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Industria 4.0 : qual è il significato? Lo capirete dal caso della Harley-Davidson

Industria 4.0 è un termine molto in voga nell’ultimo periodo. Ricapitolando il suo significato l’ Industria 4.0 descrive la prossima era dell’industrializzazione chiamata anche quarta rivoluzione industriale, pensata per avere più intelligenza, connettività e informatica per creare fabbriche intelligenti. La prima rivoluzione fu l’inizio della meccanizzazione, alimentata dal vapore, la seconda era la trasformazione dell’elettricità portata in produzione, mentre la terza era l’impatto dell’IT e l’avvio dell’automazione.

Industria 4.0, il significato

Secondo l’autore Bernard Marr, la produzione deve includere quanto segue per qualificarsi come Industria 4.0 :

  • avere macchine, dispositivi, sensori e persone connesse e comunicanti;
  • sistemi che creano una copia virtuale del mondo fisico, basati su dati provenienti dai sensori per inserire le informazioni nel contesto;
  • dei sistemi che supportano l’uomo nel prendere decisioni e risolvere problemi, e specialmente con compiti che sono troppo difficili o pericolosi per le persone;
  • sistemi cyber-fisici imparano mentre vanno avanti, permettendo loro di prendere decisioni semplici e diventare il più autonomo possibile.

IoT per Software AG e Siemens

Bernd Gross, il vicepresidente senior di IoT e Cloud in Software AG, che lo scorso novembre ha collaborato con Siemens per promuovere MindSphere di Siemens (un sistema operativo di IoT basato su cloud per le industrie), dice che c’è stata abbastanza attività, “per identificare determinati modelli per progetti di successo.”

Questi sono i passaggi critici che ha delineato:

  • le prime fasi sono azioni basate sui dati: “La chiave non è integrarsi prima di stabilizzarsi, se si implementano troppo velocemente e si cambiano i processi, possono diventare inaffidabili e si verificano guasti end-to-end.” Gross consiglia alle società di iniziare con applicazioni discrete come la gestione degli allarmi;
  • il secondo passo riguarda l’integrazione dei processi basati sui dati e il passaggio al tempo reale per raggiungere nuovi livelli di efficienza;
  • il terzo passo è quando si dovrebbe cercare di implementare l’apprendimento automatico e l’intelligenza artificiale. Gross avverte: “Troppi progetti sembrano fare questo prima di aver completato gli altri due passaggi. Ci possono volere 18 mesi prima che di avere un apprendimento automatico valido per i tuoi progetti. “

Lo stesso Bernd Gross consiglia: “Prenditi il tuo tempo, sviluppa i tuoi piani, migliora le tue capacità e impara a conoscere il tuo nuovo mondo nella parte dell’integrazione”.
Dal canto suo, Andreas Geiss, vicepresidente di Siemens, afferma: “Inizia subito il primo passo – ora – e ricorda che il successo non riguarda la tecnologia, ma il fatto di avere una strategia aziendale incentrata sui dati”.

L’esempio di Harley-Davidson e la strategia di IoT

La Harley-Davidson Motor Company è un buon esempio di come ideare una strategia IoT. L’azienda americana stava affrontando un’intensa competizione globale e allo stesso tempo, il suo mercato principale stava invecchiando, i suoi prodotti non erano attraenti per i più giovani, i costi della manodopera dell’azienda erano troppo alti e la produzione non era allineata con l’IT.

Macej Kranz, Vicepresidente del Gruppo di Innovazione Strategica di Cisco afferma “Prima dell’IoT, ci voleva quasi un anno tra quando l’ordine e la distribuzione di una Harley. Tutto ciò a causa dell’inefficienza nella gestione dei dati e in Harley Davidson, ottimizzando le operazioni hanno portato la durata del ciclo Build to order da 18 mesi a 2 settimane. Oggi il tempo necessario per risolvere i problemi nei piani di produzione è passato da giorni o settimane a minuti. Grazie a tutti questi miglioramenti, la redditività è cresciuta del 3-4%”.

