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AOautomazioneoggi supervisione

In un mondo in cui l’ottimizzazione delle risorse staassumendo un’importanza sempre più cruciale, acausa soprattutto dell’aumento esponenziale delcosto delle materie prime e dell’energia, la capaci-tà di gestire un impianto nel modo più efficiente

possibile è d’importanza centrale: “Per gestire in modoaccorto un impianto occorre tenere conto sia dell’‘asset

management’, ossia attuare una gestione ottimale dellerisorse, misurando parametri quali KPI-KeyPerformance Indicator e OEE-Overall EquipmentEffectiveness, sia del risparmio energetico, realizzandoun efficace sistema di monitoraggio dei consumi e deirendimenti” ha chiarito Micaela Caserza Magro deldipartimento di ingegneria elettrica dell’Università diGenova, in occasione di un seminario organizzato aCuneo dall’azienda Progecta. “A livello d’impianto èfondamentale gestire al meglio i processi in modo daaumentare la disponibilità e massimizzare il ciclo divita, per ottenere una qualità finale del prodotto costan-te, garantire la ‘safety’ e incrementare le capacità diconsegna” ha proseguito Caserza. “È inoltre essenzialetenere sotto controllo i costi di manutenzione, limitare gliscarti di materiale grezzo, ridurre il consumo energetico, idepositi a magazzino e i tempi di fermo-impianto”.L’asset management è fondamentale per arrivare a ottene-re determinati vantaggi in produzione. “Per ottimizzare lagestione delle risorse è necessario controllarne la correttaallocazione” ha sottolineato Caserza “e per fare questooccorre misurare le prestazioni dell’impianto e del pro-cesso, individuando eventuali criticità, cosa che a suavolta implica la necessità di acquisire i dati dal campo”.Oltre ai KPI, atti a quantificare le ‘performance’ diun’unità produttiva, esistono altri indici che misuranoefficacia ed efficienza. In particolare, l’OEE raccoglie insé tutti i parametri legati a produttività, disponibilità equalità. Dalla rilevazione di questi indicatori è possibileindividuare eventuali carenze o debolezze, per arrivare acorreggerle oppure a migliorare l’intero iter di lavorazio-ne. “L’acquisizione dei dati dal campo è fondamentale

Aumentare l’efficienza e ottimizzare i risparmisu un impianto o in ambito civile è possibiletramite appropriate soluzioni di gestione

ILARIA DE POLI

Controllare per risparmiare

Le soluzioni di gestione ottimale dell’energiasono fondamentali per conseguire risparmi e ridurre gli sprechi

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anche ai fini della manutenzione, per passare da unagestione delle operazioni manutentive di tipo ‘correttivo-reattivo’, cioè eseguite a seguito di un’anomalia, o ‘perio-dico’, ossia a intervalli temporali predeterminati; a una ditipo ‘preventivo’, cioè che si attiva nel momento in cuivengono superate determinate soglie, relative a dei valoricritici predeterminati, individuati su base statistica; e infi-ne a una gestione di tipo ‘pro-attivo’, ossia realizzata inbase al superamento di valori ritenuti critici per certi indi-catori su base diagnostica” ha spiegato Caserza.Una manutenzione intelligente sfrutta la conoscenza dellerelazioni esistenti fra determinati parametri misurabili diun dispositivo e i guasti allo stesso, instaurando quindi unrapporto fra i ‘sintomi’ e i loro ‘effetti’ sullo strumento, inmodo da consentire interventi preventivi. “I benefici diquesto tipo di manutenzione sono riconducibili alla ridu-

zione delle fermate dell’impianto per guasto e dei tempidi riparazione, alla limitazione dei guasti stessi indotti damalfunzionamenti precedenti, allo sfruttamento ottimaledei componenti secondo la loro vita utile e all’ottimizza-zione della ricambistica” ha riassunto Caserza.Per quanto concerne, invece, la gestione dell’energia, siparla sempre più di DMS-Demand Side Management,ossia dell’implementazione di politiche e misure per con-trollare, influenzare e ridurre la domanda di energia elet-trica, preservando il livello di servizio raggiunto. “Questosi ottiene, ad esempio, impiegando dispositivi ad alta effi-cienza e adottando efficaci sistemi di ‘load management’,per ridurre la domanda di picco durante periodi di tempospecifici” ha sottolineato Caserza. “In ambito civile, èpossibile limitare i consumi legati all’illuminazione eall’uso di elettrodomestici; si possono ridurre i fabbisogni

