Le circa 100 pagine del booklet in cui B&R riassume le Innovations 2024 che ha presentato oggi alla SPS di Norimberga non è solo una raccolta di novità di prodotto di un importante player del mondo della machine automatiom. Il volume di B&R è estremamente interessante perché riassume i trend di un intero settore – quello dell’automazione e della meccatronica – a cui è affidato gran parte del potenziale innovativo necessario a supportare i percorsi delle imprese sulla via della digitalizzazione e della sostenibilità.
“Le novità che presentiamo quest’anno a Norimberga – spiega ai nostri microfoni Carlo Cuppini, Sales Manager della filiale italiana di B&R – mostrano come stiamo adottando un approccio concreto all’innovazione rispondendo, da un lato, a quelle che sono le esigenze che vediamo essere particolarmente rilevanti per i nostri clienti, quindi compattezza, efficientamento, semplicità, ma anche miglior rapporto prezzo/performance. Ma, come sempre, non ci limitiamo a rispondere a queste esigenze perché vogliamo offrire soluzioni di automazione in grado di rispondere a problematiche che i nostri clienti ancora non sanno di avere”.
E ci sono alcune cose che balzano immediatamente all’occhio. La Casa austriaca, parte ormai da anni del gruppo ABB, è infatti sempre impegnata a proporre una visione dell’automazione fortemente “integrata”, dove meccatronica, automazione, sicurezza, robotica e visione parlano un’unica lingua orientata a offrire il massimo delle performance, ma quest’anno punta chiaramente il mirino anche verso altri obiettivi.
Indice degli argomenti
L’apertura
Il primo è quello dell’apertura. Che non è soltanto la classica strategia necessaria a strappare quote di mercato ai competitor, ma un’apertura pensata per soddisfare le concrete esigenze del cliente. “Tutto nasce dopo la pandemia”, dice Cuppini. “Con il chip shortage abbiamo non soltanto ridisegnato alcuni dei nostri prodotti per poterli rendere compatibili con i componenti disponibili sul mercato, ma ci siamo anche resi conto che dovevamo lasciare al cliente la possibilità di guardarsi intorno qualora, per qualsiasi motivo, un nostro componente non fosse più disponibile. Di qui la scelta di inserire il supporto a tutti i principali bus di comunicazione non soltanto nei nostri slave, ma anche lato master”.
Ma l’apertura non si limita solo a questo: l’Automation Runtime, per esempio, si potrà installare su qualsiasi PC industriale che abbia le caratteristiche tecniche minime richieste, rendendo realtà il claim dell’Hardware-independent control.
Terzo step fondamentale è il supporto (ormai avviato da qualche anno) di OPC UA su TSN nei propri controllori. Che non è una semplice chicca tecnologica in più: è una scelta che consente a un PLC di B&R di comunicare in tempo reale anche con PLC di terze parti, per esempio in quegli ambienti multi impianto in cui le stazioni sono governate da sistemi di automazione di vendor diversi. “I tempi e lo standard sono ormai maturi e B&R, che supporta la standardizzazione di TSN per il mondo industriale sin dagli inizi di questo processo, è oggi tra i primi player a integrare la comunicazione real time controller to controller basata su OPC UA nei propri PLC”, rileva Cuppini.
La semplicità d’uso
Il secondo trend è quello della semplificazione sia nell’utilizzo delle tecnologie sia nella programmazione e configurazione delle applicazioni.
In entrambi i casi c’è lo zampino dell’Artificial Intelligence. Per la programmazione, per esempio, arriva il CoPilot: un tool che, attraverso l’integrazione dell’intelligenza artificiale all’ambiente di progettazione Automation Studio, introduce la generazione di codice guidata dall’intelligenza artificiale, ottimizzata specificamente per il testo strutturato IEC 61131-3.
“Il sistema è progettato per integrarsi facilmente con le librerie esistenti di B&R, senza alcuna curva di apprendimento. Il risultato finale: una significativa riduzione della codifica manuale, che consente agli ingegneri di concentrarsi sulla risoluzione di problemi più creativi e sulla prototipazione rapida”, spiega Cuppini.
La semplicità d’uso è un tema ricorrente all’interno delle novità 2024 di B&R che l’azienda ha voluto declinare in differenti funzionalità. Lo scopo è facilitare la parte di scrittura e programmazione delle applicazioni, in modo da consentire ai clienti di sviluppare applicazioni altamente personalizzate e in modo più rapido, grazie all’uso di librerie precompilate, senza dover, ogni volta, partire dal foglio bianco.
