Fraunhofer IPA mostra il valore aggiunto delle componenti di produzione connesse

L'ambiente di prova per la ricerca industriale, che di solito si trova nel Centro Applicazioni Industria 4.0 a Stoccarda, sarà mostrato in parte a AUTOMATICA. (Fonte: Fraunhofer IPA, foto: Rainer Bez)

Con un nuovo software, è possibile automatizzare una vasta gamma di processi di montaggio controllati dalla forza. (Fonte: Fraunhofer IPA, foto: Rainer Bez)

Anche con l'aiuto di sensori esterni collegati al cloud, i veicoli di trasporto senza conducente possono essere localizzati con estrema precisione. (Fonte: Fraunhofer IPA, foto: Rainer Bez) / I veicoli a guida automatica possono essere localizzati con alta precisione con l'ausilio di sensori esterni collegati al cloud. (Fonte: Fraunhofer IPA, foto: Rainer Bez)

Un'analisi ergonomica del posto di lavoro porta a concetti che possono alleggerire il carico sulle persone durante il lavoro. (Fonte: Fraunhofer IPA, foto: Rainer Bez)

- Presentazione di 13 esposizioni in quattro stand fieristici in tre padiglioni
- Piattaforma IT al centro dell'attenzione per l'elaborazione di dati di produzione in tempo reale
- Postazione di lavoro, automazione e infrastruttura IT costituiscono il quadro tematico
- Presentazione di »Lab Flexible Blechfertigung« nell'ambito della cooperazione TRUMPF

In linea con le attuali esigenze dell'era digitale della produzione, gli scienziati di Stoccarda mostreranno alla AUTOMATICA di Monaco dal 21 al 24 giugno 2016 un'interazione intelligente tra diverse esposizioni nei settori dell'uomo sul posto di lavoro, prodotto e automazione, oltre a infrastruttura IT e networking, dimostrando così il valore aggiunto di una produzione orientata secondo Industria 4.0.

Allo stand del Fraunhofer IPA, i quattro pilastri di Industria 4.0 saranno sperimentabili in modo vario nel contesto complessivo di una produzione digitalizzata: sistemi ciberfisici di vario tipo, una piattaforma partecipativa, l'Internet delle cose e dei servizi, e un portale con interfacce uomo-macchina intuitive per interagire con il sistema di produzione. I visitatori potranno comprendere, grazie a diversi espositori che interagiscono intelligentemente con il cloud, quali soluzioni offre l'istituto di ricerca per varie fasi della catena del valore. Queste vanno dalla singolarizzazione, alla montaggio (parzialmente) automatizzato e al trasporto del pezzo, fino alla connessione del pezzo stesso all'infrastruttura IT. I servizi sono rilevanti sia per gli utenti e decisori delle aziende manifatturiere, sia per i loro equipaggiamenti: per la pianificazione, l'operatività e l'ottimizzazione delle produzioni, così come per lo sviluppo di componenti industriali innovativi, macchinari e impianti.

Più in evidenza: piattaforma »Virtual Fort Knox«

Dal 2012, il Fraunhofer IPA collabora con aziende del Mittelstand a »Virtual Fort Knox«, una piattaforma aperta per le aziende manifatturiere. Sotto il motto »Manufacturing-IT-as-a-service«, i dati di produzione possono essere resi disponibili tramite diverse applicazioni (servizi) per qualsiasi dispositivo finale. Lo scopo dichiarato, spiega Joachim Seidelmann, responsabile DigiTools del Fraunhofer IPA, è: »Da un lato, vogliamo implementare concetti di Industria 4.0 che consentano agli utenti di aumentare l'efficienza della produzione. Dall'altro, vogliamo rispondere, insieme ai nostri clienti industriali, alla domanda: quali soluzioni digitali si possono integrare in modo sensato nel mio prodotto o nella mia produzione per sviluppare nuovi modelli di business?«

All'automatica, »Virtual Fort Knox« avrà un ruolo centrale: diversi dimostratori saranno collegati tramite la piattaforma. Come nella produzione reale, vari dati di stato e di processo saranno trasmessi in tempo reale al sistema e potranno essere elaborati direttamente. Vantaggio principale, soprattutto per le piccole e medie imprese: l'utente potrà accedere alle informazioni delle applicazioni tramite un mezzo di uscita a sua scelta. Si elimina così la necessità di procurarsi e mantenere un ambiente IT adeguato. Inoltre, l'utente potrà fatturare in modo correlato al software e hardware utilizzato, evitando costi fissi.