termici con l’adozione di opportune caldaie e sistemid’isolamento. In ambito pubblico, poi, si possono impie-gare delle lampade a regolazione oppure si può pensareall’adozione su larga scala del teleriscaldamento”. Si pos-sono, ancora, identificare gli sprechi, monitorare i para-metri di ‘power quality’, gestire in modo ottimale le uten-ze ecc.L’adozione di strumenti e dispositivi intelligenti, soprat-tutto in campo industriale, infine, consente di migliorarele prestazioni del sistema, aumentarne la flessibilità, atti-vare una supervisione evoluta con conseguente riduzionedei costi di produzione. “L’uso di unità intelligenti puòsemplificare le operazioni di gestione delle risorse, anchese apparentemente tali apparati portano a complicareoggetti in sé semplici” ha ammesso Caserza. “Per impie-gare un IFD-Intelligent Field Device, infatti, occorre svi-luppare un’interfaccia HMI su PC che sfrutti applicazionievolute (‘tool’ di configurazione, guide in linea, simulato-ri, ‘logger’ ecc.). L’intelligenza distribuita, quindi, rendenecessario definire un nuovo modello concettuale di siste-ma d’automazione, che segua un approccio basato sul-l’impiego di reti intelligenti: il dialogo con gli IFD nonavviene tramite lo scambio di segnali, ma passa attraver-so una rete di comunicazione digitale”. Questo nuovoapproccio si basa sulla transizione dai segnali alle infor-


Nel campo della building automation Progecta harealizzato diverse applicazioni di gestione ottimizzata degli impianti in edifici di grandi dimensioni

L’acquisizione e l’analisi delle informazioni provenienti dal campo sono essenziali per applicare un controllo efficace degli impianti e dei processi produttivi


mazioni, sulla definizione di profili per gli IFD, sulla dis-tribuzione delle funzioni di controllo, su un ambiente disviluppo integrato e su servizi distribuiti. Da qui la neces-sità di affidarsi a professionisti in grado di realizzare solu-zioni di gestione dei dati adeguate in base alla specificaapplicazione, scegliendo le migliori tecnologie dispo -nibili.

La risposta di ProgectaNata nel 1991 dall’unione di esperienze diverse maturatenel campo della progettazione elettrica e del software perl’automazione industriale, Progecta ha realizzato ad oggisvariate soluzioni di automazione e controllo di processo,con ‘excursus’ significativi nell’ambito della buildingautomation.“Una delle ultime ‘sfide’ che abbiamo affrontato ha

riguardato l’automazione della gestione degli impianti ditre punti vendita del gruppo di ipermercati Formula” haesemplificato Enrico Greco di Progecta. “La superficietotale interessata dall’intervento era di circa 1.000-1.500m2, ma il sistema è pensato per consentire ulterioriampliamenti, tanto che contiamo di automatizzare altri


In una logica di manutenzione predittiva occorreanalizzare i dati provenienti dal campo per pianificare adeguati interventi

