Nel panorama produttivo moderno ci si trova sempre più frequentemente a dover far fronte alla crescente domanda di prezzi competitivi anche quando diminuiscono le numerosità dei lotti di produzione, contemporaneamente alla richiesta di tempi di consegna stretti. Allo stesso tempo la manodopera ha un costo troppo elevato che non permette di mantenere la competitività richiesta all’interno del mercato globalizzato. Le celle automatiche sono la soluzione.
Di Andrea Forni, Mauro Mazzolini, Luca Rubini e Massimo Filippelli*
Per far fronte a queste esigenze risulta necessario adottare delle soluzioni come le celle automatiche di asservimento delle macchine utensili, le quali sono tradizionalmente costituite da sistemi rigidi, spesso progettati specificatamente per la singola applicazione e difficilmente convertibili. Queste soluzioni, anche quando l’elemento centrale è rappresentato da un robot, sono infatti sviluppate ad-hoc per soddisfare le richieste della singola applicazione, pertanto risultano molto costose e convenienti solo se i contesti produttivi in cui vengono impiegate sono caratterizzati da lotti di numerosità elevate.
Recentemente, proprio per fornire la corretta soluzione quando le numerosità dei lotti sono basse, sono nate delle innovative celle di asservimento automatico che garantiscono il giusto livello di flessibilità e un elevato grado di autonomia a fronte di un costo contenuto. Queste celle possiedono tutta l’automazione che serve per soddisfare le esigenze delle serie di piccole e medie dimensioni, esattamente dove serve e sono concepite e progettate per essere integrabili nei processi esistenti con estrema semplicità e flessibilità.
Questi sistemi, pratici e sofisticati, si propongono quindi come partner ideali per l’automazione di macchine e impianti industriali, con il preciso obiettivo di ridurre al minimo i tempi passivi e di inattività delle macchine e di abbattere i costi di produzione, permettendo di raggiungere facilmente il livello di competitività richiesto dal mercato.
Un ulteriore obiettivo raggiunto da queste innovative celle compatte è quello di rendere il lavoro più snello possibile, dall’installazione alla messa in produzione. Essendo estremamente compatte, queste soluzioni risultano di facile collocazione, anche in contesti produttivi caratterizzati da spazi molto ridotti. Inoltre, prevedono una rapida installazione e, grazie alle soluzioni sensoristiche di sicurezza adottate, non sono necessarie barriere contenitive che impatterebbero sia sulle dimensioni che sulla rigidità della soluzione stessa. Le barriere contenitive sono sostituite da dei laser scanner che sono in grado di creare delle zone di sicurezza virtuali e di riconoscere quando gli operatori entrano in queste zone. In particolare, nel caso di queste celle compatte, si possono creare diverse aree di sicurezza, in base alla loro distanza dagli organi in movimento. Una prima zona, quando viene rilevata la presenza dell’operatore, non richiede l’arresto immediato delle operazioni eseguite dalla cella, di conseguenza il robot continuerà ad eseguire le sue operazioni ad una velocità ridotta. Una seconda area, più a ridosso delle parti in movimento, provoca invece l’immediato arresto delle operazioni se viene rilevata la presenza dell’operatore al suo interno. Questo accorgimento, oltre che determinare un ridotto impatto dimensionale della soluzione, permette di garantire una più elevata autonomia della macchina, consentendo di arrestare le parti in movimento in completa sicurezza soltanto se questo è strettamente necessario.
Il software di gestione e la modularità dei componenti progettati sono concepiti per abbattere sensibilmente i tempi di reimpostazione ed eventuale riconfigurazione, garantendo così continuità e ampia autonomia produttiva. Tutto questo, unito alla versatilità di connessione e capacità di dialogo con i diversi tipi di macchine a CNC, permette una grande flessibilità produttiva sia per la tipologia che per il numero di pezzi da produrre.
Grazie all’adozione di interfacce utente di ultima generazione, le celle automatiche descritte sono caratterizzate da una semplicità di utilizzo e di programmazione che consentono un rapido apprendimento sia operativo che gestionale. Anche gli operatori meno esperti, tutelati, come descritto, da avanzati sistemi di protezione e dispositivi di sicurezza, sono in grado di ottenere un buon livello di autonomia in breve tempo.
Le caratteristiche di semplicità e versatilità delle celle automatiche pongono queste soluzioni alla portata di tutte le aziende che hanno la necessità di ridurre i costi di produzione nella lavorazione di lotti caratterizzati da piccola e media numerosità, comprese quelle realtà che si stanno approcciando per la prima volta a soluzioni di asservimento automatico delle macchine. Queste soluzioni possono infatti anche rappresentare il primo passo per iniziare quel percorso evolutivo che ogni azienda è ormai costretta a percorrere per rimanere competitiva sul mercato.
Sensibili ed evidenti sono i vantaggi che si hanno adottando le celle automatiche innovative presentate. Queste sono infatti in grado, in breve tempo, di efficientare e migliorare il rendimento dell’impianto, con conseguenti benefici a livello produttivo ed economico. In particolare, il costo contenuto con il quale sono presenti sul mercato queste soluzioni consente una sensibile riduzione dei tempi di recupero dell’investimento stesso e non solo una migliorata competitività nella fase di realizzazione dei prodotti.