Altra novità progettata in quest’ottica è IIoT Connector, un’app che consente una condivisione dei dati facile e configurabile tra macchine e sistemi IT. Si tratta di un software che consente all’utente di scegliere quali dati condividere e con chi. Alcuni dati possono essere utilizzati nei sistemi in loco, come ERP e SCADA, o nelle soluzioni IIoT basate su cloud, per favorire operazioni più efficienti. Altri dati possono essere condivisi con il costruttore della macchina o con B&R stessa per migliorare le macchine e i componenti di automazione soprattutto al fine di ottimizzare il processo di manutenzione .
Anche in questo caso, la semplificazione procede di pari passi con l’apertura: l’app infatti può essere installata su piattaforme di terze parti. “Indipendentemente dall’harware utilizzato, IIoT Connector abilita la connessione a tutta una serie di servizi offerti da B&R all’interno dei PLC, dei Drive o delle architetture meccatroniche che sono servizi che aiutano, ad esempio, a fare manutenzione predittiva o ottimizzazione delle performance dei sistemi di B&R. In più è possibile anche espandere queste funzioni con il proprio know-how o con ulteriori servizi di terze parti che gestiscono il processo”, aggiunge Cuppini.
AI e sistemi di visione
Nell’ottica di semplificazione gioca un ruolo importante l’AI, che B&R ha integrato in diverse novità rivolte sia alla progettazione che alla gestione dell’applicazione.
Lo si vede anche con le novità nel campo dei sistemi di visione, che integrano ora un’avanzata tecnologia basata su intelligenza artificiale che stabilisce nuovi standard nel riconoscimento dei caratteri e nel rilevamento delle anomalie. Le potenti funzioni di Deep Learning vengono eseguite direttamente nella telecamera su uno speciale processore dedicato all’AI con una perdita di potenza minima. Lo strumento è completamente integrato nel flusso di lavoro dell’ambiente di progettazione Automation Studio.
Meccatronica semplificata
L’intelligenza artificiale è declinata da B&R anche nel supporto alla programmazione del layout dei processi, a favore di una maggiore flessibilità e riconfigurazione (semplice e veloce) in base alle esigenze di produzione in tempo reale. Un ulteriore passo verso la manifattura adattiva (Adaptive Manufacturing) che l’azienda compie con novità importanti per quanto riguarda la progettazione dei sistemi a levitazione magnetica di Acopos 6D, con l’introduzione del LaunchPad, che consente di progettare un sistema di trasporto e ottimizzare il flusso di processo senza strumenti software aggiuntivi e senza alcuna programmazione.
“Si tratta di uno strumento che consente di creare il proprio layout dell’Acopos 6D, definire in maniera grafica quanti shuttle devono essere utilizzati, dove sono le stazioni dei processi, la frequenza con cui devono essere visitate”, spiega Cuppini. “Successivamente il sistema indica qual è il ciclo e la prestazione che si riuscirà a fare e mostra le battute che farà la macchina. Se si modifica il layout, inoltre, il sistema riscrive in autonomia le traiettorie e ricalcola il ciclo. Una volta terminato con questi parametri, il tool produce il codice per eseguire l’applicazione, che può essere utilizzato in toto o anche modificato”.
Un ulteriore step nella progettazione e riconfigurazione rapida del layout del processo viene fatto con il nuovo strumento per il design delle piste di AcoposTrak che integra il know-how di Robot Studio (l’ambiente di progettazione e simulazione di ABB) per massimizzare la produttività in tutto il ciclo di vita del sistema AcoposTrak, dalla progettazione concettuale al dimensionamento dell’hardware, dalla modellazione del gemello digitale alla manutenzione efficiente.
Il tool permette agli sviluppatori di configurare il layout dei binari in 3D e mettere a punto i movimenti delle navette e altri parametri prima di esportare rapidamente il progetto in Automation Studio. Il nuovo strumento di progettazione AcoposTrak consente di configurare facilmente il tracciato dei binari attorno a pilastri e altri ostacoli presenti in fabbrica, identificando aree di movimento sicure per merci e personale e ottimizzando il flusso di produzione.
Grazie all’integrazione del know-how di Robot Studio lo strumento è in grado di gestire dinamiche di sistema complesse e di visualizzare progetti concettuali senza la necessità di una programmazione estesa.
