Algoritmi contro lo spreco di aria compressa

Con l'Intelligenza Artificiale, i ricercatori del Fraunhofer IPA vogliono individuare perdite nelle apparecchiature di aria compressa e porre fine agli sprechi. A tal fine, hanno realizzato questa apparecchiatura dimostrativa. (Fonte: Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez) / I ricercatori del Fraunhofer IPA propongono di utilizzare l'Intelligenza Artificiale per identificare perdite nelle unità di compressori e porre fine agli sprechi. A tal fine, hanno costruito un prototipo dimostrativo. (© Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez)

Un potenziale di risparmio del 30 percento è possibile: la maggior parte degli impianti di aria compressa sono inefficienti. L'aria si perde da innumerevoli perdite; individuarle è difficile. Ricercatori dell'Istituto Fraunhofer per la Tecnologia della Produzione e Automazione IPA vogliono ora intervenire contro lo spreco con l'intelligenza artificiale.

In aziende tedesche sono in funzione circa 60.000 impianti di aria compressa. Insieme consumano ogni anno 16,6 terawattora, equivalenti al sette percento del consumo totale di energia elettrica dell'industria domestica. »I costi per questo potrebbero essere ridotti fino al 30 percento«, afferma il professor Sauer, responsabile del reparto di Produzione efficiente delle risorse presso il Fraunhofer IPA e direttore dell'Istituto per l'efficienza energetica nella produzione (EEP) dell'Università di Stoccarda. Uno dei più grandi potenziali di risparmio deriva principalmente dal fatto che la maggior parte degli impianti di aria compressa funziona finora in modo inefficiente. La ragione: è pieno di perdite.

Fori e pieghe nei tubi o giunti di connessione non sigillati: tutto ciò è difficile da individuare. Spesso non tutti i componenti di un impianto di aria compressa sono facilmente accessibili e le perdite sono così piccole che con l'occhio nudo sono molto difficili o addirittura impossibili da riconoscere. Finora si ricorreva a uno strumento di misurazione ad ultrasuoni, che individua le frequenze non udibili dall'uomo con cui l'aria si perde. La maggior parte delle aziende effettua questa operazione al massimo una volta all'anno, o semplicemente convive con le perdite.

Fori, pieghe e giunti di connessione non sigillati

Con l'intelligenza artificiale, Christian Dierolf e il suo collega Christian Schneider vogliono individuare i punti di perdita negli impianti di aria compressa e porre fine allo spreco. Per farlo, i due ricercatori hanno prima costruito un impianto dimostrativo.

Al suo interno, l'aria compressa fluisce opzionalmente attraverso tubi integri o attraverso quelli con fori appena visibili, pieghe e giunti di connessione non sigillati – le perdite più frequenti negli impianti di aria compressa nell'industria. Qualunque sia il percorso dell'aria compressa, per l'occhio nudo non fa differenza: gli attuatori svolgono il loro lavoro. Tuttavia, il dimostratore misura se l'aria scorre con più o meno pressione attraverso i tubi, determina il flusso, la posizione degli attuatori, lo stato delle valvole e registra segnali ad ultrasuoni.

Dimostratore come base dati

Tutte queste informazioni vengono memorizzate in modo sincronizzato nel cloud. »Il dimostratore crea quindi la base per la nostra ricerca sulla produzione basata sui dati, ad esempio attraverso l'addestramento di algoritmi autoapprendenti«, spiegano i ricercatori. Questi algoritmi saranno successivamente trasferiti alle applicazioni industriali. Qui non solo individueranno e localizzeranno le perdite, ma in futuro anche forniranno direttamente il nome e il numero dell'ordine del componente interessato tramite un'app. Il responsabile dell'impianto di aria compressa non dovrà più cercare a lungo nel catalogo. Invece, potrà procurare facilmente i pezzi di ricambio con pochi clic, riducendo così i tempi di fermo. »Oltre alla classificazione delle perdite, l'identificazione degli attuatori presenti nella rete di aria compressa della macchina con uno sforzo minimo di misurazione è al centro della ricerca«, afferma Dierolf.

Ma tutto ciò, come molte altre idee dei ricercatori, è ancora musica per le orecchie del futuro. Le misure con cui, tra l'altro, si sfruttano già oggi i potenziali di efficienza e si riducono significativamente i costi, saranno illustrate nel seminario »Aria compressa intelligente – identificare i potenziali con i metodi dell'Industria 4.0 e aumentare l'efficienza« il 6 novembre 2019 presso il sito dell'Istituto Fraunhofer IPA a Stoccarda.