Sono quattro i fattori che Kranz individua e identifica come “corsie veloci” per ottenere risultati grazie all’Internet delle cose: sensori, contatori e dispositivi connessi tra loro, monitoraggio, controllo e gestione delle risorse, analisi e manutenzione predittiva.

Infine, i risultati di business strategici derivanti dai cambiamenti apportati dall’ IoT includono:

  • decisioni più rapide dell’80% grazie all’abilitazione della forza lavoro;
  • drastiche riduzioni dei costi e dei tempi di allestimento;
  • gestione patrimoniale continua, che consente un migliore processo decisionale;
  • aumento del 6,8% del tempo di trasmissione di produzione dovuto all’etichettatura delle risorse;
  • miglioramenti da 10 a 25 volte in termini di tempi di costruzione su ordinazione;
  • un aumento del 7-12% nell’uso delle apparecchiature, guidato dall’automazione basata su IoT.

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Industria 4.0, alla scoperta dell’OML (Open Manufacturing Language)

L’OML (Open Manufacturing Language) è un linguaggio standard per l’interscambio dei dati all’interno delle fabbriche d’assemblaggio dei PCB, che consente di portare nella produzione i vantaggi della Internet of Manufacturing, dell’Industria 4.0 e della Smart Factory. Si tratta dunque di un fattore molto importante di innovazione e competitività per le imprese che fanno assemblaggio di schede elettroniche.

Cos’è l’OML

L’OML è uno standard aperto della Internet of Manufacturing (IoM) e della Industrial Internet of Things (IIoT), che definisce le modalità di interconnessione dei processi produttivi per l’assemblaggio dei PCB, interessando tutti gli elementi del sistema: le macchine SMT, l’ispezione automatica, il test, la riparazione, il re-work.

L’OML viene utilizzato per le soluzioni riguardanti la gestione del magazzino, l’ingegneria, il controllo di qualità, la business intelligence e la gestione dei sistemi informatici dell’azienda. Le specifiche e le modalità di applicazione del linguaggio OML sono disponibili gratuitamente sul sito omlcommunity.com.

Perché l’OML

L’OML risponde alla necessità dell’industria di disporre di un nuovo standard per sostituire i protocolli proprietari e legacy e di sostenere iniziative come l’Industria 4.0 e la Smart Factory all’interno degli stabilimenti di produzione.

Perché adottare l’Open Manufacturing Language

L’OML è basato su un’esperienza pluriennale nella comunicazione all’interno delle fabbriche di assemblaggio, dove lo scambio di informazioni in tempo reale tra processi produttivi è cruciale per la pianificazione della produzione, la gestione “snella” dei materiali, la gestione della qualità e la piena tracciabilità dei materiali e della produzione. Qualunque creatore o utilizzatore di dati OML ha bisogno di una sola interfaccia, riducendo in tal modo significativamente il costo di sviluppo e i tempi di consegna per i progetti di informatizzazione dell’assemblaggio del PCB. Ciò consente di rimuovere le barriere d’ingresso per molte aziende.

Come l’OML si inserisce in una fabbrica moderna

  • Semplifica l’integrazione dei sistemi IT con i macchinari e i processi della fabbrica, consentendo l’utilizzo di una ricca varietà di dati affidabili in tempo reale.
  • Permette il controllo in tempo reale delle attrezzature e delle linee di produzione.
  • Abilita al trasferimento ad alte prestazioni dei dati di produzione, dallo stabilimento a qualsiasi utenza OML connessa in rete, come siti o magazzini dell’azienda o lo storage online.
  • Definisce un linguaggio e una terminologia comuni tra i team, le aziende, i fornitori, ecc., facilitando tutte le operazioni.
  • Integra le applicazioni o le attrezzature all’interno di sistemi esistenti basati sull’OML, con bassi rischi di interruzione della produzione.
  • Fornisce uno standard flessibile per soluzioni che devono utilizzare formati dati proprietari in-house o dati sensibili.

