situazione si poteva contare su un’assistenza da remoto e non si era completamente soli”, spiega Stefanon.

Ima è inoltre impegnata nella condivisione delle conoscenze in campo di digitalizzazione e innovazione con le imprese del territorio, attraverso la divisione Applied, una società che fa parte dell’ecosistema Ima e che ha il compito di portare sul territorio tutte le tecnologie e i servizi che vengono sviluppate all’interno dell’azienda.

Visione, tracciabilità e intelligenza artificiale: l’esperienza di Sacmi

Ha scelto di sviluppare competenze in casa anche Sacmi, fornitore di macchine e impianti completi per l’industria della ceramica, dei metalli, del confezionamento e per produzione di contenitori in plastica. L’azienda ha una divisione dedicata al controllo e ai sistemi di visione che equipaggiano i macchinari dell’azienda, ma che vengono venduti anche come sistemi stand alone.

Attualmente, i sistemi di visione Sacmi trovano utilizzo in diversi settori: ceramica, sanitari, tappi, performe, contenitori, beverage, metallo e food. La divisione, inoltre, ha sviluppato anche sistemi olfattivi (i cosiddetti nasi elettronici) e NIR (near-infrared). “I sistemi olfattivi sono sensori che costruiamo all’interno che vanno a monitorare la qualità dell’aria andando a misurare l’impronta odorimetrica e vengono utilizzati principalmente nel settore ambientale e nel controllo di processo. I NIR, in cambio, forniscono un’analisi di spettrometria a infrarosso per controllare la qualità degli alimenti”, spiega Marco Casadio, Control & Vision System Deputy Director di Sacmi.

Nell’ambito della visione, l’azienda ha scelto di sviluppare in casa le competenze strategiche, come il software dell’illuminazione e alcuni componenti hardware, per garantire il real-time sui sistemi di visione, ma anche le competenze necessarie all’utilizzo di tecniche di machine learning nella lettura dell’OCR (dall’inglese optical character recognition, riconoscimento ottico dei caratteri).

“In questo campo generalmente c’è una grandissima variabilità di contrasti e illuminazione e gli algoritmi tradizionali vengono spesso ingannati da queste condizioni operative. Gli algoritmi di Intelligenza Artificiale, invece, sono molto più efficaci. Leggere un numero su uno stampo vuol dire correlare un eventuale difetto con la posizione dello stampo nella macchina e quindi il sistema di visione ci dice dove andare a trovare il difetto”.

Altra applicazione di IA utilizzata da Sacmi nell’analisi della qualità interna delle performe: l’ispezione delle performe in luce polarizzata è, infatti, un compito complesso con le tecniche standard, mentre l’utilizzo dell’Intelligenza Artificiale lo rende più semplice e accurato.

Un sistema che immagazzina una grande quantità di dati relativi al prodotto che l’azienda mette a disposizione dei clienti, attraverso strumenti o interfacce web oppure con sistemi di comunicazione. Questo aiuta a migliorare i processi di produzione in quanto “non permette soltanto di classificare il prodotto buono dal cattivo, ma permette di caratterizzare i difetti clusterizzandoli in varie tipologie. Questo permette di individuare, a fronte di una difettosità che cresce molto, la causa dei problemi che il sistema di visione vede a valle della linea”, spiega Casadio.

La sfida dell’integrazione: l’approccio di OCME

La gestione dei dati provenienti dalle macchine è una realtà ormai consolidata anche per OCME, parte del gruppo Aetna di cui fa parte anche Robopac, come spiega Davide Buratti, Responsabile Automazione dell’azienda.

“Ormai quasi tutte le macchine sono integrate con sistema di supervisione, se non sono gestiti direttamente da noi predisponiamo le macchine per interfacciarle ai sistemi dei clienti. Se la gestione dei sistemi è affidata a noi, forniamo un Line Information System (LIS) che può avere diversi livelli di funzionalità, a partire dal monitoraggio all’interpretazione e all’interpretazione dei dati”.

Una gestione resa spesso difficile dalla mancanza di comunicazioni basate su standard per l’integrazione dei dati tra sistemi differenti. Tuttavia, spiega Buratti, il maggior utilizzo del protocollo OPC-UA sta rendendo queste attività più semplici.

“I nostri sistemi integrano driver proprietari per le varie piattaforme di automazione. Gli standard non sono ancora molto diffusi, ma si sta andando verso OPC-UA , che ormai sta diventando uno standard a livello globale, soprattutto per i dispositivi che hanno schede embedded, che fino ad oggi non avevano protocolli standard e spesso ci obbligavano a sviluppare protocolli di comunicazione ad hoc per quel particolare sistema. La diffusione di uno standard ci semplifica notevolmente la vita e aumenta la sicurezza del sistema”.

La soluzione LIS di OCME  è in grado anche di interagire anche con sistemi di livello superiore: tra le varie funzionalità del LIS c’è, infatti, quello di inviare dati, fondamentale per la riconfigurazione della linea e la gestione della tracciabilità del prodotto.