Le celle compatte descritte sposano a pieno il principio cardine dell’automazione industriale, cioè quello di dare la massima autonomia al processo produttivo riducendo al minimo l’intervento manuale dell’operatore. Questo non significa togliere lavoro all’uomo, anzi significa poter impiegare il suo tempo in attività più importanti all’interno del processo produttivo, attività ad elevato valore aggiunto sia sul prodotto che per l’organizzazione delle attività, oppure, in base alle esigenze del contesto produttivo, dargli la possibilità di gestire più macchine contemporaneamente.
Al fine di massimizzare questo concetto risulta necessario migliorare drasticamente la modalità di interazione uomo-macchina permettendo all’operatore di non dover seguire visivamente l’evoluzione del processo produttivo e di essere avvisato tempestivamente quando è necessario un suo intervento, per esempio per eseguire un’attività di manutenzione o di approvvigionamento. Per questa ragione prevedere l’integrazione delle celle robotizzate descritte con dispositivi innovativi di interazione uomo-macchina risulta fondamentale al fine di massimizzare il grado di autonomia ed efficienza e renderle ulteriormente competitive al confronto con le soluzioni tradizionali. Un mercato interessante che sta nascendo in questa direzione è quello dei dispositivi indossabili per operatori di fabbrica, cioè veri e propri braccialetti elettronici che consentono all’operatore di ricevere segnali dalle macchine direttamente sul polso. In particolare, si tratta di dispositivi con semplici interfacce grafiche che consentono di standardizzare il modo in cui le informazioni necessarie vengono presentate al lavoratore diventando un ideale raccoglitore di informazioni e di facile accesso. Infatti, la maggior parte delle informazioni e delle notifiche che devono essere fornite attraverso il dispositivo sono oggi già disponibili all’interno dei sistemi di controllo e delle HMI tradizionali. Dipende quindi dall’abilità e dall’esperienza dell’operatore umano la capacità di cercare dove le informazioni richieste sono state pubblicate e di interpretarle correttamente a seconda di come sono presentate. Il dispositivo wearable permette invece all’operatore di ricevere direttamente sul polso la notifica relativa all’informazione a lui indirizzata, nel modo migliore per essere consumata. Questi dispositivi wearable sono specificatamente progettati per l’utilizzo in fabbrica, sono costituiti da materiali robusti e adatti a lavorare in contatto con la persona in ambienti critici, rispettando gli stringenti requisiti di sicurezza. Inoltre, presentano un’interfaccia semplice e intuitiva in modo da fornire le informazioni in maniera rapida, chiara e non interpretabile.
Con l’ausilio di questi dispositivi wearable l’operatore ha possibilità di monitorare costantemente lo stato delle celle automatiche compatte di asservimento macchina descritte, così come è possibile collegare il dispositivo indossabile alle altre macchine e sistemi di produzione presenti nella fabbrica. In questo modo l’operatore potrà disporre di un sistema di monitoraggio completo e facilmente utilizzabile.
Infatti, in generale le fabbriche risultano essere sempre più tecnologiche e ricche di macchine pensate per automatizzare operazioni altrimenti eseguite manualmente. Queste macchine non necessitano della costante attenzione da parte dell’operatore, la quale è richiesta solo in particolari fasi: avviamento, arresto, approvvigionamento, situazioni di allarme, ecc.
Pertanto, il lavoratore deve avere possibilità di monitorare più stazioni produttive contemporaneamente. Quando una di queste necessita del suo intervento, normalmente viene emesso un segnale per attirarne l’attenzione. Potrebbe essere un segnale acustico, l’accensione di una lampada della colonnina luminosa, un messaggio sullo schermo di un PC o altro. Come già accennato, l’impegno dell’operatore in altre mansioni, il rumore, la distrazione, l’abitudine spesso determinano un lasso temporale ampio tra l’emissione dei segnali e la reazione dell’operatore. La possibilità di avere al polso un collettore di questi segnali, mostrati in modo semplice e strutturato per macchina, rappresenta un supporto efficiente per il lavoratore, che può organizzare e gestire il proprio lavoro in modo più ordinato ed efficace.
Le celle automatiche compatte di asservimento macchina integrate con dispositivi wearable rappresentano un importante tassello al servizio delle aziende che vogliono crescere ed alzare il proprio livello di competitività, sfruttando soluzioni innovative ed allo stesso tempo affidabili, per poter affrontare ed esaudire le richieste e le necessità di un parco clienti sempre più esigente.
*Luca Rubini e Massimo Filippelli lavorano per Labormak, una società esperta nella costruzione, montaggio e collaudo di macchinari complessi o di singoli elementi per differenti campi di applicazione e per i più diversi settori; dal food and beverage al biomedicale, dal packaging all’automotive. Labormak ha recentemente lanciato sul mercato Robocell, innovativa cella compatta per l’asservimento di macchine utensili che consente di lavorare in modo competitivo lotti di produzione caratterizzati da basse numerosità. Andrea Forni e Mauro Mazzolini sono cofondatori di J&W, una startup innovativa nata nel 2018 con l’idea sviluppare prodotti wearable per utilizzo in ambienti industriali. Willie è il primo dispositivo wearable messo sul mercato. Si tratta di un braccialetto composto da 18 led che possono essere configurati a piacere per segnalare eventi importanti per gli operatori di fabbrica. I braccialetti sono progettati specificatamente per la fabbrica, con materiali robusti e anallergici e sono pertanto utilizzabili in sicurezza in qualsiasi ambiente produttivo.
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