I vantaggi del linguaggio OML nella fabbrica SMT

I vantaggi del linguaggio OML nella fabbrica SMT

Scarica la brochure in italiano sul linguaggio OML, con esempi di soluzioni realizzate:

Brochure in italiano su OML (Open Manufacturing Language)
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Portare l’Industria 4.0 nella produzione di schede elettroniche SMT

Come si fa a portare l’efficienza e il risparmio dell’Industria 4.0 nella produzione di schede elettroniche con tecnologia SMT? In questo ambito, l’assemblaggio di grandi numeri di schede dello stesso tipo sta cedendo gradualmente il passo a una diversificazione sempre più spinta tra modelli diversi e tra varianti dello stesso modello. Ciò rallenta enormemente il ritmo di produzione, ma è sufficiente un software ad hoc, come Valor Production Planning, per rendere la fabbrica più intelligente e istruire le macchine a dare il massimo, ottimizzando tutte le operazioni.

Consumatori sempre più vicini

Oggi l’industria elettronica è caratterizzata dalla necessità di garantire un mix di prodotti dinamico, sia per la necessità di soddisfare esigenze sempre più diversificate dei consumatori, sia per il fatto che la catena di distribuzione si accorcia sempre di più. Col diffondersi del commercio elettronico, infatti, i passaggi dal produttore al consumatore diminuiscono, fino ad arrivare a un rapporto diretto, nel caso in cui ci sia la possibilità di acquistare i prodotti direttamente sul sito del produttore.

Quando la catena di distribuzione è corta, o addirittura inesistente, il produttore non dispone più di quel filtro che storicamente assorbiva le variazioni del mercato, consentendogli di programmare per tempo le variazioni nella produzione e il passaggio da un prodotto all’altro. Con il consumatore così “vicino”, le dinamiche del mercato – che molto spesso è soggetto a picchi improvvisi e comunque a sviluppi imprevedibili – si ripercuotono immediatamente sulla pianificazione delle linee di assemblaggio.

In una linea di assemblaggio SMT ogni cambio di prodotto comporta un nuovo setup, il quale richiede movimentazione dei caricatori dei componenti, che vanno riposizionati in modo da ridurre al minimo i movimenti, e la configurazione delle singole macchine, che devono essere istruite per realizzare la scheda giusta. Il setup comporta un fermo macchine e può richiedere da alcuni minuti fino d diverse ore, con conseguente crollo della produttività.

Produzione SMT da ottimizzare in un’ottica Industria 4.0

È dunque necessario pianificare la produzione in modo da ottimizzare tutti gli aspetti del flusso di assemblaggio, mettendo insieme la necessità di cambiare prodotto anche più volte, nel corso di una stessa giornata, con quella di produrre ogni giorno quanti più pezzi possibile.

Le soluzioni software fino a oggi adottate sono state i sistemi ERP e gli applicativi messi a disposizione dagli stessi produttori delle macchine. I primi, però, sono stati concepiti quando la normalità era costituita dalla produzione di massa di prodotti costanti nel tempo. Gli ERP, così come i MES, non tengono conto delle peculiarità date dalla configurazione delle singole macchine, né della limitatezza che necessariamente caratterizza gli stock di materiali delle line di montaggio SMT. Per quanto riguarda i tool forniti dai produttori di macchinari, essi non possono per definizione essere in grado di fare fronte a esigenze specifiche dell’impianto che interessano più linee.

Nella produzione SMT ci sono fattori che incidono direttamente sulla velocità di piazzamento dei componenti, come la presenza di componenti che richiedono il riconoscimento visivo e dunque la necessità di adottare macchine specifiche. Oppure la distanza dei caricatori dalla macchina al momento giusto, o la disponibilità immediata dei componenti di più frequente utilizzo.

Un fattore chiave dell’ottimizzazione di tale processo è la distribuzione del lavoro tra le diverse macchine, che possono provenire anche da fornitori diversi. La velocità della linea viene infatti determinata dalla velocità della machina più lenta.

Abilitare l’Industria 4.0 con Valor Production Planning

Una delle caratteristiche tipiche dell’Industria 4.0 è quella di rendere le macchine il più possibile autonome, in modo che siano in grado di “prendere decisioni” anche senza bisogno di un intervento umano. Ciò rende tutti i processi estremamente più rapidi ed è esattamente il compito di un tool prezioso come Valor Production Planning.