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I prodotti presceltiFra i partner tecnologici di Progecta spiccano i nomi di Wonderwaree Woodhead Industries, della quale utilizza in particolare i prodotti amarchio Brad e applicom. “L’interoperabilità fra reti differenti in ambi-to automazione è fondamentale per ottenere la coerenza dei datiacquisiti e quindi per poter elaborare correttamente le informazioniprovenienti dal campo” ha affermato Alberto Sibono, responsabile diWoodhead Sud Europa, società del gruppo Molex. “Le soluzioniapplicom assicurano tale interoperabilità, sia fra messaggerieEthernet di diversa tipologia, sia fra profili di bus di campo differenti”.Tutti i protocolli vengono gestiti in contemporanea su un unico cavo edirettamente sulla scheda, senza sovraccaricare la CPU del PC.Le soluzioni Woodhead includono inoltre vari strumenti di diagnosticae test per verificare la corretta configurazione della rete e la qualitàdella comunicazione, cosa molto utile in fase di start up del sistema.“Un altro prodotto di grande interesse sviluppato da Woodhead è ilsoftware per il remotaggio degli allarmi Alert” ha proseguito Sibono“che consente di sorvegliare un’installazione, sia essa industriale o dibuilding automation, e inviare chiamate e avvisi di allarme agli addet-ti, in caso d’emergenza, utilizzando più risorse contemporaneamen-te, dall’sms alla chiamata vocale con verifica della risposta del manu-tentore, dall’e-mail a fax e radiomessaggi”.Per quanto concerne Wonderware, con la piattaforma SystemPlatform 3.0 l’azienda offre una ricca serie di servizi software per lacreazione, l’installazione e la gestione di applicazioni realtime distri-buite, con tempi più brevi per la valutazione e costi inferiori del ciclo divita. La soluzione opera inoltre senza soluzione di continuità con ilsoftware InTouch 10.0, offrendo un’integrazione completa deglioggetti applicativi e della grafica dell’architettura ArchestrA all’internodel software di visualizzazione HMI InTouch. Fra le altre soluzioni pro-poste dalla società californiana spicca, poi, Historian, un databasestorico basato su Microsoft SQL server, che opera in realtime e a ele-vate prestazioni, per applicazioni Scada e per la gestione di dati pro-venienti dagli impianti produttivi.


10-15 punti vendita nel prossimo futuro”. La soluzionerealizzata si basa su una logica locale con supervisioneremotata presso la sala controllo della sede centrale delgruppo, dove risiede il responsabile di turno; punto ven-

dita e sede centrale interagiscono, dunque, in ‘realtime’.“Vengono gestiti, nello specifico, l’impianto di climatiz-zazione, quello d’allarme e i banchi frigo, mentrel’illuminazione non è stata inclusa, in quanto si tratta di

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piccoli esercizi, dove è il gestore a pensare direttamentead accendere e spegnere le luci” ha spiegato Greco.Per quanto concerne l’impianto di climatizzazione, lagestione della temperatura può avvenire su base orariagiornaliera, ad esempio solo per i giorni nei qualil’esercizio è aperto, o in base alla temperatura esterna,mantenendo una differenza fra dentro e fuori non supe-riore ai 7-8 °C, per assicurare il ‘comfort’ salvaguardan-do i costi.Gli allarmi relativi ai banchi-frigo vengono rilevati intempo reale per consentire interventi rapidi di emergenza,così in caso di malfunzionamento il gestore può prendereprovvedimenti prima che la merce venga irrimediabil-mente danneggiata. Del resto, contrariamente a quantoavviene su una linea di produzione, nel campo della buil-ding automation il responsabile di turno non sempre è neipressi dell’apparato da supervisionare, per cui spesso puònon accorgersi di un problema. È perciò importante chel’allarme lo raggiunga su cellulare o via sms, oltre chepresso la sala di controllo.“I risparmi che l’installazione di un sistemad’automazione porta sono molteplici e di tipo sia direttoche indiretto” ha chiarito Greco. “Una recente ricerca ela-borata da ICT Counsulting, prendendo in considerazioneun edificio a uso terziario di circa trenta mila m2 con1.500 occupanti, ha rivelato come l’automazione degliapparati Hvac, antincendio e sicurezza, d’illuminazione edi rete tramite cablaggio strutturato (in Ethernet), nonchédi monitoraggio dei consumi energetici abbia portato a unrisparmio complessivo superiore al 24 per cento” rien-trando quindi dell’investimento iniziale in soli quattroanni.“Un altro esempio in questo senso viene da GruppoDimar, operatore di riferimento nel settore distributivoalimentare attivo soprattutto nel nord-ovest” ha prosegui-to Greco. “Il cliente ha risparmiato circa il 20 per centoall’anno grazie al sistema BMS-Building ManagementSystem implementato, rientrando dell’investimento ini-ziale in cinque anni. Tutto dipende anche da comel’apparato d’automazione viene tarato e gestito una voltainstallato. Infatti, per ottenere un risparmio ottimale,occorre schedulare le priorità d’intervento in modoappropriato in base alle reali necessità dello specifico edi-ficio. In questo non esistono regole particolari, il tutto staall’esperienza e alle capacità del progettista che realizzala soluzione e la mette a punto”.Anche la natura dell’investimento iniziale richiesto variain base alla tipologia dell’edificio. In strutture già esi-stenti, ad esempio, intervenire è più difficile. Se però esi-ste già una rete di cablaggio strutturato, è possibile utiliz-zarla anche per la trasmissione dei dati relativi alla gestio-ne impiantistica, dato che si tratta di una quantità relati-vamente bassa di informazioni. Inoltre, i servizi di super-visione e controllo funzionano con logica locale, senzasovraccaricare il sistema centrale. È dunque possibileriutilizzare lo stesso hardware già impiegato in aziendaper lo scambio di dati d’ufficio.


