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el settore industriale della meccanica italiana per il confezionamento e l’im-ballaggio, l’automazione ha una posizione strate-gica e un ruolo tecnologi-

camente importante. Abbiamo invitato alcune aziende a rispondere alle nostre domande. Abbiamo sentito: Roberto Beccalli - product manager servo & mo-tion, South Emea di Mitsubishi Electric (http://it3a.mitsubishielectric.com/fa/it), Michele Consoli - packaging manager di

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Schneider Electric (www.schneider-elec-tric.com), Luca Nicola - product manager di Servotecnica (www.servotecnica.com), Alessandro Negri - packaging promo-ter di Siemens (www.siemens.it), Marco Oneglio - strategic industry manager consumer goods di Sick, Mirko Dibene-detto - product manager motion control sensors di Sick (www.sick.it), Cristian Ran-dieri - presidente & CEO di Intellisystem Technologies (www.intellisystem.it), Elio Bolsi - general manager di Wenglor Sen-soric Italiana (www.wenglor.com).

A.O.: Quali suggerimenti sul risparmio energetico delle linee di packaging? Quali soluzioni tecniche per ridurre il consumo di energia’Michele Consoli: La riduzione del con-sumo energetico tradizionalmente era affrontata a livello di componenti adot-tando, per esempio, soluzioni di aziona-mento modulari o raffreddati a liquido e multimetri per la misura dei consumi energetici, componenti di misurazione basilari. Il passo successivo per otte-nere maggiore efficienza è lavorare per

Carlo Marchisio @Industry40_

NI costruttori italiani di macchine automatiche per il settore del packaging rafforzano la loro leadership mondiale. Sentiamo le parole del presidente di Ucima e di alcune aziende protagoniste

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Packaging: riprende la corsa delle tecnologie Made in Italy

Parte II

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consentire la gestione complessiva dei carichi: questo sempre grazie alla digi-talizzazione oggi è possibile con appli-cativi soft ware innovativi che sono in grado di monitorare e gestire sugli Scada di linea i consumi, ad esempio ottimiz-zando le fasi di produzione e di stand by. Luca Nicola: La proposta per la ridu-zione del consumo energetico si indi-rizza verso motori sincroni basati sul principio Liproka. Il concetto di base è avere un motore sincrono fino a 8 poli,

per quanto riguarda lo statore. L’innova-zione risiede nel rotore, caratterizzato da un alto numero di poli. Tramite magneti di alte prestazioni si ottiene un flusso magnetico estremamente performante. Quando si applica allo statore un campo magnetico rotante ne consegue una rotazione del rotore in senso contrario rispetto al campo magnetico, con una velocità ridotta secondo un rapporto dipendente dalla geometria elettroma-gnetica e dal numero di poli rotorici. Il risultato è una riduzione elettromagne-tica tra velocità statorica e rotorica. La velocità di rotazione dell’albero rotorico potrà essere variata in modo continuo e preciso. La motorizzazione così ottenuta è a tutti gli effetti un motoriduttore ge-arless che rispetto a un motoriduttore classico, è in grado di offrire maggiore efficienza energetica e giochi zero. Ti-picamente l’efficienza dei motori  è del 98%. Si raggiungono coppie sino a 7.500 Nm a 100 RPM e per quanto riguarda i servoazionamenti le nostre soluzioni of-frono componenti con un rendimento tipico che è superiore al 96%.Alessandro Negri: Motori e drive sono tra i principali consumatori di energia in una macchina packaging. La soluzione tecnica più semplice per il risparmio energetico è quella di utilizzare com-

