Automazione 4.0

Canguri bionici e superconduttori, cattedrali gotiche e città di vetro e  metallo, centri di ricerca avveniristici e politiche industriali di ampio respiro... Alla press conference Festo le strategie di gestione e di mercato di un gruppo vocato alla R&D. Con l’obiettivo di fornire soluzioni customizzate, complete e coerenti, a basso consumo energetico, in grado di garantire aumento della produttività.

Viviamo in un’epoca di cambiamenti radicali che interessano anche, e  direttamente, il mondo produttivo. Le riflessioni e i modelli relativi, in Germania designati con il nome collettivo di Industry 4.0, nascono dal bisogno di prodotti personalizzati nonché di componenti sempre più intelligenti e interconnessi. In Festo tutto questo è inteso in senso “integrale” e marcatamente interdisciplinare: «Industry 4.0 è un progetto complesso, che sviluppiamo insieme a partner del mondo industriale e scientifico - spiega Eberhardt Veit, presidente del CDA - e che comporta l’evoluzione della tecnologia, il modo di concepire il “prodotto” e la customer satisfaction, ma anche la concezione del ruolo dell’uomo in fabbrica e, di conseguenza, gli obiettivi e i modi della formazione professionale».
Sul piano dei prodotti, considera Veit, la piramide dell’automazione si modifica, per effetto della migrazione verso il basso delle funzioni di livello superiore. I componenti così “nobilitati” permetteranno di creare sistemi sempre più intelligenti, cioè capaci di supportare attivamente i vari processi, dall’autonomia energetica fino al condition monitoring.

Più interazione fra uomini e macchine
L’informatica, evidentemente, avrà un ruolo chiave nel creare una produzione super flessibile e totalmente interconnessa, che impiega componenti in grado di creare delle reti proprie e vede la collaborazione sempre più stretta tra uomo e macchina.
«I robot del futuro - afferma il presidente - sapranno interagire con gli addetti ai lavori, evitando collisioni e alleggerendo la fatica quotidiana (tipicamente nel montaggio). In azienda abbiamo già messo a punto alcune soluzioni che precorrono questa evoluzione, come il premiato Bionic Handling Assistant e l’ExoHand, entrambi realizzati dal Bionic Learning Network Festo. Quanto alla nuova organizzazione del lavoro, la nostra Festo Didactic sviluppa e mette a disposizione piattaforme per la didattica e la ricerca, come ad esempio la MPS® Transfer Factory».
Le strutture si adeguano. Nello stabilimento di Ostfildern-Scharnhausen per la produzione di valvole e componenti elettronici, attualmente in fase di costruzione, Festo sta implementando i primi elementi di Industry 4.0 e mettendo in pratica le conoscenze acquisite nei progetti di ricerca.

Superconduttori e batterie
Il cammino di Festo verso la “fabbrica 4.0” è segnato da una serie di Future Concepts che sfociano in sofisticati progetti di ricerca applicata.
Quella sui materiali superconduttivi, per esempio, che a temperature bassissime, sono in grado di “congelare” il campo di un magnete permanente e mantenerlo sospeso, permettendo così di muovere e trasportare oggetti senza attrito, senza contatto e senza dover predisporre sistemi di controllo e regolazione. Le applicazioni non riguardano solo i treni ad alta velocità, a cui corre subito il pensiero, ma ad esempio, per tornare in fabbrica, la movimentazione di merci delicate lungo la catena di lavorazione-confezionamento.
Alquanto diversa ma altrettanto “futurista” l’attività del Centre for Solar Energy and Hydrogen Research del Baden-Württemberg (ZSW): uno dei più importanti istituti di ricerca applicata della Germania, leader nei settori del fotovoltaico, carburanti rinnovabili, batterie e celle combustibili, e analisi dei sistemi energetici. Lo abbiamo visitato durante la scorsa conferenza stampa internazionale di Festo e l’abbiamo trovato interessante per due motivi.

