Industria 4.0 in la camera bianca: una rivoluzione o solo una parola d'ordine?

Cosa possono imparare gli operatori di camere bianche dall'industria automobilistica  

Tutto parla di "Industria 4.0", anche in relazione alle camere bianche. Tuttavia, ciò che si cela dietro questa definizione rimane spesso un po' vago. La chiarezza si ottiene visitando la fiera Cleanzone di quest'anno, martedì e mercoledì, 8 e 9 novembre 2016, a Francoforte sul Meno.  

In realtà, "Industria 4.0" significa sostanzialmente: monitoraggio dello stato e controllo degli impianti tramite sensori e rilevamento elettronico dei dati, nonché loro elaborazione. Questo può portare, in ultima analisi, anche a sistemi auto-regolanti, che attraverso la rete oltre la produzione possono includere anche ingresso e uscita delle merci, logistica, fatturazione, controllo di gestione e molto altro. La filosofia di Industria 4.0 si rende oggi evidente soprattutto nei concetti di automazione, e conduce direttamente al cuore della questione nel campo della tecnologia delle camere bianche.  

Un esempio dei vantaggi di un livello superiore di automazione è rappresentato da test di integrità dei filtri più avanzati, come quelli necessari per garantire la qualità dell'aria in ogni camera bianca — sia essa nel settore farmaceutico, dei semiconduttori, chimico o in altri ambiti industriali.

Problema risolto: scansione con maggiore riproducibilità e velocità

Per una camera bianca funzionante, i filtri installati rappresentano componenti critici di successo. Anche piccole perdite possono aumentare la concentrazione di particelle. Per prevenire ciò, è importante eseguire regolarmente test di integrità sui filtri installati  

Nel caso di test di perdita accurati, si scansiona l'intero sistema di filtri con una sonda di misurazione e si individuano eventuali concentrazioni elevate di particelle localizzate. Nei punti sospetti, si applica nuovamente un aerosol di prova e si misura il numero di particelle sia sul lato dell'aria grezza che su quello dell'aria filtrata, utilizzando una sonda ferma. Infine, si confronta con il limite massimo consentito di particelle.

Il metodo con sonda ferma, tuttavia, presenta alcune difficoltà. Di norma, i test di integrità dei filtri vengono eseguiti manualmente. Ciò significa che un operatore deve scansionare con una sonda a una distanza definita dal filtro, muovendosi a velocità costante. Durante questa operazione, deve anche tenere sotto controllo l'attuale livello di particelle, per poter effettuare eventuali misurazioni di follow-up nei punti critici — il tutto accompagnato da numerose possibili imprecisioni.  

Un miglioramento dei test di integrità dei filtri consiste in procedure robotizzate, che consentono di rilevare automaticamente lo stato di filtri terminali e unità a flusso laminare. La misurazione avviene in modo controllato dal computer, e i risultati vengono generati automaticamente — in modo più riproducibile e meno dispendioso in termini di tempo rispetto alla scansione manuale.  

I robot per camere bianche possono muoversi autonomamente

La crescente automazione si manifesta attualmente anche in robot adatti alle camere bianche, che trasportano materiali e prodotti tra punti qualsiasi di uno stabilimento, senza bisogno di sistemi di guida e navigando in modo autonomo — l'alternativa quando sistemi di rotaie o nastri trasportatori non sono realizzabili o troppo complessi.  

Oltre ai vantaggi indiscutibili dell'automazione, l'utopia "Industria 4.0" va oltre i concetti attuali di camere bianche in un aspetto fondamentale. Mentre attualmente si documentano principalmente i dati delle camere bianche (contaminazione da particelle, contaminazione microbiologica), idealmente la definizione dei requisiti dovrebbe essere strettamente orientata al prodotto e alla sua qualità.  

"In questa ottica di misurazione trasversale ai processi, l'Industria 4.0 viene già in parte applicata nell'industria automobilistica", afferma Michael Skerat, amministratore delegato di skeratschoppe GmbH, specialista in ottimizzazione dei processi, processi di cambiamento, gestione strategica e gestione del prodotto.

Esistono già numerose applicazioni nel settore automobilistico in camere bianche dedicate alla produzione di vetri di copertura, di componenti elettromeccanici di altissima precisione di dimensioni molto piccole, di sistemi di alimentazione di fluidi per la tecnologia delle valvole o di parti stampate con rivestimenti di pellicola. Questi comprendono quindi una serie di componenti provenienti dalla produzione in camere bianche o almeno in ambienti puliti. Include anche l'impiego di robot che collaborano strettamente con gli esseri umani in spazi ristretti.  

"In futuro, le camere bianche saranno sempre più integrate nei concetti esistenti, anche se devo ammettere che al momento non ci sono ancora esempi concreti di riferimento", afferma Skerat. "Le applicazioni possono essere trasmesse dai processi anche alla produzione farmaceutica. Tuttavia, in questo caso, bisogna considerare separatamente le elevate esigenze di purezza microbiologica."

Una delle principali sfide sarà definire le interfacce tra le zone di camere bianche e le aree non pulite. In questo contesto, i dati di prodotto e di processo devono essere integrati con parametri specifici dell'ambiente. Inoltre, si può considerare anche il calore generato da una macchina di stampaggio o di riempimento installata in camera bianca, se questo rappresenta un criterio di qualità per il prodotto.  

Ottimizzazione dei processi, digitalizzazione e Industria 4.0 sono temi principali alla Cleanzone 2016. Ad esempio, Michael Skerat parlerà al congresso della Cleanzone di come i processi dell'industria automobilistica possano essere trasferiti alla produzione in camera bianca. L'Istituto tedesco per le camere bianche organizza un panel di alto livello su "Industria 4.0: opportunità di innovazione e futuro".