ponenti meno energivori. I nostri azio-namenti hanno, ad esempio, svariate funzioni che consentono di ridurre i con-sumi dei motori a carichi parziali. Molte applicazioni nell’ambito del packaging utilizzano assi molto dinamici, con con-tinue accelerazioni e frenate: la scelta di moduli di potenza rigenerativi consente di re-immettere in rete l’energia di frena-tura altrimenti persa termicamente.Cristian Randieri: Oggi il cambiamento delle regole del mercato ha eliminato lo spazio all’improvvisazione e alla fantasia poiché i margini si sono ridotti al mi-nimo tanto che per un’azienda passare dal guadagno alla perdita è questione di poco. I produttori di macchine per il packaging lo sanno bene e intuiscono che la sostenibilità ambientale ed eco-nomica deve andare di pari passo anche per le linee di packaging affinché queste continuino a essere un driver di sviluppo aziendale. Per fare ciò occorre avviare un programma di risparmio energetico mi-rato alla razionalizzazione del consumo degli impianti puntando inizialmente alle parti d’impianto che rappresentano la maggior parte del consumo energe-tico totale di una linea completa. Per applicare questo concetto occorre che le macchine e gli impianti per il packa-ging siano scomposti in moduli in cui ogni modulo è una parte della macchina o dell’impianto con le sue varianti e op-zioni. Per ogni modulo deve essere di-sponibile il relativo modello meccanico corredato della relativa parte elettrica, fluidica e impiantistica. A partire da questi elementi a volte bastano degli interventi minimi per abbatterne il con-sumo energetico, quali ad esempio nel caso specifico delle machine soffiatrici l’impiego di nuovi materiali isolanti e riflettenti. Nell’ambito di un piano di miglioramento continuo in materia di

sviluppo sostenibile occorre condurre un audit sulle linee produttive classifi-candone il loro consumo energetico, analizzando a fondo le cause dei po-tenziali sprechi di energia di tutti gli elementi che la causano. Esistono nel mercato anche dei veri e propri simula-tori soft ware per il controllo del rispar-mio energetico in grado di classificare le macchine in funzione del loro consumo e di proporre soluzioni volte a ottimiz-zarne le prestazioni e quindi l’efficienza. Ottimizzazione che si può ottenere so-lamente agendo in modo diretto e indi-retto sul concetto inteso come modulo o componente. Nel primo caso l’utilizzo di moderne tecnologie di comando e auto-mazione intelligente applicate a motori, compressori e pompe a bassissimo con-sumo rappresentano soluzioni classi-che che devono essere maggiormente perfezionate per risparmiare energia a favore di una maggiore efficienza ener-getica dell’intera linea. Motori compatti ed efficienti, perfettamente accoppiati ai movimenti con delle fasi di accele-razione efficacemente calibrate conti-nuano ad avere un impatto notevole sulla riduzione del consumo di energia. Nel secondo caso occorre prendere in considerazione nuovi processi che otti-mizzati intervengono sulla riduzione del consumo di acqua ed energia applicati a concetti meccanici innovativi capaci di prolungare gli intervalli di manuten-zione e la durata, risparmiando a loro volta energia. Le soluzioni proposte da mettere in campo devono in ogni caso consentire un’elevata flessibilità di con-figurazione sia nella parte funzionale sia in quella sensoristica. Elio Bolsi: Fare efficienza energetica significa anche evitare gli sprechi. Per questo motivo la nostra azienda ha svi-luppato una specifica soluzione per le applicazioni di movimentazione basate su rulli e nastri trasportatori che sfrutta una specifica funzione, denominata Eco Mode. Se non rileva alcun oggetto in transito, il sensore attiva la modalità Eco, entrando in uno stato di stand-by carat-terizzato da consumi ridotti al minimo (< 16 mA). Ciò consente, soprattutto su convogliatori o linee di trasporto parti-colarmente lunghe, di gestire le singole tratte in maniera intelligente, lasciando accese solo quelle che, all’interno della fabbrica, in quel momento sono inte-

Alessandro Negri, Siemens

Luca Nicola, Servotecnica

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ressate dal passaggio di oggetti. Mi-surazioni effettuate sul campo hanno dimostrato che, in casi estremi, si riesce a ottenere una riduzione complessiva della potenza assorbita dalle elettroval-vole di comando rulli e dai relativi sen-sori fino al 75%.