L’obiettivo, come abbiamo visto, non è solo quello di semplificare la programmazione ma anche di facilitare il controllo da parte dei costruttori di macchine dello stato dei sistemi AcoposTrak in tempo reale. Ed è qui che i servizi implementati sull’AcopoTrak si innestano con l’IoT Connector e con una piattaforma cloud B&R che consente la manutenzione dell’intero ciclo di vita di AcoposTrak. Si tratta dell’AcoposTrak Monitor, che permette di semplificare la manutenzione ordinaria con la possibilità di identificare i problemi in modo proattivo e implementare interventi predittivi, spesso utilizzando funzionalità di intelligenza artificiale.
Automazione sempre più compatta
Tra i bisogni delle aziende che le novità presentate da B&R vogliono soddisfare vi è quella di soluzioni di automazione che, a fronte di maggiori opportunità in termini di capacità aggiuntive offerte e miglioramento delle prestazioni, risultano anche più compatte. Una compattezza necessaria per consentire ai clienti di portare intelligenza laddove ve ne sia bisogno.
Alla prima necessità rispondono le novità presentate nell’ambito del controllo, come X20 Edge, la gamma dei nuovi processori di B&R che consentono di portare l’intelligenza artificiale direttamente a bordo macchina. Il nuovo portafoglio X20 Edge è dotato di un sistema operativo Linux, che facilita l’utilizzo di linguaggi di programmazione generici come Python e consente ai costruttori di macchine di implementare algoritmi di apprendimento automatico e cicli di ottimizzazione dell’intelligenza artificiale direttamente sull’X20 Edge.
“X20 Edge è una soluzione basata su ARM che risponde alla crescente domanda di applicazioni incentrate sui servizi nell’ambito dell’integrazione dell’Industrial IoT, che va oltre le tradizionali attività di controllo in tempo reale. Grazie a docker e container direttamente sul dispositivo, X20 Edge offre una base semplice e flessibile per la distribuzione di vari servizi”, spiega Cuppini.
Nella stessa direzione è stata introdotta una gamma di moduli I/O compatti ad alta intensità X20 che aiutano i costruttori di macchine a semplificare i processi, ottimizzare i costi, risparmiare spazio e raggiungere nuovi livelli di flessibilità ed efficienza.
Per consentire agli OEM di sviluppare sistemi di automazione che occupino meno spazio all’interno delle linee B&R introduce anche novità dei sistemi di movimentazione a carrelli indipendenti dell’azienda, quindi sia SuperTrak che AcoposTrak, per conferire ai costruttori di macchine una maggiore libertà nella progettazione dei binari.
SuperTrak, il primo sistema di movimentazione a carrelli indipendenti presentato da B&R, continua ad aggiornarsi con l’aggiunta del nuovo segmento curvo a 90°, che offre ai costruttori di macchine e agli operatori una libertà ancora maggiore nella progettazione dei binari con layout quadrati e rettangolari, consentendo di inserire un maggior numero di stazioni all’interno del binario, anziché all’esterno.
Maggiore libertà anche nella progettazione dei binari con AcoposTrak con il nuovo segmento curvo a 180° che consente una notevole riduzione dei moduli che i costruttori di macchine devono utilizzare (e quindi dei costi associati) senza rinunce sul fronte delle performance.
Focus sulle performance
Uno dei focus su cui si è concentrata l’azienda nelle novità per il suo 2024 è l’ampliamento dell’offerta esistente con estensioni di gamma o nuove famiglie di prodotti orientate alla massimizzazione delle performance. È questo il caso dei nuovi PC Industriali, PC 3200 e PC 4100 (di fascia alta).
“La serie 3200 di PC di automazione e Panel PC compie un importante passo avanti in termini di prestazioni e scalabilità del processore. Con lo stesso fattore di forma della serie 3100, consente una facile transizione alla nuova generazione dei PC industriali”, spiega Cuppini.
I PC della serie 3200 sono basati sulla 13a generazione di processori Core i di Intel (nome in codice “raptor lake”) e offrono una potenza di calcolo scalabile fino a Core i che può essere combinata con un massimo di 64 GB di DRAM. Grazie all’integrazione del Trusted Platform Module 2.0, Automation PC 3200 e Panel PC 3200 (APC3200/PPC3200) offrono funzionalità di cybersecurity all’avanguardia. Tutte le varianti sono prive di ventole e parti rotanti, per garantire un funzionamento affidabile e a bassa manutenzione in ambienti industriali. Grazie alle numerose opzioni di interfaccia, tra cui bus di campo, Ethernet e M.2, gli APC3200 e PPC3200 possono essere configurati individualmente in base alle esigenze del cliente.