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Esperienze in campo industrialeUlteriore esempio di come la manutenzione sia fonda-mentale, anche e soprattutto in campo industriale, è datodal caso di Officine Meccaniche Cerutti. Nata nel 1920 aCasale Monferrato, l’azienda conta oggi diverse unitàproduttive in Italia e nel mondo, con centri servizi dislo-cati in diversi Paesi, un centro ricerche a Vercelli inaugu-rato nel 2003 per il collaudo dei prodotti e un centro diingegnerizzazione software in India nato nel 2004. Lasocietà produce macchine rotative per la stampa di svaria-

te tipologie di riviste, settimanali e quotidiani; per il set-tore dell’imballaggio, soprattutto in ambito alimentare;infine, per la stampa di materiale decorativo.“Oggi il processo produttivo in Cerutti è molto cambiato”ha affermato Marco Roviglione, responsabile sistemi del-l’azienda, “si pone infatti maggiore attenzione ai processidi ‘business’, con la necessità di anticipare le informazio-ni di produzione, attuando una maggiore integrazione conil gestionale e ottimizzando le risorse”. In tal senso,occorre procedere a un’integrazione sia verticale, dal pro-cesso alla supervisione, sia orizzontale, assicurando uncoerente flusso dati all’interno del processo stesso. “Ilmercato richiede che le macchine vengano certificate inbase all’OEE e ai tempi di fermo, in modo da quantificar-ne le prestazioni”. È fondamentale dunque creare un

ambiente produttivo integrato, dove il flusso dei dati siaeffettivamente fluido, in modo non solo da acquisireinformazioni corrette, ma da poterle anche interpretare eanalizzare nel modo migliore. Da qui l’esigenza di unavisualizzazione dei dati efficace e immediata, che facciaemergere le KPI e comprendere quali siano le prestazionidel processo produttivo, per misurarne l’efficienza emigliorarla. “I fermi macchina, in particolare, significanomancata produzione, con conseguente perdita di denaro;da qui l’importanza della manutenzione, che può essere

realizzata su evento, in ‘extremis’ e inmodo poco efficace, oppure in modopro-attivo” ha proseguito Roviglione.“Abbiamo quindi pensato di inseriresulle nostre macchine dei sensori per lamisurazione di determinati parametriche possono fare da indicatori delleprincipali cause di guasto, in modo daintervenire con anticipo, ad esempio,nella sostituzione di un pezzo usurato omalfunzionante” ha spiegato Rovi -glione.In particolare, il sistema messo a puntoda Cerutti, denominato Pico, dal nomedel celebre Pico della Mirandola e dellasua proverbiale memoria, permette diarchiviare i dati di processo in temporeale in un apposito storico, favorendol’ottimizzazione del funzionamentodella macchina. Calcola KPI e OEE econsente l’accesso alle informazioni daremoto, via Web, visualizzando i dati informa tabellare, con un tempo diaggiornamento di 1 s. In tal modo, èpossibile individuare ciò che ha provo-cato un guasto e quali sono le reali cri-ticità della macchina; vengono anchevisualizzati i ‘trend’ di produzione. Idati, poi, possono essere aggregati inmodo diverso, ad esempio per macchi-na o per fase di produzione, perun’analisi ancora più immediata delle