Valor Production Planning è dotata di un motore specifico per l’ottimizzazione delle macchine SMT, che mette insieme l’ottimizzazione degli ordini di lavoro con il quella del setup dei materiali, consentendo di creare un ambiente flessibile di produzione SMT.

Una delle tecniche adottate è ad esempio quella del “grouping“, o “common feeder setup“, che consiste nell’effettuare un unico setup per prodotti diversi, differenziando il ruolo dei vari elementi tra:

  • caricatori condivisi in posizione fissa da adottare sempre, o quasi;
  • caricatori variabili, da far entrare in gioco in casi specifici;
  • caricatori statici, da lasciare sempre per i materiali comuni a tutti i prodotti.

Con un uso sapiente di tutti i dati disponibili nella fabbrica, Valor Production Planning è in grado di effettuare una pianificazione a livello sia di singola macchina, sia di linea, sia di fornitura dei materiali. La simulazione del processo consente anche di ipotizzare preventivamente eventuali varianti e simularne i risultati.

Valor Production Planning è in grado di gestire contemporaneamente sia il sequenziamento degli ordini, sia l’ottimizzazione nel posizionamento dei caricatori coi materiali. In tal modo il fermo macchine è ridotto veramente al minimo, mentre l’investimento effettuato nell’impianto di produzione può essere sfruttato al suo massimo.

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La fabbrica digitale diventa realtà, col solo uso di software

Oggi si parla molto di fabbrica digitale o di Industria 4.0 – e perfino di quarta rivoluzione industriale – perché la produzione manifatturiera sta vivendo una fase di cambiamento molto importante. Le macchine all’interno della fabbrica, che già da tempo eseguono compiti ripetitivi in modo più efficiente, rispetto agli esseri umani, ora vengono dotate di un’intelligenza autonoma, che consente loro di prendere decisioni autonome e ridurre al minimo gli errori.

Tutto ciò avviene grazie alla connettività internet, ma soprattutto per mezzo di applicativi software sofisticati, che consentono alle aziende di rendere i processi più efficienti senza bisogno di cambiare i macchinari.

La suite Valor MSS è uno degli esempi più rilevanti, in questo ambito, la manufacturing automation. Il video ne illustra in sintesi le componenti:

  • Valor Process Preparation, che automatizza tutta la progettazione finalizzata alla produzione, preparando i dati a essere utilizzati dalle macchine;
  • Valor Foundation, che gestisce la configurazione della fabbrica di assemblaggio dei PCB, con completa integrazione all’ERP aziendale;
  • Valor Asset Utilization, che verifica l’impiego delle linee di produzione dei PCB, migliorandone l’efficienza e l’utilizzo delle risorse;
  • Valor Material Management, che garantisce in automatico la fornitura dei componenti sulle linee, basandosi sulle richieste reali di approvvigionamento;
  • Valor Material Verification, che automatizza il controllo degli errori, agendo sul blocco macchina fino a che il corretto setup venga raggiunto;
  • Valor Quality Management, il quale garantisce che tutte le fasi della produzione vengano eseguite in modo corretto, con l’obiettivo di zero difetti nel prodotto;
  • Valor Material Traceability, che fornisce l’intera storia dei materiali per ridurre al minimo i rischi e rendere i prodotti finiti pienamente tracciabili;
  • Valor Business Intelligence, che cornisce in tempo reale tutta la reportistica che serve all’azienda per capire il rendimento delle macchine e individuare gli errori.

Per le aziende italiane di elettronica adottare sistemi come Valor MSS significa acquisire in brevissimo tempo un enorme vantaggio competitivo, perché si riducono fortemente i tempi di ingresso sui mercato dei nuovi prodotti, si azzerano quasi gli errori e tutto il processo è ottimizzato per il più corretto uso delle risorse in tempo reale.

In questo sito vi abbiamo già parlato di casi di successo italiani come quelli di Elsy e di Roj. Continueremo a farlo, anche per sottolineare quanto di positivo sta avvenendo nella realtà produttiva del nostro Paese.

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