A.O.: L’applicazione motion control nel packaging è d’importanza basilare. Ci sa-ranno sviluppi futuri con l’automazione?Roberto Beccalli: La forte richiesta di soluzioni sempre più veloci destinate ad aumentare produttività delle macchine ha portato le case produttrici allo svi-

luppo di soluzioni motion control sem-pre più performanti che garantiscano comunque una medesima o maggiore qualità del prodotto. A esse si affianca un progressivo sviluppo di soluzioni soft ware sempre più user friendly, per semplificare l’operatività sulle macchine e garantire così al cliente un significativo ritorno di investimento. A livello mac-china la grande esperienza nel mondo del packaging è esaltata dalle soluzioni di motion control. Le soluzioni scalabili permettono al costruttore di selezionare sempre la soluzione più idonea a cia-scuna applicazione, garantendo anche un rapporto qualità/prezzo ottimale. A livello di soft ware, invece, abbiamo svi-luppato programmi personalizzati per l’industria del packaging: le librerie mo-tion o motion library. Si tratta di blocchi funzione che l’utente può integrare nel proprio programma ed eventualmente editare per adattarli alla specifica appli-cazione, riducendo in modo anche note-vole il tempo di sviluppo del programma stesso. Attraverso di essi è possibile, ad esempio, gestire le funzioni di taglio al volo, camme elettroniche, dancer con-trol, ecc. I blocchi funzione sono svilup-

pati seguendo gli standard PLC Open e Omac PackML (organizzazione inter-nazionale che fissa le linee guida per operare nel mercato del Packaging), con l’obiettivo di fornire soluzioni che garan-tiscano al cliente un significativo ritorno di investimento.Consoli: Da quando è nato il concetto di meccatronica il settore del packaging ha immediatamente cambiato il suo modo di concepire le macchine automatiche. Il motore integrato ad alte perfomance, bassa inerzia e soprattutto dimensioni contenute è ormai un riferimento di mercato. Negli ultimi 5 anni stiamo as-sistendo a un vertiginoso aumento delle motorizzazioni dei movimenti e a una drastica riduzione degli spazi della linea. Tutto oggi è e deve essere automatiz-zato. Personalmente vedo un futuro fatto di motion sempre più contenuto e modulare, anche del monoasse, con componenti che si integrano in moda-lità ‘plug & move’ come fossero sensori o teleruttori; la differenziazione tecnolo-gica si giocherà inoltre sulla modularità e flessibilità dei soft ware dedicati. Nicola: Il motion control con proto-colli Etercat, Profinet, Sercos III sono già una scelta consolidata per le nuove automazioni; è possibile scegliere di raggruppare la parte intelligente in un unico controllo, o di suddividerla in sot-togruppi localizzati su una singola parte di macchina, questi sottogruppi sono comunque sempre in contatto tra loro ad alto livello con porte Ethernet. La po-tenzialità di calcolo, così come la larga banda passante permette di controllare un numero di assi impensabile fino a pochi anni fa e con tempi di campiona-mento inferiori al millisecondo. Anche la dislocazione degli hard ware sta su-bendo cambiamenti profondi grazie alla decentralizzazione, ovvero la possibilità di avere motion control e drive con alto grado di protezione (IP65), alloggiati in involucri resistenti, posizionati nella prossimità delle motorizzazioni se non inglobati nelle stesse, ovvero, motori con elettronica integrata. Sono solu-zioni che permettono di ridurre lo spa-zio del quadro elettrico, ridurre i tempi di messa in servizio, di diagnosi e non ultimo ridurre le emissioni elettriche. Il compito della motion control locale è di farsi carico di una parte specifica della macchina e di poter generare informa-

zioni e riceverne da altri master. La de-centralizzazione avviene anche grazie a servoazionamenti sempre più compatti.Negri: Nel packaging, uno dei topic principali è la personalizzazione del prodotto. Per farlo occorre che le mac-chine siano estremamente flessibili. Le riempitrici dovranno poter maneggiare bottiglie di forma e dimensione diverse. Le etichettatrici dovranno gestire eti-chette stampate al momento su ordini in realtime.Le fardellatrici dovranno fare pacchetti di vari prodotti in tempi molto brevi e senza attrezzaggi manuali. E via di questo passo. Già si è assistito in questi anni all’aumento del numero di assi elettrici nel mondo del packaging, diminuendo le trasmissioni meccaniche e gli azionamenti idraulici. Sistemi di trasporto intelligenti sono già realtà: il classico nastro di trasporto è superato, adesso è possibile muovere i prodotti singolarmente e in modo indipendente nel punto dove avvengono le specifiche lavorazioni della macchina Mirko Dibenedetto: Le richieste delle aziende leader nel mercato packaging sono principalmente rivolte a soluzioni in grado di fornire un’elevata capacità di