La politica che fa bene all’economia
Il primo motivo è che il ZSW rappresenta un esempio di politica industriale lungimirante, promossa dall’amministrazione pubblica con il concorso delle migliori risorse, private e non.
Ecco, dunque, cosa significa “progettare lo sviluppo dell’economia” e “sistema paese”... In due parole, si possono descrivere così: individuato un pericoloso vuoto di competenze in un settore strategico per la solidità e le prospettive di sviluppo della nazione - in questo caso lo stoccaggio di energia (pile e affini), fino ad ora tutto in mani orientali - il governo tedesco ha creato una struttura dotata delle risorse necessarie a colmare il gap. Il meglio dell’industria ha prestato competenze e componenti, e partecipa allo sviluppo della tecnologia, beneficiando della collaborazione di fior fiore di ricercatori e “portando a casa” i risultati delle ricerche condotte sul campo.
Il secondo motivo di interesse, di ordine tecnologico, riguarda Festo. In collaborazione con Thyssen-Krupp System Engineering, la società tedesca ha sviluppato una serie di componenti elettrici e pneumatici da installare sulle macchine che creano e caricano le batterie dello ZSW, mettendo a punto nuove soluzioni di automazione standardizzate, di alta qualità e particolarmente economiche. In particolare, i componenti Festo (motori passo-passo EMMS-ST, controllori CMMO-ST, attuatori elettrici DNCE e cavi NEBM e NEBU) hanno dimostrato alte prestazioni e grande resistenza all’usura e all’invecchiamento anche in condizioni di bassa umidità, ponendosi così come valida alternativa ai classici e più costosi componenti per clean-room.

Imparare dalla Natura
Ma la star della conferenza di Esslingen è stato senza dubbio il BionicKangaroo, ovvero il robottino a forma di canguro che salta e si gira rispondendo a un segnale del braccio del suo “istruttore” - proprio come la macchina intelligente della fabbrica del futuro, capace di interazione con l’uomo e di movimenti precisi e sofisticati come negli organismi viventi.
Heinrich Frontzek, responsabile Corporate Communication e Future Concepts di Festo, ha raccontato come il team Bionic Learning Network della società tedesca ci abbia lavorato per due anni con l’obiettivo ambizioso di simulare il salto dei canguri veri che, durante il movimento, recuperano e accumulano l’energia necessaria al salto successivo.
Cercando di imitare la Natura, al cangurino bionico sono state assegnate funzioni di Condition Monitoring e una precisa tecnica di controllo, in grado di assicurare la stabilità necessaria per effettuare il salto e l’atterraggio. «La potenza del salto si raggiunge con l’aiuto della pneumatica - ha spiegato Frontzek - mentre nei punti in cui è richiesta la massima precisione di posizionamento abbiamo impiegati motori elettrici, per esempio per regolare la coda e i fianchi».
Festo dimostra così, in un’applicazione insolita ed efficace, come sia possibile combinare tecnologie pneumatiche ed elettriche per ottenere un sistema altamente dinamico.
Altri due fattori hanno concorso al brillante risultato: la messa a punto di due opzioni alternative di alimentazione mobile di energia (una con compressore integrato e l’altra con un dispositivo di stoccaggio mobile ad alta pressione), e il cinematismo ottenuto con elementi sinterizzati a laser, rinforzati in carbonio.
Contenuto, di conseguenza, il peso dell’animale artificiale (solo 7 kg per un’altezza di circa 1 m), che può effettuare salti di 80 cm in lunghezza e 40 in altezza. I comandi gestuali si effettuano tramite un bracciale dotato di sensore di posizione che rileva i movimenti del braccio e trasmette i segnali via Bluetooth all’unità di comando della macchina.

Soluzioni a pacchetti
Con il sostegno di una tecnologia così evoluta, Festo si propone a pieno titolo come problem-solver. «Quando un cliente ci fa una richiesta, attiviamo un efficiente processo di consulenza e progettazione che termina con la messa in opera di un sistema di manipolazione pronto da installare. Forniamo, insomma, soluzioni personalizzate, che sfruttano le competenze interdisciplinari in controllo del moto, robotica, tecnica di comando e software, e vengono ottimizzate sotto il profilo economico e della resa energetica, anche per lotti di un solo pezzo», dichiara Ansgar Kriwet, membro del CdA Festo AG.
«I team di specialisti attingono alla vasta offerta di prodotti Festo, dagli attuatori ai motori, dai controllori di assi al firmware, passando per le unità diagnostiche e operative, azionamenti e controllori a logica programmabile di livello superiore. Grazie a ciò possiamo proporci come fornitore unico, e non di singoli pezzi ma di insiemi coordinati dove “pacchetti di soluzioni”, come la piattaforma di automazione CPX o il sistema Optimised Motion Series di azionamenti, assicurano l’integrazione delle funzioni e la riduzione della complessità». Con, in più, servizi di riparazione e parti di ricambio garantiti da personale qualificato in tutto il mondo. 

