Come gestire i macchinari industriali con una piattaforma all-in-one IIoT e Cloud

La trasformazione digitale che caratterizza il settore industriale italiano consente già alle aziende di toccare con mano i vantaggi di mercato (e finanziari) derivanti dalle soluzioni Industria 4.0. Sostenuta dagli incentivi previsti dal PNRR, e in particolare dal piano Transizione 4.0, la digitalizzazione dei processi produttivi contribuisce in modo determinante alla pianificazione industriale, mettendo a disposizione piattaforme e sistemi per il monitoraggio dell’intero ciclo di vita dei prodotti: ciò avviene con la raccolta di dati storici e in tempo reale per l’analisi e il miglioramento di aspetti cruciali, quali l’approvvigionamento delle materie prime, la manutenzione e la progettazione. Ne conseguono una riduzione dei costi e un’ottimizzazione delle risorse, oltre a una riduzione dell’impatto energetico e ambientale che sta alla base dell’economia circolare, che è a sua volta il requisito fondamentale per la trasformazione ecologica della quinta rivoluzione industriale.

IIoT e Cloud, strumenti chiave nel settore industriale

La scelta e le modalità di implementazione di soluzioni per la digitalizzazione richiedono un’integrazione nella pianificazione di business sulla base di una visione strategica in modo da garantire un reale efficientamento delle realtà produttive, in un’ottica che non solo risponda alle tendenze attuali del mercato, ma che possa anticiparne le evoluzioni. Un esempio concreto di soluzioni in grado di promuovere un efficientamento sostenibile viene dal Cloud, in quanto consente l’implementazione di un portale di servizi dedicato, come la piattaforma IIoT IXON Cloud: grazie all’integrazione di Operational Technology (OT) e Information Technology (IT), la piattaforma cloud-based favorisce l’acquisizione e l’accessibilità dei dati delle macchine in quantità e a velocità senza precedenti. Questo aspetto ha un impatto cruciale in particolare per i costruttori di macchine industriali, che possono così migliorare la loro capacità di offrire servizi sempre più proattivi e performanti ai loro clienti.

La piattaforma IIoT IXON Cloud, con configurazione rapida plug & play senza scrittura di codice consente la raccolta e l’archiviazione dei dati della macchina in uno spazio Cloud sicuro e con monitoraggio 24/7, garantendo la possibilità di eseguire report e ottenere importanti informazioni riguardo a indicatori chiave come lo stato della macchina, eventuali colli di bottiglia o cause di errori. Il costruttore può quindi creare vere e proprie strategie dei dati, scegliendo i parametri e le modalità di visualizzazione. I dati della macchina possono fornire ai costruttori feedback preziosi per incrementare ulteriormente il livello di innovazione nel design di macchina, mostrando agli ingegneri le aree di miglioramento in modo preciso. La piattaforma IXON Cloud è inoltre uno strumento altamente collaborativo: il costruttore può monitorare gli interventi e condividere le informazioni con i propri clienti in modo rapido e accurato grazie a una gestione avanzata degli utenti.

Il requisito fondamentale di una piattaforma per l’Industrial IoT è costituito in primis da un accesso remoto industriale sicuro e affidabile. IXON Cloud fornisce una soluzione completa, dall’edge gateway al Cloud: grazie al dispositivo installato a bordo macchina, dotato di un firewall integrato per la protezione e la sicurezza di quest’ultima, il PLC viene collegato a uno spazio Cloud di proprietà di IXON (70 server presenti al mondo e clienti attivi in oltre 100 paesi), costantemente aggiornato e monitorato 24/7).

La soluzione IXON è concepita per soddisfare i 5 requisiti fondamentali di un servizio per l’accesso remoto industriale:

