mar 13, 2020
Di Austin Weber, ASSEMBLY Magazine, marzo 2020
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L’era delle Electronic Work Instructions
I nuovi strumenti software aiutano i tecnici ad applicare i processi di produzione
Nessuno è perfetto. Anche gli assemblatori più qualificati ed esperti possono commettere errori in linea, soprattutto in ambienti di produzione ad alta variabilità. Fortunatamente, sono disponibili numerosi prodotti software per aiutare a prevenire gli errori di assemblaggio. Il software è diventato ormai un componente fondamentale per la produzione e i tecnici possono scegliere tra molte piattaforme disponibili. Negli ultimi tempi, le interfacce sono diventate molto più facili da usare e il software è ora più abbordabile per i piccoli produttori.
Tuttavia, gli strumenti all'avanguardia di oggi non si limitano a guidare gli operatori. Le istruzioni di lavoro digitali aiutano a stimolare la produttività, migliorare l'efficienza, semplificare la connettività e incrementare le iniziative dell’Industria 4.0. Il software permette ai produttori di affrontare le sfide tradizionali come resa, variabilità, innovazione collaborativa, silos di dati e mancanza di comunicazione, supportando al tempo stesso una tecnologia all'avanguardia, come realtà aumentata e digital twin. Fornisce nuovi livelli di flessibilità e personalizzazione che si basano su un flusso costante di dati in tempo reale.
“Storicamente il software di assemblaggio era poco più avanzato di un PDF su uno schermo di computer”, afferma Ben Marsh, Presidente e CEO di Scout Systems Inc. “Ma il mercato si è evoluto fino a diventare sempre più coinvolto nella raccolta e analisi dei dati. In particolare con l’integrazione hardware, il software è ora un componente fondamentale nel miglioramento della qualità”, ribadisce Marsh. “Il software con le istruzioni di lavoro è la via di accesso al mondo dell’Internet of Things [applicazioni]”.
“Applicazioni di verifica degli errori con l’Industrial Internet of Things (IIoT) e altri controlli in linea creano subito valore”, aggiunge Gilad Langer, Manufacturing Practice Lead alla Tulip Interfaces. “A lungo termine, la maggior parte del valore deriva dai dati raccolti attraverso le applicazioni. Tali dati possono identificare opportunità e mettere in evidenza schemi che prima erano invisibili. Dispositivi smart e IIoT rendono molto più semplice la raccolta di un maggior numero di dati e processi di rete in modi nuovi”, aggiunge Langer. “Il software di assemblaggio può ora utilizzare perfino la tecnologia computerizzata guidata dall’AI. Questi sistemi visivi possono guidare l’operatore attraverso gli assemblaggi, rispondere ai gesti dell’operatore e identificare le regioni di interesse da tracciare”.
Tramite procedure di lavoro standardizzate, il software di assemblaggio acquisisce i dati di qualità e produttività dagli operatori e dalle macchine, portando una maggiore efficienza e tracciabilità. Dato che più produttori si trovano ad affrontare carenze di manodopera, il software con le istruzioni di lavoro si è anche evoluto da mera applicazione di verifica degli errori a prezioso strumento di formazione.
“L’eliminazione degli errori continua ad essere fondamentale, ma vediamo una maggiore enfasi sulla formazione oggigiorno”, afferma Marlene Eeg, Senior Vice President della divisione Sales di Sequence Software. “Molte aziende utilizzano ora istruzioni di lavoro standard per formare nuovi dipendenti su competenze base, come la saldatura. Questo richiede istruzioni semplici, in un formato facile da leggere e da usare”.