Robotica beneficia ampiamente del cloud

Requisito tecnico per ambienti Industria 4.0 è che tutte le risorse operative, dotate di sensori e controlli, siano collegate come sistemi ciberfisici (CPS). Un esempio tipico di CPS sono i sistemi robotici, come il dimostratore IPA presentato allo stand, per »Afferrare nella scatola«. Il software neutro bp3™ permette al robot di localizzare rapidamente e con affidabilità gli oggetti e di pianificare le traiettorie per vari pezzi. Un altro esposizione mostra i vantaggi di un pacchetto software, utilizzabile per quasi tutti i tipi e modelli di robot, per diverse operazioni di montaggio. Con questo, compiti complessi precedentemente eseguiti manualmente, come il montaggio di quadri elettrici, possono essere istruiti in modo intuitivo anche da non esperti, favorendo un'automazione economica.

Entrambe le soluzioni software, grazie al collegamento all'architettura cloud, ampliano il loro potenziale: l'avvio e la manutenzione del sistema robotico sono più efficienti grazie a un database centrale, ad esempio di pezzi o moduli di programma pronti all'uso, chiamati »skills«. I componenti sono più facilmente sostituibili e tutti i processi sono centralmente monitorabili e controllabili. In questo modo, i sistemi robotici diventano più flessibili e la loro riconfigurazione per nuove varianti è rapida. Attraverso vari servizi, nuove funzioni software sono rese disponibili nel cloud. Allo stesso modo, processi ottimizzati localmente possono essere reinviati nel cloud, permettendo a tutte le unità robot collegate di beneficiare di modifiche di programma una tantum.

Per soluzioni di trasporto flessibili, gli esperti IPA hanno sviluppato »Cloud Navigation«. Il valore informativo viene mostrato in modo esemplare da due sistemi mobili autonomi sullo stand. Poiché i due veicoli di trasporto senza conducente (FTF), o nel contesto industriale, una flotta di FTF, condividono i dati raccolti localmente, tutta la flotta beneficia di una localizzazione più precisa e di una pianificazione più efficiente delle traiettorie. I singoli FTF possono agire come »lean client«, richiedendo meno hardware e mantenendo comunque un alto livello di intelligenza di navigazione, grazie all'outsourcing di algoritmi di navigazione intensivi nel calcolo ai server cloud. È anche possibile integrare sensori esterni, ad esempio dall'ambiente di produzione, e offrire funzionalità di navigazione come servizio.

Controllo e ottimizzazione dei processi

Un altro elemento centrale di Industria 4.0 è il monitoraggio continuo di tutte le fasi del processo. Questo viene realizzato dal »Sistema intelligente di ottimizzazione« sviluppato dal Fraunhofer IPA, che può essere utilizzato senza conoscenze IT approfondite. Il sistema mobile raccoglie in tempo reale dati su pezzi e processi tramite telecamere intelligenti, installate ad esempio in ogni stazione di produzione, e li analizza automaticamente. Riconosce non solo deviazioni di processo e le loro cause, ma evidenzia anche eventuali perdite o strozzature. Le aziende hanno potuto aumentare la loro efficienza di oltre il 10% grazie a »Sistema intelligente di ottimizzazione«. Per il monitoraggio dei processi, ogni singolo pezzo può contribuire: ciò è reso possibile dal »smartWT«, un portapezzo intelligente che, grazie a sensori integrati, può raccogliere continuamente dati logistici e di processo rilevanti per la qualità e trasmetterli senza fili al cloud. L'utente ha sempre accesso ai dati aggiornati e può intervenire se necessario. In questo modo, la qualità e il rendimento della produzione possono essere migliorati.

Per quanto riguarda l'infrastruttura IT, il Fraunhofer IPA offre alle aziende una soluzione su misura: con il software »Sense&Act«, possono creare regole personalizzate per la connessione della produzione. Modifiche, estensioni e nuove interfacce IT possono essere realizzate con poco sforzo. Il software monitora la produzione tramite dati sensoriali, ad esempio per il rilevamento di guasti agli impianti, e attiva azioni definite in determinati eventi. Queste possono essere notifiche all'utente o azioni di un sistema robotico. Attraverso un'interfaccia utente intuitiva, le regole per sensori e attuatori possono essere create rapidamente e condivise a livello aziendale per una valutazione.

Alleviare le persone e analizzare i dati in modo utile

Anche negli ambienti Industria 4.0, il coinvolgimento stretto dell'uomo e delle sue capacità rappresenta un valore aggiunto centrale. Come si riesce a farlo anche con compiti fisicamente impegnativi e in considerazione dell'invecchiamento demografico, lo dimostra il esoscheletro di lavoro, che supporta per la prima volta l'operatore durante attività sopra la testa. La postazione di montaggio è collegata all'infrastruttura IT e si adatta automaticamente alle dimensioni corporee dell'operatore e al processo di montaggio attuale. In questo modo, si riducono i tempi di setup e si allevia l'operatore. Un'analisi della postazione di lavoro sviluppata dal Fraunhofer IPA quantifica anche l'efficacia della soluzione in termini di sollievo per i dipendenti e di ottimizzazione dei processi produttivi.

