Idraulica industriale il Futuro...Oltre ai sistemi Bluetooth e WLAN utilizzati oggi, verranno sempre...

1expertise.boschrexroth.it

EXP

ERTI

SE.

BO

SC

HR

EXR

OTH

.IT

Da dinosauro a unicorno dorato

White Paper

Idraulica industriale il Futuro:


INTRODUZIONE

Quando si chiede un parere a proposito dell’idraulica industriale, gli utilizzatori tendono a riferirsi a una tecnologia desueta, che si caratterizza per la densità di potenza e robustezza. Vengono loro in mente i trafilamenti e la rumorosità tipiche delle centrali nascoste negli scantinati, nonché gli elevati costi di manutenzione e smaltimento a fine vita. In breve, l’idraulica viene percepita come tutt’altro che una “tecnologia intelligente e pulita”. Malgrado gli sforzi congiunti volti a migliorarne l’immagine profusi negli ultimi decenni, l’idraulica è vista ancora come un “dinosauro” da molti utilizzatori. Di conseguenza, non è la scelta preferita tra i meno esperti. I neolaureati tendono ad essere attratti da ambienti da start-up con le relative idee di attività digitale e, in senso figurato, dall’oggetto del desiderio: l’“unicorno dorato”. Per quale motivo? Internazionalmente l’unicorno è simbolo di innovazione e creatività, concetti caratterizzati da sorpresa e originalità da cui deriva un notevole successo economico.A prescindere da come il mondo esterno percepisce il settore, l’importanza economica complessiva dell’idraulica è indiscussa, con vendite che ammontano a parecchi decine di miliardi. Paradossalmente, l’importanza economica della tecnologia oleoidraulica è ancora in netto contrasto con il modo in cui viene percepita dagli utilizzatori, dal pubblico e dalla comunità scientifica.

Idraulica industriale il Futuro.

In che modo il settore dell’idraulica può compiere la transizione nel nuovo mondo? La risposta è semplice. Il dinosauro deve adattarsi o cambiare come farebbe in natura e trasformarsi in un attraente “unicorno dorato” integrando le nuove tecnologie (Fig. 1). Questa strategia di cambiamento implica l’impadronirsi dei vantaggi delle concorrenti tecnologie elettromeccaniche e l’ottenere ulteriori vantaggi integrando varie discipline tecnologiche. In tal modo, l’idraulica assumerà per gli utilizzatori i connotati di una nuova esperienza high-tech.Nello specifico, ciò significa conservare i punti di forza dell’idraulica e unirli alle opportunità e alle esperienze positive per i clienti riscontrate nel “mondo tecnico dei consumatori IT”. L’esperienza degli utilizzatori con “l’idraulica nascosta” sarà quindi quella con un modulo funzionale compatto e chiuso – semplice, intuitivo, connesso e installato rapidamente: un attraente unicorno.

Fig. 1: La percezione dell’idraulica

industriale da parte della gente cambierà


Indipendentemente da queste visioni del futuro, l’idraulica deve mantenere la sua posizione nei con-fronti delle soluzioni elettromeccaniche. A differenza dell’idraulica, la connettività più agevole e le connessioni IT più semplici sono da molto tempo parte integrante del DNA dell’elettromeccanica.In vari settori, il cambiamento tecnologico è già in una fase notevolmente avanzata.Ma in che modo possiamo garantire la futura vitalità dell’idraulica industriale nel prossimo decennio e cosa dobbiamo fare per renderla più competitiva? Mirare all’unicorno!

EFFICIENZA ENERGETICA

Quando si considerano le principali tendenze, l’ambi-ente e la carenza di risorse rivestono inevitabilmente un ruolo importante. Si ha necessità di sistemi più effi-cienti sul piano energetico. In Europa, per esempio, si applicano regolamenti in materia di energia a livello di componente (per esempio, la norma IE3 per i motori elettrici). Oltre a ciò, vi sono numerose iniziative di

unificazione e legislative per le macchine (ad esempio, le etichette di efficienza

per le macchine prodotte in serie). L’importanza dell’efficienza energetica sta crescendo anche al di fuori dell’Europa. In varie regioni, l’energia è ancora fin troppo a buon mercato e approcci nuovi e innova-tivi emergeranno soltanto in presenza di una certa pressione sulla fornitura e sui prezzi.Dati i suoi specifici vantaggi (alta densità di potenza, forze elevate), l’idraulica è predestinata per le alte potenze. Ciò vale soprattutto per le centrali idrauliche, dove le soluzioni di azionamento ad alto rendimento energetico sono particolarmente vantaggiose.