informazioni rilevate.Un altro esempio viene da Vishay, azienda fondata inUSA nel 1962 e oggi fra i primi dieci produttori al mondodi semiconduttori. In aprile la società ha acquisito alcunelinee di produzione per semiconduttori di IR-InternationalRectifier, fra le quali lo stabilimento Irci (InternationalRectifier Italiana Co.) di Borgaro Torinese.“Nella produzione di semiconduttori ogni lotto di prodot-to viene trattato con una sequenza di operazioni consecu-tive eseguite su diverse tipologie di apparecchiature chia-mate ‘tool’” ha affermato Michele Santovito, facilityengineer di Vishay Semiconductor Italia. “Il passaggio delsingolo lotto da un tool all’altro viene fatto manualmenteda un operatore specializzato e la sequenza delle lavora-zioni previste è controllata da un sistema superiore dedi-

Wonderware è specializzata nello sviluppo di soluzioni di supervisionee controllo che consentono un efficace monitoraggio di impianto e processo produttivo

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cato per il mondo dei semiconduttori, assimilabile a un‘mainframe’”. Un tipico problema di questo tipo di pro-duzione, dunque, è insito nella gestione manuale dellericette: l’operatore deve eseguire la procedure di ‘trackin’ e track out’ su un terminale, manualmente, per ogniricetta da eseguire, in base al lotto in lavorazione. Il main-frame restituisce poi le informazioni necessarie perl’operazione successiva, che l’addetto inserisce nel tool dilavorazione. Tutto questo provoca necessariamente errorie, conseguentemente, lo scarto del materiale lavorato.Inoltre, in questo tipo di prodotti l’errore non è subitovisibile, per cui il pezzo arriva fino alla fine della lavora-zione, al test finale, prima di venire scartato, con costimolto elevati. “La questione nasce dal fatto che la mag-gior parte dei mainframe non è in grado di comunicarecon il campo; del resto, i sistemi di alto livello non sonopensati per questo”. I mainframe inoltre non riconosconole tradizionali imputazioni da tastiera convenzionale; lericette, quindi, vengono fatte corrispondere a specificicodici numerici, che l’operatore deve recuperare da appo-site tabelle e imputare a mano: “Spesso a errore si sommaerrore…” ha spiegato Santovito. “Del resto,un’operazione dura circa 15 minuti, per cui l’addetto deveeseguire almeno quattro operazioni ogni ora, con elevatepossibilità di sbaglio”.Vishay ha scelto di modificare la struttura del propriosistema operativo affidandosi a un’architettura Scada. Ilmainframe è collegato via Odbc allo Scada, quindi comu-nica tramite LAN Ethernet con i PLC, a loro volta con-nessi al campo, ossia ai tool di produzione, tramite appo-siti gateway. Come Scada è stata scelta la soluzione IASdi Wonderware in prospettiva di futuri ampliamenti.L’addetto può quindi eseguire le operazioni di ‘track in’leggendo con un apposito lettore il codice a barre del lottoin entrata; i dati vengono quindi visualizzati sul video etramite IAS passano alla macchina. L’operatore, poi, è ingrado di visualizzare sul monitor del sistema quali saran-no le prossime operazioni da eseguire, di estrapolarle dalsistema in automatico in base al codice a barre del lotto,e quindi di controllarle: IAS recupera i dati relativi allospecifico lotto sul mainframe e li visualizza. L’addettodeve confermare il comando o, se ha il diritto di farlo, puòmodificare i dati proposti dal sistema. Quest’ultimo quin-di invia in automatico i dati allo specifico tool. Inoltre, ilcodice dell’operazione da svolgere viene risolto in codicericetta direttamente a livello di sistema, tramite appositetabelle. Tutte le operazioni, poi, vengono archiviate in undatabase, tramite Historian di Wonderware, in modo daessere disponibili per successive verifiche. “Il controllo amonte consente un notevole risparmio a valle, in quantole possibilità di errore casuale sulle ricette sono pressochéazzerate” ha concluso Santovito. ■

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