Una strategia che, anche nel caso di OCME, non è rivolta soltanto internamente ma è pensata per fornire dei servizi anche al di fuori dell’azienda. “Il nostro sistema di controllo funge anche da gateway che poi permette di spostare questi dati sui server esterni. Anche noi offriamo una piattaforma, RDM, che replica quelle funzionalità di analisi a livello di cloud, con il vantaggio di permettere l’integrazione di dati provenienti da più stabilimenti e linee”.

Per proteggere i dati, l’azienda ha realizzato linee interne e router di sicurezza su ogni macchinario, in modo da effettuare una segregazione e un box che si interfaccia con un PC e che funge da interfaccia con il mondo esterno, tramite VPN protetta e con protocolli crittografati e un sistema di autenticazioni.

Perché l’utilizzo dei dati è un investimento necessario

L’utilizzo dei dati nella manifattura è una realtà ormai consolidata. Non si tratta più di un’opzione, ma per molti settori è semplicemente una tecnologia che non si può non adottare. Tra i tanti vantaggi dell’utilizzo dei dati nel packaging, secondo tutti gli ospiti intervenuti al workshop, c’è quello di avere un tempo per il ritorno dell’investimento notevolmente inferiore rispetto ad altre tecnologie.

“Il tempo per ottenere il ritorno dell’investimento con queste tecnologie dipende anche dall’entità del business: ci sono settori in cui il controllo del prodotto è obbligatorio, quindi il ROI è quasi immediato, ma anche per gli altri settori i vantaggi in termini di maggiore efficienza degli impianti e la riduzione delle lamentele legate a prodotti di scarsa qualità da parte dei clienti, rendono il ROI molto più breve di quanto i clienti pensano”, commenta Casadio.

Della stessa opinione Martina Stefanon, che spiega i vantaggi anche per i clienti al di fuori del packaging: “Spesso è difficile quantificare il ritorno dell’investimento per queste tecnologie, ma se pensiamo alla perdita conseguente il fermo di un macchinario o un malfunzionamento, il ROI è quasi immediato”.

Non si tratta soltanto di diminuire e prevenire gli episodi di malfunzionamento: l’utilizzo dei dati, infatti, contribuisce a migliorare l’immagine dell’azienda sul mercato, come spiega Emilio Chiesi, General Manager di Parmacontrols, azienda specializzata in sistemi di controllo per i settori alimentare, conserviero, dell’imbottigliamento, farmaceutico e chimico, per i settori di produzione industriale degli imballaggi in metallo, vetro, plastica e relative chiusure.

“Trent’anni fa nessuno nel settore alimentare voleva utilizzare i sistemi di controllo, per via di quella piccola percentuale di falsi scarti che si può creare. Oggi, con la globalizzazione le aziende hanno capito l’enormità del danno che può arrecare all’azienda l’immissione sul mercato di un prodotto non buono o contenente un corpo estraneo e quindi hanno capito il valore dell’utilizzo dei dati nei sistemi di controllo e di scarto”, commenta.

Anche la sola esperienza negativa di un consumatore, spiega Chiesi, può creare nel mercato una macchia nera all’azienda. “L’utilizzo dei sistemi di controllo per sorvegliare la qualità dei prodotti immessi sul mercato prevenisce questo genere di problemi e genera valore per l’azienda”, aggiunge.

L’aumento di produttività che viene generato complessivamente in tutti questi ambiti dall’utilizzo dei dati, sottolinea il General Manager di Parmacontrols, assicura un payback nel medio e lungo periodo che l’azienda non avrebbe potuto avere altrimenti.

Investire nei dati è quindi una scelta strategica e conveniente per le aziende. Tuttavia, per valutare se sia una scelta strategica per il proprio business serve una visione di lungo termine sugli investimenti, spiega Casadio:”Questo tipo di investimenti va fatto pensando al medio e lungo periodo. Occorre avere capacità di guardare avanti nel futuro”.

Una visione che, come ha rilevato una ricerca dell’Osservatorio Innovazione Digitale nelle PMI del Politecnico di Milano, manca ancora a molte aziende: soltanto il 14% del campione analizzato dall’Osservatorio ha dichiarato, infatti, di avere un approccio strategico negli investimenti in digitale. Oltre alle difficoltà descritte dagli ospiti nella gestione dei dati, le aziende dovranno quindi prima di tutto confrontarsi sui limiti delle strategie da loro spesso adottate e, come suggerisce Stefanon, realizzare un cambiamento di mindset.

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Michelle Crisantemi

Giornalista bilingue laureata presso la Kingston University di Londra. Da sempre appassionata di politica internazionale, ho vissuto, lavorato e studiato in Spagna, Regno Unito e Belgio, dove ho avuto diverse esperienze nella gestione di redazioni multimediali e nella correzione di contenuti per il Web. Nel 2018 ho lavorato come addetta stampa presso il Parlamento europeo, occupandomi di diritti umani e affari esteri. Rientrata in Italia nel 2019, ora scrivo prevalentemente di tecnologia e innovazione.

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