Prospettive: la problematica dell’efficienza energetica ha stimolato una crescita dell’uso di azionamenti a velocità variabile. I servomotori ad alta efficienza stanno sempre più sostituendo i normali motori asincroni. Sul mercato sono già disponibili soluzioni tecnicamente scalabili; in Fig. 2 è illustrato un esempio diazionamenti per pompe a velocità variabile.

Fig. 2: Azionamento

per pompe a velocità

variabile Sytronix.

AMBIENTE DI MERCATO

L’idraulica industriale non è immune agli sviluppi che si verificano in un ambiente di mercato in costante cambiamento. Tuttavia, gli argomenti alla moda riguardo alle nuove tecnologie non sono gli unici elementi che caratterizzeranno la scena negli anni a venire; vi sono varie tendenze ed esigenze che continueranno ad avere seguito.


5G

SFIDE AMBIENTALIla tecnologia idraulica trova impiego in molteplici condi-zioni ambientali. Partendo dalle applicazioni all’interno di fabbriche (per esempio macchine per la lavorazione di materie plastiche, presse) arrivando ad applicazioni all’aperto (per esempio applicazioni marittime, in alto mare). Vi sono perfino varie applicazioni estreme in Antar-tide, ai tropici e in zone acquatiche protette.La legislazione impone specifici regolamenti regionali sulla produzione sostenibile, il riciclo e lo smaltimento dei pro-dotti oleodinamici, tra questi il regolamento concernente la registrazione, valutazione, autorizzazione e restrizione delle sostanze chimiche REACH in Europa (per esempio per il piombo) e la direttiva RoHS, che limita l’uso di determinate sostanze pericolose (per esempio il Cr6) nelle apparecchiature elettriche ed elettroniche. In quanto indispensabile mezzo di trasmissione della pressione e lubrificante, il fluido idraulico riveste un ruo-lo speciale riguardo all’impatto ambientale e la sicurezza funzionale dei sistemi.

Sebbene siano disponibili da oltre 60 anni oli rapida-mente biodegradabili, si utilizzano ancora molto frequen-temente oli a base minerale. Tuttavia, il continuo miglio-ramento non riguarda soltanto i fluidi idraulici: anche le tenute devono essere sviluppate ulteriormente per quanto concerne la loro compatibilità con i fluidi idraulici, i nuovi materiali e le forme geometriche. Un altro modo di ridurre il rischio ambientale è la riduzione dei volumi di olio, otte-nibile tramite una progettazione intelligente dei serbatoi con il degassaggio attivo [1] o azionamenti più piccoli e decentralizzati.

Prospettive: la riduzione dei volumi di olio e il migliora-mento della compatibilità ambientale sono problemi che rimarranno costanti. Si prevede che nel futuro i regola-menti ambientali diventeranno più rigorosi. Di conseguenza, i produttori di oli raccordi e apprecchia-ture idrauliche probabilmente formeranno alleanze al fine di migliorare ulteriormente la compatibilità ambien-tale.

REQUISITI CONCERNENTI LA SICUREZZAIn Europa, la Direttiva Macchine esige che le appa-recchiature siano progettate e costruite in modo tale da evitare potenziali rischi alle persone. È stata isti-tuita una serie di norme europee per la sicurezza dei sistemi idraulici, integrate da norme correlate, per esempio la direttiva sulle attrezzature in pressione.

Prospettive: anche le questioni relative alla sicurezza rimarranno una priorità in futuro. Dobbiamo attender-ci regolamenti più rigorosi (per esempio verifiche ai fini dell’omologazione, linee guida per la progettazione) anche in altre regioni, soprattutto nelle nazioni emergenti.

