L’automazione industriale
L’automazione industriale è una disciplina tecnica che studia, progetta e realizza sistemi elettromeccanici al fine di rendere più efficaci ed efficienti i processi industriali di produzione o trasformazione.
L’automazione industriale nasce dall’impiego combinato di molte competenze tecniche. Le principali sono la progettazione meccanica, la progettazione elettrica e lo sviluppo di algoritmi di controllo. Lo scopo principale dell’automazione industriale è quello di rendere i processi ripetitivi migliori, in termini di efficienza, sicurezza e qualità.
Un processo industriale di produzione o trasformazione si realizza attraverso un impianto, ovvero un sito dove più linee e macchine automatiche sono interconnesse e collaborano al fine di completare il processo richiesto.
Nel tempo, l’automazione industriale si è concentrata su diversi aspetti della produzione: in un primo lo scopo delle macchine automatiche era quello di compiere attività troppo faticose per l’uomo, come il sollevamento di pesi o l’applicazione di grandi forze.
Successivamente le macchine hanno supportato la produzione in larga scala (produzione di massa), puntando sulla velocità di produzione.
In tempi più recenti, la progettazione dell’automazione industriale si è focalizzata sulla qualità della produzione (ovvero la ripetibilità) e sulla sicurezza degli operatori umani. Infine, i nuovi paradigmi dell’automazione industriale impiegano sistemi di controllo sempre più sofisticati per rendere la produzione flessibile e rendere massimo il valore della componente umana all’interno dell’impianto.
Progettare un impianto o una macchina richiede il coinvolgimento di molte competenze e tecnologie. Nella moderna automazione industriale, l’impiego di sensori intelligenti, di telecamere e dell’intelligenza artificiale ha reso sempre più rilevante la progettazione di algoritmi e lo sviluppo di software di controllo real-time di elevata complessità.
Nelle prime fasi di progettazione è fondamentale comprendere le dinamiche dell’impianto, ovvero effettuare una profonda analisi dei flussi della produzione e procedere al dimensionamento generale delle linee, in termini di capacità produttiva, disponibilità e livello di ridondanza. Questa fase è spesso facilitata dall’uso di simulatori e modelli matematici che prevedono gli scenari operativi dell’impianto.
Successivamente la progettazione si concentra sul layout (disposizione) tenendo in considerazione elementi di accessibilità e le necessità di manutenzione dell’impianto.
La progettazione delle singole macchine automatiche richiede la collaborazione degli esperti di informatica e controlli automatici, dei progettisti meccanici e degli esperti di elettronica, idraulica e pneumatica.
L’automazione industriale è in questo senso una disciplina tecnicamente complessa perché la progettazione di un impianto o di una singola macchina richiede molte competenze tecniche, oltre che l’impiego di tecnologie avanzate.
La realizzazione e la messa in servizio dell’impianto
L’automazione industriale non comprende la sola fase di progettazione, ma anche la realizzazione finale dell’impianto e la sua messa in servizio.
Una linea di produzione nasce generalmente dall’integrazione di componenti di commercio come sensori, cavi, PLC, motori, quadri elettrici, e di parti costruite su misura, quali schede elettroniche, strutture, piastre, staffe e altri elementi di supporto e interconnessione. Pertanto la fase di progettazione dell’impianto è seguita da due attività, spesso svolte in parallelo: la realizzazione delle parti su misura e l’approvvigionamento dei componenti di commercio.
Successivamente i componenti sono assemblati, collegati e configurati nella sede dell’azienda e/o direttamente nel sito produttivo dove l’impianto di automazione industriale sarà installato e operativo.
L’iter per rendere l’impianto completamente produttivo dipende dalla complessità e da molti altri fattori, quali parti preesistenti, opere civili e garanzia di continuità. Generalmente l’impianto è suddiviso in moduli o aree che vengono dapprima collaudate singolarmente e successivamente integrate insieme. A seconda della tipologia di prodotto trattato, si può procedere al commissioning vero e proprio utilizzando test-deck, prodotti mock-up o prodotti reali.
L’evoluzione e la manutenzione
Intorno all’impianto ruota un’organizzazione viva e flessibile, fatta di componenti umane ed economiche, che evolve e cresce nel tempo seguendo le esigenze del mercato.
Anche l’automazione industriale deve fare la sua parte, progettando impianti facilmente manutenibili e che possono evolvere nel tempo per essere sempre efficienti e adatti ai nuovi fabbisogni.
Caratteristiche avanzate, come la manutenzione predittiva, l’adattabilità, la connettività tra macchine e i sistemi di modellazione avanzati sono solo alcuni degli strumenti che la nuova Industria 4.0 mette a disposizione per creare impianti a prova di futuro, flessibili, affidabili e sicuri.