diagnostica. Questo fattore chiave è alla base dei fornitori di motion control che, mediante soluzioni sempre più intelli-genti, consentono di minimizzare i fermi macchina a fronte di una prevenzione chiara, precisa e puntuale. Un secondo aspetto, ma non di minor importanza, è la necessità di accedere ai sistemi me-diante un collegamento remotato. In questo modo la gestione delle attività di manutenzione è più facile con un note-vole abbattimento dei costi di esercizio. Infine stiamo registrando una sempre maggiore richiesta di soluzioni sempre più compatte al fine di ridurre gli attriti e

Roberto Beccalli, Mitsubishi Electric

Mirko Dibenedetto, Sick

ottimizzare le performance a bordo mac-china; in questo caso le soluzioni One Cable e Direct Drive iniziano a ricoprire un ruolo fondamentale nel mercato dei feedback motore.Randieri: Ormai è un dato di fatto che la risoluzione delle principali problemati-che riguardo l’incremento di produttività, in termini di qualità della produzione e prezzo competitivo puntano all’utilizzo dei sistemi di motion control atti a go-vernare i processi di packaging. Le fun-zionalità di un controllore motion sono infatti direttamente collegate non solo alla flessibilità dei formati ma anche alla velocità di processo. Le applicazioni di motion control si spingeranno sempre più nella direzione della flessibilità di produzione in cui le applicazioni nelle varie fasi d’imballaggio richiedono ma-nipolazioni particolarmente ripetitive, magari in ambienti asettici, da cui ci si at-tende un maggiore impiego dei sistemi di visione applicati ai robot. Le mag-giori performance richieste ai sistemi di motion control e robotica spingeranno costruttori e utenti finali a modificare in termini di percezione la disponibilità delle soluzioni presenti nel mercato favo-

rendo le soluzioni integrate proposte da un unico fornitore poiché fattore chiave per ottimizzare il costo complessivo dell’architettura in termini di progetta-zione, programmazione, start up, ma-nutenzione e gestione interna. Un altro aspetto importante da non trascurare per le linee di packaging è l’integrazione dei comuni flowpack con i robot, che dovranno essere in grado di gestire le operazioni di pallettizzazione e depallet-tizzazione di materiali e prodotti. In altre parole anche il motion control dovrà es-sere maggiormente flessibile, con tempi

ciclo sempre più ridotti a cui bisogna aggiungere la capacità di integrare fun-zioni di logica per la robotica. Dal punto di vista dell’automazione, le soluzioni più richieste saranno quelle che consen-tiranno una grande rapidità di scambio dei dati a livello di campo associato a una maggiore potenza di calcolo che andrà a favore di un motion controller impiegato sulle macchine di tipo centralizzato atto a favorire il vantaggio della riduzione dei tempi e dei costi di startup. Le principali problematiche di processo inerenti al motion control riguarderanno la ter-moregolazione delle confezionatrici, la sincronizzazione dei prodotti nelle ter-moformatrici e le cinematiche dei pallet-tizzatori applicate ai robot.