CONDIZIONI BASILARI PER IL COMMERCIO INTERNAZIONALE

In certi casi, le barriere commerciali, come i dazi doganali o le norme diverse, limitano le opportunità di esporta-zione alle aziende. Malgrado la discussione attualmente riguardi principalmente i dazi doganali, gli economisti ritengono che l’abolizione delle barriere commerciali di tipo burocratico sia più importante. Il riconoscimento re-ciproco delle norme tecniche farebbe risparmiare tempo e gli elevati costi sostenuti per conformarsi a norme diverse.

Prospettive: date le attuali differenze degli interessi poli-tici, è improbabile che le politiche protezionistiche nelle regioni chiave possano essere tenute a freno nel futuro.

DIGITALIZZAZIONE/DATI/REPERI-MENTO DELLE INFORMAZIONI

Gli impulsi provenienti dal mondo IT stanno trasfor-mando la piramide dell’automazione vecchia di decen-ni con l’uso di norme uniformi come OPC-UA e TSN, l’intelligenza decentralizzata, i dispositivi mobili, la potenza di calcolo meno costosa e i nuovi linguaggi di programmazione. I futuri sistemi di controllo delle macchine offriranno migliori prestazioni, usabilità e connettività.Gli utilizzatori si aspettano sempre più lo stesso livello di comodità a cui sono abituati dal “mondo dei consu-matori IT” (per esempio, configuratori, usabilità, dispo-sitivi mobili, app, soluzioni cloud). Ciò vale per l’intero itinerario del cliente nell’idraulica industriale, dalla pro-gettazione ai servizi. Oltre ai configuratori, occorre pro-durre “digital twin” per la gamma di prodotti ai fini della progettazione e integrarli nei sistemi di gestione dati dei prodotti (PDM/PLM, per esempio Siemens, Dassault). A seconda delle esigenze, i prodotti stessi saranno dotati di tutto, dalle semplici interfacce digitali (per esempio IO-Link) alle connessioni multi-Ethernet con funzionalità in tempo reale. Il nuovo standard 5G implicherà, a partire dal 2023, l’uso di un numero maggiore di reti industriali private. Con questo network cloud-based, si possono otte-


5GHydraulic

nere tempi di ciclo sensore-attuatore <1ms. Oltre ai sistemi Bluetooth e WLAN utilizzati oggi, verranno sempre più utilizzati anche i sistemi NB-IoT e LTE-M per condividere le informazioni. Sensori e moduli di comunicazione 5G integrati in un prodotto forniranno le informazioni per il monitoraggio di stato e perfino per l’uso dei dati per la manutenzione preventiva. Di conseguenza, si prevede un numero elevato di business-model basati sui dati.

Prospettive: i prodotti elettro-idraulici trarranno vantaggio dalle influenze tecnologiche del mondo dell’automazione e IT. Essi ammoderneranno l’immagine della tecnologia idraulica consacrata dal tempo, ne miglioreranno la capacità di integrazione e quindi la competitività [2]. L’importanza dell’IT e degli strumenti software aumenterà notevolmente, consentendo una serie di nuove funzioni. L’intelligenza verrà sempre più incorporata nell’acciaio e nella ghisa. Come avviene per l’automazione elettrica, i fornitori di idraulica stanno allestendo i propri ecosistemi per lavorare insieme ad altri importanti fornitori, durante la progettazione, sull’intelligenza artificiale e sulle soluzioni cloud. Saranno necessari sempre più partnership tra ambiti tecnologici diversi, soprattutto per gli aspetti IT all’avanguardia. I singoli produttori non disporranno più di tutte le competenze necessarie sotto un unico tetto. Cambieranno anche le attuali mentalità riguardo alle partnership. In certi casi, i futuri partner saranno quelli precedenti mentre alcuni partner precedenti diventeranno concorrenti, e arriveranno anche nuovi partner. L’ingegneria meccanica e la costruzione degli stabilimenti otterranno vantaggi dai cicli di innovazione molto più brevi nel mondo IT soltanto se si verificherà il necessario cambia-mento strutturale per quanto riguarda la digitalizzazione, la connettività e la comunicazione e se i dipendenti avranno