Una multinazionale di famiglia Festo è un’azienda familiare indipendente con sede a Esslingen sul Neckar (D), che opera su scala globale. È specializzata in tecnica pneumatica ed elettrica per l’automazione di fabbrica e di processo, conta oltre 300.000 clienti in oltre 200 settori industriali, e commercializza prodotti e servizi in 176 paesi. Nel 2013 ha realizzato un fatturato di circa 2,28 miliardi di euro, con 16.700 collaboratori operativi in 61 consociate. Il 7 % del turnover è investito in R&S e l’1,5% alle attività di formazione e aggiornamento rivolte a collaboratori, clienti, studenti e apprendisti. In Italia opera direttamente con la filiale di Assago, MI.

Viaggio a Esslingen Nell’immaginario collettivo il marchio Festo è ancora spesso associato al mondo della pneumatica e la tredicesima conferenza stampa internazionale organizzata dalla casa madre (25-26 settembre scorso) è stata dunque l’occasione per comunicare quanto l’impresa tedesca sia saldamente attestata su scala globale come fornitore di componenti e sistemi pneumatici ma anche elettrici per l’automazione industriale, con pari impegno in entrambi i campi. Con questa specializzazione serve i costruttori di macchine e impianti di innumerevoli comparti industriali, fra cui l’imballaggio primeggia. Se ne è parlato durante l’evento, degno di nota in tutte le sue tappe. L’arrivo alla sede centrale di Esslingen. Quasi una città, tutta vetro, acciaio e prati verdi, progettata all’insegna della vivibilità e dell’eco-efficienza. Testimonia la visione “umanista” ed ecologista dei proprietari (Festo è un’azienda familiare indipendente), direttamente impegnati nella gestione dell’impresa, nonché l’attenzione ai clienti a cui sono dedicate le varie strutture di R&D, test e progettazione personalizzata. La cura dell’altro. Festo ha messo in campo la disponibilità di un management sensibile e attento, e quel senso dell’ospitalità che suggerisce di alternare momenti di lavoro e occasioni di svago. Hanno facilitato le relazioni fra persone e permesso di “dare un’occhiata” a quel territorio in cui e di cui le aziende vivono (bella la visita alla cattedrale di Ulm; divertente la cena nel “garage” delle auto d’epoca). Pensieri sul futuro. Interessanti, soprattutto, i contenuti e stimoli veicolati in due giorni di lavoro in cui si è voluto presentare non già un nuovo “prodotto” ma una visione e un’interpretazione del futuro dell’automazione industriale. Ad  essa Festo ha asservito un’intensa attività di ricerca che, per l’occasione, ha sfoggiato partnership e risultati di indubbio rilievo, canguro bionico in primis. Utile, al riguardo, il tour guidato nella nuova area dedicata all’Experience Energy Efficiency (inaugurata per l’occasione col taglio del nastro), dove sono messe in mostra le soluzioni più sofisticate e i servizi di cui i clienti possono beneficiare. Ed efficaci le presentazioni, dal palco, fatte dai top manager e dai tre clienti-testimonial (fra cui il gruppo Cama), che hanno hanno aiutato a dare concretezza ai concetti chiave di Industry 4.0, approccio olistico ai problemi, soluzioni complete e customizzate, valore aggiunto in produttività... Sullo sfondo, il 7% annuo di investimenti in R&D.

The Break Through Generation by CAMA Renato Dell’Oro (marketing operativo di Cama SpA, macchine e sistemi ad alta tecnologia per il confezionamento secondario) ha testimoniato dal palco dei relatori come la componentistica Festo abbia contribuito a perfezionare le soluzioni dell’impresa lombarda. Anzitutto con la drastica riduzione degli ingombri (-30%) e la maggiore efficienza energetica delle macchine di nuova generazione, grazie al sistema di valvole Festo CPX/MPA IP65. «Abbiamo integrato gli armadi di comando nel basamento, ridotto cavi e tubi, e facilitato l’accesso per manutenzione», ha spiegato dell’Oro, che mette sul piatto anche la facile e rapida installazione. «Sulla nuova versione della CL 175 per l’imballaggio in scatole di cartone pre-incollate, i tempi di montaggio si sono ridotti del 30%; inoltre disponiamo di ampie funzioni diagnostiche e sistemi evoluti di sicurezza». L’imballaggio rappresenta il principale sbocco dei componenti Festo in area Industry.