È ormai indiscutibile il trend che vede le tecnologie ICT sempre più integrate nelle macchine utensili, nelle apparecchiature e negli ambiti produttivi. Questi si trasformano in sistemi intelligenti ed interconnessi che svolgono funzioni impensabili fino a pochi anni fa.
La fabbrica intelligente non è un’utopia; piuttosto è una realtà imprescindibile e destinata a cambiare il modo in cui opera qualsiasi branca del manifatturiero, in particolare quella del meccanico. Questo cambiamento si basa su un’evoluzione di tecnologie che via via sono andate integrandosi: la meccanica, l’automazione industriale, la meccatronica e l’ICT (Information and Telecommunication Technology). Grazie a questo processo, la fabbrica intelligente può gestire in maniera integrata e coordinata le sue funzioni, sia produttive sia logistico/gestionali, coordinando flussi fisici e di informazioni.
Le tecnologie su cui basarsi per ottenere questo risultato sono varie: si spazia da quelle più consolidate come i sistemi a controllo numerico e i bus di campo, per arrivare a soluzioni, che si stanno affermando anche in campo industriale, come il Cloud Computing, l’Internet delle Cose, l’uso massivo del Wireless e della sensoristica.
Un altro aspetto fondamentale della fabbrica intelligente si va a confrontare con la mole di dati che descrivono, istante per istante ed in maniera sempre più dettagliata, lo stato del sistema produttivo. Si va a confrontarsi quindi con un aspetto che, pur non essendo “esclusivo” dell’ambito manifatturiero, ne può influenzare in modo significativo il comportamento: quello dei cosiddetti Big Data, il cui volume, quasi a giustificarne il nome, cresce esponenzialmente, così come la necessità di disporre di sistemi di calcolo e di analisi di potenza adeguati.
Va comunque sottolineato che una così vasta disponibilità di informazioni se indubbiamente offre numerose opportunità, può anche comportare qualche rischio (ad esempio in tema di proprietà intellettuale e di sicurezza informatica) per il sistema industriale.
La possibilità di utilizzare in maniera integrata le tecnologie sopra menzionate permette, innanzitutto, di concepire e realizzare prodotti “mass customized”. Questo è reso possibile da vari fattori. Si parte dalla possibilità di gestire modelli parametrici e modulari dei prodotti mediante sistemi CAD/CAM e di disporre di simulazioni sempre più sofisticate nella descrizione del prodotto, attività supportate da interfacce utente intelligenti ed intuitive, nonché da basi di dati che permettono di riutilizzare know how ed informazioni di prodotto, e di gestirne le varianti. Si passa poi alla fase produttiva, dove le soluzioni di automazione industriale e di controllo dei processi di lavorazione permettono di conferire al sistema la flessibilità operativa, necessaria per creare le varianti di un dato prodotto customizzato, e di riconfigurazione, utile quando il sistema deve realizzare una nuova famiglia di prodotti.
Fondamentale è anche il ruolo svolto dalle tecnologie in analisi nella gestione della fabbrica intelligente: i flussi informativi e fisici vanno infatti a fondersi per assicurare il corretto svolgimento delle operazioni, agendo su aspetti logistici (magazzini, materiali ed utensili “al posto giusto nel momento giusto”, disponibilità dei programmi di controllo delle macchine, eccetera), di manutenzione (grazie alla sensorizzazione e ai Big Data è possibile implementare strategie di manutenzione preventiva, atte a minimizzare i fermo macchina), di qualità (prevedendo le derive del sistema produttivo rispetto alle condizioni ideali ed anticipando il raggiungimento di situazioni di “fuori tolleranza”), di sicurezza e benessere degli operatori (sia con la prevenzione degli infortuni mediante opportuni sensori e la previsione di comportamenti scorretti sia grazie all’integrazione tra macchine e operatori umani, come nella robotica cooperativa).
Fondamentale è il ruolo della fabbrica intelligente nell’implementazione delle strategie di produzione lean. Infatti, la disponibilità di dati in grado di fotografare in ogni istante gli stati operativi del sistema produttivo e dei suoi componenti e flussi (di materiali ed informazioni, ma anche di energia) permette di limitare al massimo i Muda (sprechi), i Mura (ossia le irragionevolezze che causano inefficienze) e i Muri (le inconsistenze nelle procedure secondo cui vengono svolte le attività), ossia i tre aspetti che le tecniche lean si prefiggono di limitare o, meglio, eliminare.
Di particolare interesse per il mondo della macchina utensile è l’aspetto di ottimizzazione dei consumi energetici, al fine di implementare con successo i dettami delle direttive europee sugli Energy using/related Products, e di ottimizzare (agendo nella appena menzionata ottica lean) i costi connessi con l’impiego di energia da parte delle macchine e dei loro componenti. Proprio per ottenere questi obiettivi, le tecnologie della fabbrica intelligente risultano di grande importanza: da esse derivano, tra gli altri, sistemi di azionamento digitali in grado di gestire al meglio transitori e recupero di energia, motori elettrici con rendimenti sempre più alti, controlli numerici che attivano/escludono componenti della macchina in funzione del suo stato operativo.
Non vanno infine dimenticate quelle che, nell’ottica della fabbrica intelligente, possono essere definite le macchine utensili del terzo tipo, cioè quelle che operano secondo le tecnologie additive. Queste macchine rappresentano un’ulteriore faccia della fabbrica intelligente, andando a materializzare il concetto di “design for function”, piuttosto che il tradizionale “Design for Manufacturing”, e ad abbattere le limitazioni (in tema di caratteristiche geometriche o di materiali lavorati) tipici di molti sistemi produttivi tradizionali.
Di queste tematiche e del ruolo della fabbrica intelligente nel settore meccanico si parla anche a EMO Milano 2015, fiera mondiale della macchina utensile che, con oltre 1200 espositori provenienti da ogni parte del globo, mette in mostra le macchine, i sistemi di automazione e ogni altro componente necessario per comprendere al meglio il concetto di fabbric