FORMAZIONE/SITUAZIONE DEL PERSONALEDa qualche tempo ormai sembra che il numero di di-pendenti con conoscenze specialistiche in ambito idrauli-co a disposizione delle aziende stia diminuendo. Ciò vale sia per il settore commerciale sia per quello tecnico.Per quanto riguarda la formazione professionale di base e successiva, in Germania, per esempio, non esistono qua-lifiche riconosciute dalla Camera del Commercio e dell’in-dustria. Per il momento, gli specialisti in idraulica vengo-no reclutati principalmente tra i professionisti in ambiti correlati, come ad esempio montatori di macchine agri-cole o per l’edilizia, meccanici industriali o tecnici mecca-tronici. Non esiste di fatto nessuna formazione specifica che conduca a una qualifica di specialista in meccatronica oleodinamica.Le università non offrono corsi di oleoidraulica dedicati e l’idraulica è oggigiorno a stento un modulo di base dei corsi di ingegneria. La situazione nelle università è insod-disfacente. Quando l’idraulica viene offerta come materia, le lezioni si limitano quasi esclusivamente alla classica idraulica. All’estero si assiste a uno scenario simile.Per raggiungere l’unicorno dorato è necessaria una didat-tica moderna e aggiornata, il trasferimento di tecnologie e la creazione di una qualifica di “specialista in meccatro-nica oleodinamica” in entrambi gli ambiti accademico e commerciale. Questo è uno dei principali compiti congiun-ti che spettano ai decisori nell’istruzione, nell’industria e nelle associazioni nazionali/internazionali di fluidodinami-ca.

In futuro saranno necessari due profili professionali di-versi nel campo dell’idraulica. Uno specialista orientato ai componenti con competenze di ingegneria meccanica che sviluppi e ottimizzi ulteriormente i prodotti e uno spe-cialista in meccatronica oleodinamica orientato ai sistemi con un approccio olistico che disponga della conoscenza delle tecnologie di controllo e sia ferrato su azionamenti idraulici ed elettromeccanici.

Prospettive: Nonostante gli sforzi profusi, è improbabile che l’attuale situazione in ambito didattico cambi molto nel prossimo futuro. Negli anni a venire, un’istruzione mi-gliore che conduca a una conoscenza approfondita sarà essenziale, in quanto, se la conoscenza è carente non solo nell’ambito delle tecnologie di controllo, della digitaliz-zazione e dei software, ma anche nel campo della mec-canica/cinematica, le soluzioni di sistemi elettroidraulici non avranno alcun successo sul mercato, a prescindere dalla bontà della tecnologia. Vi è già una certa carenza di simili specialisti nelle aziende. Pertanto, i produttori di macchine stanno appaltando il lavoro ingegneristico a fornitori e sempre più approvvigionandosi di sottosistemi completi quali “moduli funzionali”. I grandi utilizzatori fi-nali stanno incaricando con sempre maggiore frequenza ad aziende specializzate ed affermate il lavoro di manu-tenzione. L’interazione con i sistemi idraulici dovrebbe pertanto essere resa quanto più semplice possibile per gli utilizzatori e l’idraulica dovrebbe continuare a offrire ai giovani una carriera invitante e orientata al futuro.


Per le suddette principali applica-zioni sono stati presi in considera-zione i seguenti tipi di azionamenti (Fig. 4):Movimenti lineari (>80% di tutte le applicazioni)Idraulica: azionamento cilindro tra-mite controllo a valvola o a pompa e assi compattiElettromeccanica: gruppo vite a sfere o a rulli Movimenti rotatori (<20% di tutte le applicazioni) Idraulica: control-lo pompa o controllo secondario Elettromeccanica: motore ad azio-namento diretto o con riduttore a ingranaggi.