Tutte le esposizioni nell'ambiente Industria 4.0 condividono l'obiettivo di raccogliere costantemente dati secondo il principio »Smart Data«, utili per ottimizzare la produzione. Al stand, i visitatori potranno vedere come gli esperti IPA visualizzano e analizzano in modo esemplare i dati sensoriali e di stato raccolti da un'esposizione. Le intuizioni derivanti da analisi intelligenti dei dati costituiscono anche punti di partenza per nuovi modelli di business, come intervalli di servizio personalizzati per i clienti o adattamenti dell'offerta alle esigenze dei clienti, basati sui dati di utilizzo.

Ricerca di base su Industria 4.0 con TRUMPF

Il fatto che la teoria da sola non sia sufficiente è dimostrato dall'iniziativa di cooperazione con l'azienda TRUMPF: nell'estate 2015, l'azienda di Ditzingen, leader mondiale nella lavorazione flessibile di lamiera e nei laser industriali, ha avviato una cooperazione strategica quinquennale con il Fraunhofer IPA. Lo scopo di questa collaborazione è radicare le conoscenze attuali sulla Industria 4.0 nella lavorazione della lamiera. Nel cosiddetto »Lab Flexible Blechfertigung«, i dipendenti di TRUMPF e del Fraunhofer IPA lavorano insieme per sviluppare soluzioni innovative per le tecnologie di produzione del futuro. Nei primi progetti pilota, si affrontano i settori »Logistica interna«, »Macchina orientata ai servizi« e »Produzione auto-regolante«. Nel corso della collaborazione, i contenuti si evolveranno, portando regolarmente a nuovi temi di progetto.

Ulrich Schneider, responsabile del progetto Fraunhofer IPA, parlerà della collaborazione congiunta durante l'AUTOMATICA il 24 giugno alle ore 11:00. Con il titolo »Pensare nei modelli di business, agire nelle collaborazioni – collaborazione con TRUMPF come esempio pratico del centro applicazioni Industria 4.0«, presenterà insieme al dott. Martin Landherr, oltre al progetto menzionato, anche il centro applicazioni Industria 4.0, che si trova nel centro di ricerca del Fraunhofer a Stoccarda, come ambiente di prova per sistemi ciberfisici industriali in un contesto di produzione reale.

Informazioni sul principale stand del Fraunhofer IPA: Padiglione A4 | Stand 139

Esposizioni previste: Cloud Picking, Cloud Navigation, Ergonomia sul posto di lavoro, FlexNote, Montaggio intelligente, Portapezzo intelligente, Sense&Act, Smart Data, Ottimizzazione del sistema, Virtual Fort Knox.

Altri stand con partecipazione del Fraunhofer IPA

SMErobotics – Robot flessibili per le PMI, Padiglione A4 | Stand 13

Il Fraunhofer IPA coordina l'iniziativa europea »SMErobotics«, che presenta al suo stand otto sistemi robotici provenienti da tre settori applicativi. Le esposizioni mostrano come robot intelligenti semplificano notevolmente l'automazione di piccole e medie produzioni e la collaborazione uomo-robot. Ciò è possibile perché i robot sono installabili in modo economico e possono essere programmati e gestiti intuitivamente grazie a software innovativi. Inoltre, sensori potenti consentono rapide adattamenti a nuove varianti di prodotto e una gestione robusta di incertezze e materiali sciolti. Maggiori informazioni su: www.smerobotics.org.

LIAA – Collaborazione uomo-robot per il montaggio, Padiglione B4 | Stand 402

Nell'ambito del progetto UE »LIAA«, il Fraunhofer IPA ha sviluppato una postazione di montaggio per applicazioni di assemblaggio rapido, in cui operatore e robot lavorano insieme. Con un nuovo strumento software, è possibile determinare sistematicamente le misure di sicurezza necessarie per la collaborazione uomo-robot e le relative influenze sulla redditività della postazione di lavoro. Ciò permette di realizzare applicazioni MRK molto più rapidamente. Maggiori informazioni su: www.project-leanautomation.eu.

In fase di pianificazione e accordo: ReApp – Aumentare la produttività con l'uso di robot

Nel progetto »ReApp«, sotto la guida del Fraunhofer IPA, vengono sviluppate app di robotica e un ambiente di sviluppo semplice per configurare più rapidamente e a minor costo i sistemi robotici. Anche riconfigurazioni della cella robotica o modifiche ai parametri di processo sono facilmente realizzabili con ReApp, consentendo alle aziende, in particolare alle PMI, di usare i robot in modo più flessibile rispetto al passato. Il progetto è finanziato dal Ministero federale dell'economia e dell'energia. Maggiori informazioni su: www.reapp-projekt.de.