A.O.: Quali saranno le applicazioni fu-ture di automazione sulla manutenzione preventiva e predittiva delle macchine di packaging? Beccalli: Come già ricordato, il settore del packaging è un fiore all’occhiello dell’industria italiana e rappresenta uno dei campi in cui la qualità made in Italy è riconosciuta a livello globale. Ne consegue una dimensione sempre più internazionale del mercato di sbocco delle produzioni sviluppate da aziende del nostro paese. Una conseguenza immediata di questa globalizzazione è la necessità di far fronte a richieste di assistenza in tutto il globo. Questo non sarebbe possibile senza un adeguato sistema di teleassistenza, pratica che avrà sempre maggior rilevanza in futuro per risolvere in tempi rapidi i problemi causati da un malfunzionamento del macchinario senza dover mandare del personale tecnico in loco. Questo non è sufficiente. Poche soluzioni sono in grado di garantire un’elevata produtti-vità quanto la manutenzione predittiva. Proprio la manutenzione preventiva è dunque l’obiettivo di una delle nostre più recenti introduzioni che riguardano gli sviluppi della tecnologia di condi-tion monitoring. La soluzione si basa sulle funzionalità di sensori add-on di tipo intelligente dotati di controllore integrato per un approccio più globale al condition monitoring e integra al-larmi luminosi e diagnostica dettagliata, analisi approfondite e azioni raccoman-date per minimizzare i tempi di fermo impianto imprevisto e massimizzare la

disponibilità delle risorse. Inoltre, tecno-logie come IoT e Big Data aprono nuovi scenari per abilitare una manutenzione predittiva particolarmente efficace. L’IoT permette infatti di gestire soluzioni di ac-quisizione e gestione dei dati particolar-mente performanti, mentre il fenomeno dei Big Data, ovvero l’aumento espo-nenziale dei dati, permette di definire in modo estremamente preciso i processi e le performance dei sistemi fino ai mi-nimi dettagli, ottimizzando le già citate attività di gestione e manutenzione pre-ventiva. Ovviamente operare con una raccolta di dati così grande e complessa richiede strumenti con caratteristiche più evolute rispetto a quelle tradizionali.Consoli: La manutenzione predittiva e preventiva sono strategiche, sono grandi i vantaggi che si hanno potendo essere proattivi invece che semplicemente re-attivi. Implementare sistemi di questo tipo significa avere soluzioni in grado di elaborare in tempo reale la situazione delle macchine in produzione, valutarne il funzionamento, anticipare l’inter-vento in caso di necessità, con un largo impiego di sensori in campo capaci di catturare le informazione supportati da

device intelligenti, e con la disponibilità di sistemi in grado di elaborare i dati per finalità manutentive. In prospettiva, ap-plicando in modo completo un modello del genere, si potrà ottenere quella che noi definiamo un’intelligenza operativa che permetta di competere e di ridurre anche la necessità di costosi interventi sul campo, quindi contribuirà alla ridu-zione del total cost of ownership. Nicola: La manutenzione preventiva può diventare predittiva, intervenendo in realtime quando sono visibili malfun-zionamenti o aggiornando on line soft-ware applicativi. L’impianto si mantiene

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Cristian Randieri, Intellisystem Technologies

Michele Consoli, Schneider Electric

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così in costante evoluzione. La possibi-lità data al motion control, tramite una porta Ethernet, di dialogare in rete, di integrare funzioni di web server, di ac-cedere a database in cloud, apre scenari nuovi che spingono i progettisti verso nuove frontiere. A nostro avviso l’inte-grazione tra motion control e sistemi IIoT è in pratica oggi un fatto compiuto.

Basti pensare alla sempre più frequente connessione tra macchina e dispositivi mobili, come cellulari o tablet, per per-mettere di avere un quadro preciso e aggiornato delle variabili che control-lano lo stato della macchina o lo stato dell’avanzamento del processo produt-tivo. L’assistenza post vendita è già da ora possibile, anche senza essere vicini al macchinario, realizzando collega-menti remoti tramite soft ware standard per mantenere un contatto diretto tra costruttore e utilizzatore.Negri: La manutenzione predittiva del futuro si pone come scopo la sistema-ticità. Da sempre è possibile collegare a un PLC un sensore di temperatura o di vibrazione, monitorare il surriscalda-mento di un motore o le oscillazioni di un asse meccanico e scrivere il codice per generare un avviso sul pannello ope-ratore che segnali l’anomalia. Oggi, con il Condition Monitoring System, si mette a disposizione un insieme di schede e sensori per l’acquisizione dei dati dal campo, supportati da un’infrastruttura hard ware e soft ware per il monitoraggio completo e dettagliato. Non è necessa-rio scrivere il codice ma si parametrizza il sistema secondo le proprie esigenze. Questo, ad esempio, consente la gene-razione di alert direttamente dalla mac-