Fig. 3: Panoramica delle industrie/applicazioni importanti per l'idraulica industriale

Fig. 4: Tipi di azionamento nelle tecnologie idraulica ed elettromeccanica

Non esiste sicuramente nessuna tecnologia di riferimento preferenziale per tutte le applicazioni. I rispet-tivi tipi di azionamenti sia in ambito idraulico sia in ambito elettromeccanico presentano punti di forza e punti deboli e possono essere valutati soltanto in base alla loro idoneità nelle specifiche applicazioni. Per essere in grado di fare affermazioni attendibili riguardo alla futura vitalità (nell’arco di un periodo di osservazione di dieci anni) è stato effettuato uno studio per stabilire se le applicazioni più importanti in dieci dei principali settori per l’idraulica industriale potrebbero essere sostituite (Fig. 3).

VITALITÀ FUTURA


La valutazione complessiva dei tipi di azionamento più idonei per il futuro è stato basato su uno studio delle seguenti quattro categorie principali con un totale di 13 criteri per ciascuna applicazione:

Funzionalità: Dinamica, robustezza, limite di potenza statica, accuratezza, sicurezza

Integrazione: Spazio di installazione, flessibilità, facilità d’uso

Efficienza sul piano dei costi : Costi, efficienza, durata in servizio Ecologia: Ecocompatibilità, manutenzione

PROSPETTIVE: Tutto sommato, è evidente che per movimenti lineari che comportino circa 500 kN o più, le possibilità offerte dai sistemi elettromeccani-ci sono esaurite (Fig. 5). Per classi di presta-zione al di sotto di 100 kN, l’elettromeccanica ha un grande potenziale per sostituire le so-luzioni idrauliche in molte applicazioni. Con gli azionamenti elettromeccanici, il potenziale tecnologico dei sistemi meccanici è ampia-mente esaurito. Sebbene si potrebbero otte-nere lievi miglioramenti di potenza e velocità sviluppando ulteriormente i materiali, i rives-timenti e le geometrie, sembrano improbabili eventuali salti rivoluzionari. Ogni ulteriore au-mento di potenza e coppia tramite trasmissio-ni meccaniche sarà poi limitato dalle masse da accelerare.

Fig. 5: Limiti delle tecnologie di azionamento lineare

Gli azionamenti idraulici permettono già forze oltre 100 volte maggiori che nel passato. Per quanto riguarda i limiti di prestazioni fisiche dei sistemi elettromeccanici distinti dai sistemi idraulici, non vi è alcun sovverti-mento. Si devono quindi attendere ulteriori sviluppi in entrambi gli ambiti. I sistemi idraulici nelle macchine per il taglio dei metalli e negli azionamenti rotativi subiranno una concorrenza perfino più dura. Tuttavia, vi saranno anche delle opportunità: tramite soluzioni a risparmio energetico con valvole dotate di intelligenza a bordo e prodotti facili da configurare. Per quanto riguarda gli attuatori lineari, l’idraulica manterrà e perfino migliorerà la sua posizione grazie ad ulteriori sviluppi innovativi negli assi compatti.In Fig. 6 è illustrato un esempio di asse compatto comprendente i tipici sottogruppi:cilindro, collettore ed elettropompa. Gli assi sono praticamente privi di manuten-zione e il mezzo fluido è concepito per durare quanto lo stesso asse. La mes-sa in servizio è identica a quella per gli azionamenti elettromeccanici. Le specifiche relative all’idraulica sono già comprese nelle librerie software. Di conseguenza, anche profili di traslazione complessi come quelli per la formatura e la giunzione, le macchine per lo stampaggio a iniezione e altre applicazioni con forze elevate possono essere parametrizzati molto facil-mente. Con l’ausilio di “Safety on Board” che è integrato nell’aziona-mento, i produttori di macchine possono ottenere livelli di sicurezza fino a SIL 3.