  1. la semplicità di utilizzo, con una configurazione rapida e un’interfaccia intuitiva per ottimizzare il tempo degli utenti e agevolarne l’operatività;
  2. l’accessibilità multi dispositivo rende possibile un supporto completo da qualsiasi luogo e in qualsiasi momento, tramite l’accesso remoto istantaneo da desktop, smartphone e tablet;
  3. la possibilità di accesso da remoto è possibile grazie a diversi tipi di connessione (non solo VPN) per collegarsi a PLC, HMI, IP-camera o server http locali, per avere un pieno controllo delle macchine e un migliore accesso ai dati da remoto;
  4. scalabilità: la soluzione di IXON Cloud è concepita e sviluppata per essere ulteriormente espansa in modo da adattarsi alle strategie di manutenzione implementate nel tempo dal singolo costruttore. Offre funzionalità che permettono la raccolta dei dati, l’impostazione di allarmi e attività di analisi; la piattaforma è web-based e aperta, consentendo quindi l’integrazione con strumenti di terze parti (MES, ERP, PLM) e la flessibilità necessaria per eventuali esigenze future;
  5. massima sicurezza, grazie a crittografia forte, gestione sicura delle password, controllo avanzato dell’accesso degli utenti, conformità alle norme IEC 62443 e certificazione ISO 27001.

La scelta di una soluzione completa come quella di IXON Cloud fornisce ai costruttori di macchine tutti i vantaggi di un partner IIoT unico con competenze consolidate e verticali nel campo dell’innovazione tecnologica: dallo sviluppo, all’aggiornamento e alla manutenzione finalizzati alla garanzia dei più elevati standard di efficienza e sicurezza. Ciò riguarda sia la fornitura dell’edge gateway installato a bordo macchina, sia la manutenzione e l’aggiornamento continuo dello spazio di archiviazione dei dati (Cloud proprietario) e della piattaforma (IIoT) per l’analisi e la condivisione dei dati.

Ixon Cloud IIOT

Applicazioni e vantaggi per i costruttori di macchine

Una volta individuate le soluzioni e pianificata l’implementazione, quali sono le opzioni per massimizzare i vantaggi della piattaforma IIoT e offrire servizi proattivi, creando nuovi modelli di business?

1) Assistenza remota e manutenzione

I fermi macchina e la manutenzione non pianificata sono un onere considerevole per il costruttore durante il periodo di garanzia della macchina. Fornendo assistenza remota e garantendo attività di manutenzione in tempi rapidi si ottengono:

  • una riduzione degli interventi in loco fino al 60% e conseguente riduzione dei costi
  • una risoluzione rapida dei problemi e relativa fidelizzazione del cliente
  • un’ottimizzazione del tempo a disposizione dello staff tecnico e dei programmatori PLC, che potranno dedicare maggior tempo allo sviluppo di nuovi progetti

L’impossibilità di garantire il tempo di disponibilità della macchina specificato nell’accordo sul livello di servizio può rendere estremamente costosa l’assistenza tardiva, causa di elevate sanzioni finanziarie. Ecco perché una rapida risoluzione dei problemi è importante, anche oltre il periodo di garanzia.

L’utilizzo dell’accesso remoto consente inoltre di ridurre la pressione sullo staff tecnico del costruttore in diversi modi:

  • preparazione delle visite di manutenzione: consultando il log del PLC da remoto, è possibile individuare i componenti di riserva da predisporre;
  • supporto agli operatori da remoto: utilizzo della realtà aumentata in combinazione con l’accesso remoto per aiutare gli operatori di macchina sul posto a risolvere rapidamente i problemi;
  • nuove opportunità di business: l’accesso remoto apre le porte a nuovi modelli di business, come l’ottimizzazione dell’assistenza sul campo e il rispetto degli accordi sul livello di servizio.

2) Aumento del tempo di disponibilità della macchina

La garanzia del tempo di disponibilità della macchina è un aspetto cruciale per i costruttori di macchine, soprattutto se specificato nell’accordo sul livello di servizio. Grazie a informazioni sulle cause del fermo macchina (errore di un operatore o componenti usurati) è possibile offrire un servizio proattivo ai propri clienti ed evitare al tempo stesso responsabilità non imputabili al costruttore, visualizzando in modo chiaro e trasparente le cause di prestazioni non ottimali grazie a dashboard personalizzate:

  • Stato della macchina
  • Velocità di produzione
  • Overall Equipment Effectiveness (OEE)

L’accesso remoto consente di fornire un’assistenza immediata e una rapida risoluzione dei problemi per garantire un tempo di disponibilità della macchina più elevato. In caso di errori da parte di un operatore, il costruttore può assumere un ruolo consultivo e fare formazione per un utilizzo più efficiente delle macchine. Il costruttore ha inoltre la possibilità di intraprendere il passo successivo verso una manutenzione proattiva e preventiva, monitorando le condizioni dei macchinari, identificando pattern di funzionamento e impostando allarmi e notifiche per una tempestiva segnalazione, prima ancora che il cliente si accorga delle criticità.