china senza intervento di un operatore per segnalare la necessità della sostitu-zione preventiva di un componente al primo fermo impianto programmato. Randieri: Il mercato odierno richiede sistemi sempre più compatti e flessibili, facili da installare e manutenere, caratte-rizzati da tempi di conversione e cambio formato minimi per ridurre all’estremo i

tempi di inattività; è ri-chiesta l’ottimizzazione dei costi di gestione e manutenzione associati a un rapidissimo tempo d’intervento. A tutto ciò dobbiamo aggiungere le recenti esigenze di sicu-rezza, tracciabilità, fles-sibilità e ottimizzazione del processo produttivo che impongono ai co-struttori di macchine nuove problematiche anche in termini di ma-nutenzione preventiva e diagnostica predittiva

che in molti casi riguardano macchine realizzate da diversi costruttori. Per ri-spondere a queste richieste le macchine per il packaging devono essere tecnolo-gicamente all’avanguardia, garantendo strumenti di accesso remoto per poter fare diagnostica e intervenire online su applicazioni installate in qualsiasi parte del mondo. Stiamo parlando di un tipo di manutenzione predittiva evoluta che gra-zie alle funzioni di connettività remota e le soluzioni di modularità intelligente pun-tano a spingersi sino alle soluzioni cloud. Questo nuovo concetto di manutenzione si basa sull’apertura delle soluzioni di fab-brica Ethernet-based verso reti esterne sino ad arrivare a Internet. Le richieste di mercato sono orientate alla ricerca di soluzioni innovative aperte a funzioni di connettività sempre più proiettate verso le nuove piattaforme di manutenzione in ambito web. Ciò impone la capacità di accedere al singolo dispositivo quale elemento in grado di mettere a disposi-zione informazioni complete sul suo stato di funzionamento e usura, consentendo la massima mobilità e connettività, ma anche la più ampia acquisizione di dati per l’elaborazione di algoritmi di diagno-stica predittiva. È solo esplorando le po-tenzialità dello smart manufacturing, e in particolare della crescente quantità di dati

operativi e funzionali disponibili all’analisi e alla loro elaborazione, che si potranno attivare nuove soluzioni in termini di ma-nutenzione preventiva e predittiva delle macchine di packaging. Questi nuovi stru-menti comporteranno anche maggiori ri-schi di attacco cibernetico degli impianti. La connessione tra questi sistemi esterni e la rete di fabbrica impone quindi l’esi-genza di ricorrere a un’infrastruttura si-cura per evitare che il rischio in termini di security sia più alto dei benefici ottenibili dall’innovazione introdotta.Bolsi: La comunicazione uomo-mac-china è bidirezionale e consente di in-teragire con il sistema di automazione in maniera strutturata. La possibilità di interrogare i sensori, effettuarne la dia-gnostica o di analizzarne i dati di fun-zionamento fin nel minimo dettaglio consente di implementare politiche di manutenzione che non possono che generare un impatto positivo sull’effi-cienza totale del sistema. La massima disponibilità del sistema di produzione, attraverso il corretto utilizzo delle varie tecnologie, è proprio uno dei paradigmi

dell’Industria 4.0 . Si pensi al caso di una macchina automatica a elevata cadenza produttiva, ad esempio migliaia di cicli all’ora, in cui sono montati a bordo sen-sori intelligenti i cui dati, interrogati, analizzati e correlati con altri parametri operativi, permettono all’utente finale di implementare un’efficace politica di manutenzione predittiva. I benefici in termini di ritorno economico sono evi-denti, oltre che immediati. Penso che nel prossimo futuro nessuno sarà più dispo-sto a derogare a funzionalità di questo tipo e che anzi diventeranno un must a cui nessun produttore di soluzioni di au-tomazione, tanto meno di sensori, potrà fare a meno di guardare. •

Elio Bolsi, Wenglor Sensoric Italiana

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