Fig. 6: Asse servoidraulico autonomo


3D

I vari mercati, settori e campi di applicazione pongono richieste molto diverse in merito all’idraulica industriale. Le aree di sviluppo che sono emerse negli ultimi decenni sono concentrate essenzialmente sui seguenti aspetti:

• Efficienzaenergetica(riduzionedelleforzediflusso,riduzionedellaperditadi pressione, aumento dell’efficienza) • Riduzionedeirumori • Riduzionedeivolumideiserbatoi • Aumentodellivellodipressioneeriduzionedellospaziodiinstallazione • Miglioramentodelleproprietàdeimaterialiedeglioli • Aumentodelladisponibilitàedellamanutenzionepredittiva • Facilitàd’uso(elettronicadibordo,software/proceduraguidatadimessain servizio) • Sicurezza

Sebbene queste problematiche rivestiranno ancora un ruolo importante nel futuro, non saranno più sufficienti da sole. Le tendenze industriali, come la stampa 3D in metallo, offrono nuove opportunità tecniche per l’idraulica, per esempio nella progettazione ottimizzata delle anime (procedura di sand printing) per migliorare le proprietà del flusso o nella produzione di servovalvole (Fig. 7).

Fig. 7: Servovalvola quale esempio di stampa 3D

Ulteriori opportunità di innovazione quali l’idraulica digitale (a 1 o n-bit), l’idraulica a bassa pressione <50 bar e l’uso di margini di controllo separati nella tecnologia delle valvole probabilmente non sono stati ancora pienamente studiati e valutati.

Se i tipici ambiti di applicazione dell’idraulica industriale vengono asse-gnati a gruppi più ampi, emergono due campi di applicazione principali con esigenze diverse (Fig. 8):

TENDENZE DI SVILUPPO


3DFig. 7: Servovalvola quale esempio di stampa 3D

Fig. 8: Gruppo di segmenti di mercato

APPLICAZIONI IN AMBIENTI SENSIBILIIl segmento di mercato è caratterizzato da condizioni ambientali speciali e spesso anche da processi continui.Esso comprende industrie quali marine, offshore, e il civil engineering , la metallurgia, le macchine da fonderia, l’industria mineraria, ecc., dove i sistemi vengono installati all’esterno o in ambienti speciali.Per quanto riguarda gli impianti di produzione che implicano processi continui, l’attenzione è rivolta alla OEE (overall equipment effectiveness), grazie alla quale i miglioramenti della produttività si ottengono ottimizzando i processi, migliorando la qualità e la manutenzione predittiva. In idraulica si stanno sviluppando sistemi diagnostici ad alte prestazioni basati sull’apprendimento automatico come ODiN (Fig. 9), che sono già in grado di predire in modo affidabile quando i componenti si guasteranno.

Fig. 9: Manutenzione predittiva con ODiN (Online Diagnostics Network)


In molti casi, sono richiesti la conformità con le classi di protezione ambientale (costruzione antideflagrante, norme minerarie, ecc.), centrali idrauliche ridondanti e l’impiego di fluidi biodegradabili. Alla luce dell’ambiente di mercato precedentemente descritto, è probabile che nel futuro vengano imposti ulteriori regolamenti ambientali.Uno dei principali mezzi di pressione per evitare rischi è la riduzione del volume di olio impiegato in un sistema. Negli ultimi anni si sono ottenuti buoni progressi a tal proposito. Alla base di ciò vi è una progettazione intelligente dei serbatoi che consente il degassaggio passivo naturale grazie alla simulazione CFD 3D. L’impiego di un modulo di degassaggio attivo che comprenda sensori per monitorare la percentuale di aria liberata nel fluido può portare a un ulteriore riduzione significativa di volume dell’olio (Fig. 10). Rispetto ai progetti tradizionali, il volume di olio può essere ridotto addirittura del 70%. Altri effetti positivi comprendono uno spazio di installazione ridotto del 50% e una notevole riduzione dei costi dell’olio e dei cambi olio.

Prospettive: oltre all’ulteriore sviluppo della tecnologia e dei fluidi per favorire il miglioramento della compatibilità ambientale, queste industrie subiranno un processo di trasformazione indotto dalla digitalizzazione, per esempio con l’estrazione mineraria intelligente, la metallurgia 4.0 o le navi a guida autonoma.