3) Monitoraggio delle condizioni

I componenti industriali standard come motori, valvole pneumatiche o nastri trasportatori devono essere sostituiti una volta raggiunto il massimo utilizzo. Tuttavia la sostituzione prematura di un componente può condurre a fermi macchina eccessivi e a un utilizzo superfluo di parti di ricambio. Al contrario, una sostituzione tardiva potrebbe causare un guasto della macchina. Grazie al monitoraggio delle condizioni (condition monitoring) è possibile raccogliere e analizzare dati relativi ai componenti critici e fornire informazioni accurate sulla manutenzione della macchina come parte di un contratto di assistenza. In questo è possibile sostituire i componenti al momento più opportuno, aumentando il guadagno e la soddisfazione del cliente.

I valori di parametri base come la corrente utilizzata, le ore di esercizio, il numero di rotazioni o di cicli consente di stabilire se un asset è prossimo al guasto.

Connettendo le macchine al cloud e registrando i parametri del PLC è possibile avviare un monitoraggio da remoto in base alle condizioni delle macchine ottenendo:

  • una riduzione del rischio di guasti critici della macchina
  • l’eliminazione di fermi macchina lunghi e onerosi
  • La riduzione dei costi su sostituzioni non necessarie

In questo modo il monitoraggio delle condizioni della macchina può essere offerto come servizio, includendo la fornitura proattiva dei componenti di riserva come parte del pacchetto di assistenza.

4) Gestione degli allarmi

Una gestione inefficace degli allarmi e delle notifiche sui malfunzionamenti della macchina si traduce in notevoli perdite. Una gestione degli allarmi web-based combinata alle informazioni sui dati e all’accesso remoto consente ai tecnici di risolvere i problemi più rapidamente. La gestione di un allarme parte normalmente da una segnalazione sul pannello HMI. Tuttavia per alcune macchine questi allarmi sono inaccessibili: macchine isolate senza un sistema SCADA o MED, macchine senza operatore o macchine con funzionamento non allacciato alla rete. Il costruttore viene quindi a conoscenza dell’allarme solo su segnalazione del cliente, quando il guasto si è già verificato.

Per effettuare azioni preventive, è necessario un sistema di allarmi web-based che aiuti i costruttori di macchine o gli utenti finali ad agire su qualsiasi tipo di allarme, dal semplice avvertimento all’emergenza critica. La funzionalità di allarme di IXON Cloud fornisce notifiche a qualsiasi ricevente ovunque nel mondo, prevenendo e riducendo al minimo l’impatto del guasto della macchina. Inoltre, la condivisione con i clienti di informazioni sulle cause dei guasti della macchina consente loro di acquisire un vantaggio competitivo e costituisce un importante elemento di fidelizzazione verso il costruttore.

5) Manutenzione predittiva

La pianificazione di una strategia sull’utilizzo dei dati delle macchine sta alla base delle attività di manutenzione predittiva. Prima di iniziare con la manutenzione predittiva, il costruttore di macchine deve essere in grado di raccogliere dati dal PLC e dati periferici per un lungo periodo di tempo, includendo ed escludendo diverse variabili. Nel caso specifico di IXON Cloud, i dati storici dalle macchine possono essere registrati, visualizzati e analizzati sulla piattaforma senza alcuna necessità di codice. La manutenzione predittiva costituisce l’apice del monitoraggio delle condizioni. Per prevedere guasti futuri dei macchinari, è necessario implementare a monte una strategia di monitoraggio delle condizioni, alle quali andranno associati degli allarmi. Successivamente tali allarmi dovranno essere abbinati dovranno essere abbinati al monitoraggio dei dispositivi in tempo reale per pianificare le attività di manutenzione.

I risultati sono tangibili:

  • maggiore tempo di disponibilità della macchina
  • riduzione dei costi
  • offerta di un servizio personalizzato

In una fase più avanzata della manutenzione predittiva è inoltre possibile impostare un’analisi automatizzata e un sistema di apprendimento macchina, attraverso l’elaborazione di soluzioni personalizzate in collaborazione tra il costruttore di macchine e il team di solution engineering di IXON.

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