I PC della serie 4100 offrono prestazioni scalabili con processori da classe Celeron a Xeon. Quattro diversi fattori di forma e opzioni di montaggio migliorate assicurano l’adattamento migliore per ogni applicazione, risparmiando spazio nell’armadio, cablaggio e costi hardware. Nel complesso, l’APC4100 dà un forte contributo alla progettazione di macchine sostenibili e a bassa manutenzione.
Nell’ambito del sostegno alla transizione sostenibile della manifattura si inseriscono altre due importanti novità in ambito meccatronico, con il nuovo motore Acoposmotor Compact Size 3, che consente di ottenere una maggiore coppia in uscita da un alloggiamento compatto per un’elevata produttività e un risparmio di spazio. L’alta efficienza energetica che consente questo motore lo rende adatto per ridurre il consumo (e quindi anche i costi) delle applicazioni.
Importanti novità anche per gli azionamenti X20, ora disponibili anche per i motori brushless DC, oltre che per gli stepper. “Una seconda novità che abbiamo voluto introdurre in questa gamma di azionamenti si muove sempre lungo la direttiva del risparmio energetico: questi azionamenti sono infatti progettati per per controllare motori da pochi watt a 1 kW”, spiega Cuppini.
Utilizzando la tecnologia a bassa tensione da 48 V, gli azionamenti X20 consentono il controllo di motori passo-passo e brushless DC fino a 1 kW nel familiare fattore di forma della famiglia di I/O basati su slice X20. La nuova serie di azionamenti offre una maggiore scalabilità e flessibilità in un design compatto, con la possibilità di controllare due assi di movimento in una larghezza di soli 27,5 mm. Una varietà di opzioni di encoder, compreso il funzionamento senza encoder, soddisfa le diverse esigenze applicative.
“Ultima novità che possiamo far rientrare in questo trend proviene da un nostro brevetto e riguarda l‘integrazione dell’endcoder EnDat 3 direttamente su servoazionamenti e motori B&R e Acopos P3“, spiega Cuppini. “Mentre le attuali connessioni motore a cavo singolo si basano su un cavo a 6 fili per la comunicazione con l’encoder, EnDat 3 funziona con un cavo a 2 fili. Questo riduce drasticamente il peso del cavo e il raggio di curvatura, consentendo di realizzare macchine più compatte. Il nostro brevetto consente una seconda connessione EnDat 3 sul motore per collegare in cascata un secondo encoder. Ciò consente di risparmiare sui costi di cablaggio e di ridurre l’ingombro della macchina nelle applicazioni con encoder doppio e con encoder esterno. In queste applicazioni, un secondo encoder sul lato del carico contribuisce a garantire la sicurezza meccanica e a migliorare l’accuratezza del posizionamento e la sincronizzazione macchina-macchina”.
Verso un’automazione sempre più integrata
Tra i tanti trend trasversali alle novità presentate da B&R per il 2024 vi è quello dell’integrazione (su cui l’azienda punta da tempo) che lega diverse componenti di automazione (automazione, visione, robotica, safety) presenti nell’offerta dell’azienda per creare sistemi di automazione completi in grado di abilitare una manifattura più adattiva.
Un esempio di come l’azienda declina questo principio all’interno della sua offerta viene dagli sforzi fatti in ambito della Machine-Centric Robotics (MCR), che riduce il time-to-market delle soluzioni di produzione adattiva basate su un’interazione strettamente sincronizzata tra robot e sistemi di binari. La MCR, inoltre, facilita l’adattamento e la riconfigurazione di queste soluzioni, con meno codice, una programmazione più intuitiva e la visualizzazione in tempo reale dell’intera macchina direttamente nell’ambiente di sviluppo, anche per robot di terze parti.
“Quando lo sviluppatore crea un’applicazione, Automation Studio Scene Viewer genera automaticamente una vista dell’intera macchina, mostrando le interazioni tra i robot, i carrelli del sistema di trasporto e i prodotti movimentati, il tutto in relazione a un sistema di coordinate globali (GCS). Per l’utente è semplice configurare le lavorazioni che il robot deve fare su ogni singolo prodotto/carrello. Il resto delle configurazioni legate all’identificazione della posizione globale della navetta all’interno della macchina è gestito automaticamente da MCR, semplificando il lavoro dei progettisti”, spiega Cuppini.