Fig. 10: Effetto del modulo di degassaggio attivo myCro+

APPLICAZIONI PER LA

PRODUZIONEIl secondo segmento di mercato è influenzato da sviluppi e tendenze derivanti dalla “fab-brica del futuro”. Ciò riguarda ad esempio le presse, le macchine per la lavorazione delle materie plastiche, i sistemi di assemblaggio, le macchine utensili, le macchine per il collaudo e così via, installati nelle moderne fabbriche.Per individuare i requisiti imposti sull’idraulica industriale, occorre prima descrivere la fabbri-ca del futuro. L’obiettivo principale è l’incre-mento della produttività e dell’efficienza grazie alla trasparenza. La fabbrica del futuro sarà estremamente agile. Gli obiettivi chiave sono un elevato grado di flessibilità e adattabilità, e la trasparenza aiuterà ad evitare costosi fermi macchina imprevisti. Le pareti, il pavimento e il soffitto rimarranno al loro posto; tutto il resto diventa mobile. Le catene di montaggio avran-no una struttura modulare e sarà possibile

riorganizzare le macchine in modo da creare nuove linee per nuovi scopi. Comunicheranno tra loro in modalità wireless tramite la tecnolo-gia 5G e saranno alimentate elettricamente da un sistema di ricarica a induzione nel pavimen-to (Fig. 11).

Fig. 11: Fabbrica del futuro

0s Degassing period 400s


Nella fabbrica del futuro, tutto sarà connesso, dal livello di campo ai sistemi IT basati sul cloud. Le soluzioni di automazione e azionamento rientreranno in questo ambiente soltanto con standard aperti. Devono essere

facili da configurare. Le funzioni di controllo sono memorizzate dispositivi e sono controllati o gestiti dal firmware. L’idraulica industriale deve adattarsi a questo mondo: sono già disponibili standard aperti come multi- Ethernet e IO-Link (Fig. 12). Con le comunicazioni in tempo reale, tutti i componenti, i moduli e le macchine possono condividere le informazioni. Al fine di garantire linguaggio e identificazione standardizzati in futuro, per l’idraulica sono state definite una semantica indipendente dai produttori e una descrizione delle sue funzioni sulla base del modello RAMI [3]. Tutto ciò è pronto per l’integrazione in eCl@ss ed è conforme alle norme interna-zionali ISO/IEC. I dati specifici del dispositivo,

come le funzioni e le classi eCl@ss, sono memorizzati nel disposi-tivo stesso e sono controllati o gestiti dal firmware.

Prospettive: È necessario poi che questi dati vengano implementati in tutte le future generazioni di prodotti poiché, in queste fabbriche del futuro, la mappatura del flusso del valore sarà digitalizzata. Il software raccoglie, trasferisce ed elabora i dati di produzione e logistica ai fini dell’analisi. Grazie ai modelli di business digitali, gli utilizzatori finali non possederanno più le macchine e i sis-temi, pagheranno invece la loro disponibilità o in base al loro uso. I nuovi modelli sono basati sui dati operativi raccolti a partire da tutti gli attuatori, moduli, sensori e macchine che costituiscono non solo le infrastrutture nuove, ma anche quelle esistenti.

Fig. 12: Valvola pressostatica con IO-Link/ Bluetooth (a sinistra) e valvola HRV con interfaccia multi-Ethernet per il controllo di posizione, pressione e forza, nonché per il controllo ad anello chiuso (a destra)

Fig. 12

Fig. 12


Lungo la strada verso l’unicorno dorato, una delle prime pietre miliari è rappre-sentata dalla centrale CytroBox di Bosch Rexroth, l’ultima generazione di centraline oleodinamiche (Fig. 13).CytroBox è la centrale idraulica del futuro. compatta e flessibile, è caratteriz-zata dal concetto di «plug and run» e da un’intelligenza a bordo, offrendo ai pro-duttori di macchine una centrale di media grandezza pronta all’uso con numerose funzioni incorporate. Le funzioni principali di sicurezza e di controllo dell’azionamen-to sono già compresi e possono quindi essere integrati e configurati facilmente per soddisfare una specifica applicazione. I sensori integrati e cablati forniscono informazioni sull’attuale stato del filtro, dell’olio o dell’azionamento. I dati dei sensori raccolti vengono inviati tramite comunicazione IO-Link ed elaborati in via preliminare nell’azionamento della centrale e sono resi disponibili anche per essere integrati e utilizzati nei moderni controlli di macchina.Le nuove soluzioni di automazione saran-no vitali in futuro soltanto se si adatte-ranno in modo flessibile agli ambienti connessi del futuro. Le macchine e i loro moduli saranno quindi di tipo wireless, scambieranno informazioni e istruzioni tramite interfacce aperte e monitoreranno se stesse continuamente. Con la sua interfaccia multi-Ethernet e la sua progettazione open core, l’unità

CytroBox modulare e flessibile offre questa futura vitalità. Come i moderni azionamenti elettromeccanici, l’unità è pronta per l’IoT. Per gli utilizzatori, la domanda è come si possono risolvere facilmente casi di applicazione come la manutenzione intelligente. Non è neces-saria solo la predisposizione per l’IoT ma anche una soluzione IoT semplice e priva di rischi. Con CytroConnect, l’unità CytroBox offre un servizio IoT: tutte le informazioni sull’unità – dallo stato ope-rativo dei componenti, al prossimo fermo di manutenzione, fino alle analisi per la manutenzione predittiva grazie Online Diagnostics Network (ODiN) di Rexroth – sono comodamente disponibili. A seconda delle esigenze, sono disponibili, quale servizio aggiuntivo, ulteriori pacchetti per la funzione di manutenzione, il rilevamen-to dei guasti e la manutenzione predittiva.


RIEPILOGONell’ambiente di mercato futuro, l’effi-cienza energetica, l’eco-compatibilità e le problematiche legate alla sicurezza saranno ancora importanti. L’idraulica industriale non sarà sovvertita dagli sviluppi nell’elettromeccanica. Tuttavia, i sistemi elettromeccanici potrebbe-ro essere un’opzione sostitutiva nelle applicazioni lineari e negli azionamenti rotativi a bassa potenza.L’idraulica tradizionale muterà in modo significativo nei prossimi dieci anni.L’intelligenza, i sensori, l’elettroni-ca e il software saranno sempre più incorporati nell’acciaio e nella ghisa. Ciò sarà fortemente influenzato dalle tendenze dell’IT e dell’automazione. Gli utilizzatori sperimenteranno l’idraulica industriale quale modulo funzionale già pronto per l’uso, con lo stesso grado di facilità d’uso a cui sono abituati nel mondo dei consumatori dell’IT. Sebbe-ne attualmente sia percepita come un “dinosauro”, l’idraulica industriale si evolverà gradualmente in un attraente unicorno: l’“idraulica industriale del domani”. I nuovi sviluppi nell’automa-zione industriale e nella tecnologia IT renderanno più semplice l’integrazione

dell’idraulica industriale, rendendola più competitiva.Gli ambiti che offrono un potenziale di sviluppo dell’idraulica industriale comprendono gli attuatori compatti, l’efficienza energetica e la facilità d’uso. Gli sviluppi derivanti dal nuovo mondo dell’automazione basata sull’IT inte-greranno i precedenti aspetti chiave dell’idraulica. La digitalizzazione (sof-tware, connettività, reti private, app e così via) come pure l’uso di dati (sen-sori, server web, analisi dei dati, servizi IoT, soluzioni cloud ecc.) conquisteran-no inevitabilmente il mondo dell’indus-tria.

Per la stesura di questo articolo si rin-grazia il Dr. Steffen Haack, Presidente della Divisione Idraulica industriale, Bosch Rexroth AG (Lohr am Main), il Professor Peter Anders (Furtwan-gen University), Peter Michael Synek (VDMA, Fluid Technology Group), Henry Finzel (Finzel Hydraulik).

Fig. 13: CytroBox, l’ultima generazione di centralina oleodinamica

Idraulica industriale il Futuro...Oltre ai sistemi Bluetooth e WLAN utilizzati oggi, verranno sempre...

Documents

Transcript of Idraulica industriale il Futuro...Oltre ai sistemi Bluetooth e WLAN utilizzati oggi, verranno sempre...