Industria 4.0
Il crescente interesse verso la tecnologia dell’Industria 4.0 sta anche modificando la funzionalità del software di assemblaggio. “L’Industria 4.0 ha determinato una nuova ondata di tendenze, che sembrano però tutte riferirsi a un’unica parola chiave: “smart”, intelligente, come “produzione smart”, afferma Kyle O’Reilly, Director of Sales presso Visual Knowledge Share Ltd. “La produzione smart richiede un elemento chiave essenziale, i dati. Per essere smart, occorre saper prevedere e reagire, cose che possono essere fatte entrambe attraverso l'analisi dei dati. Quindi, sostanzialmente, disponendo di dati in tempo reale, le aziende hanno le informazioni di cui hanno bisogno a portata di mano per prendere decisioni cruciali”, sottolinea O’Reilly. “Il software può aiutare [i tecnici] a raccogliere tutti questi dati”.
Secondo O’Reilly, il software di assemblaggio deve essere flessibile e scalabile. Perché non tutte le aziende operano nello stesso modo. “Dalla produzione discreta ad alta variabilità e basso volume alla produzione di processo a bassa variabilità e alto volume, il software deve poter essere applicabile in molti ambienti diversi ed è qui che entra in gioco la flessibilità”, afferma O’Reilly. “L’Industria 4.0 può far paura alle aziende che operano in un certo modo da decenni. È importante saper crescere ed evolversi in modo tale che [i tecnici] possano continuare ad ampliare il loro uso del software man mano che diventano più esperti e pronti per alcune funzioni ed elementi più avanzati”, spiega O’Reilly. “Qui entra in gioco la scalabilità. A seconda di che cosa cerca un’azienda, [i tecnici] possono rendersi conto di avere bisogno di un software di istruzioni di lavoro, di un sistema ERP e di qualcosa per gestire le scorte”, aggiunge O’Reilly. “Questi sistemi devono potersi integrare, parlare tra loro e permettere una comunicazione bidirezionale continua tra i dati. Questo è il modo in cui le aziende possono davvero ottenere lo status di fabbrica smart”.
Molti produttori hanno difficoltà con le questioni di integrazione, sicurezza e informazioni derivate dai dati, il che spiega perché la giusta architettura del Manufacturing Execution System (MES) e gli standard adeguati possono svolgere un ruolo cruciale nell’eliminare le barriere tra sistemi e dispositivi non connessi, rimuovendo anche la dipendenza dall’integrazione personalizzata.
“Oggigiorno i produttori possono cogliere i benefici delle soluzioni MES che si integrano con standard IIoT aperti e accessibili”, afferma Deb Geiger, Vice President Global Marketing presso Aegis Software Corp. “Tali standard normalizzano i dati prodotti da macchine, sistemi e fonti umane, permettendo una reale connettività e collaborazione nello stesso linguaggio. Essi servono anche a eliminare la dipendenza dal middleware, consentendo ai produttori di realizzare i benefici di IIoT e Industria 4.0 senza tempi e costi esorbitanti. Il risultato è un ecosistema industriale realmente connesso che permette una nuova serie di opportunità nell'automazione, ottimizzazione, produzione smart e modelli di servizi su richiesta fortemente adattabili”, afferma Geiger. “Di fatto, collegando l’ambiente digitale con quello fisico attraverso una soluzione MES ottimizzata, i produttori abilitano la gestione remota del monitoraggio, della diagnostica, dell’energia e della funzione di tracciamento.
“Questa implementazione digitale trasformativa inizia con un livello fondante di connettività che permette le funzionalità dell'IIoT e dell'Industria 4.0”, spiega Geiger. “Questo livello serve come base su cui poggiano piattaforme e applicazioni innovative per la produttività nella produzione. Questo approccio strategico, a strati, verso l’innovazione digitale può aiutare i produttori a superare le problematiche critiche di produttività a livello di fabbrica”, aggiunge Geiger. “Ciò genera attività operative più smart, più veloci, più semplici e più reattive in tutti i flussi di prodotto, di produzione e di dati”.
Secondo Dan McKiernan, Presidente di eFlex Systems, una tendenza a cui i tecnici stanno al momento prestando particolare attenzione è rappresentata dalle piattaforme di produzione digitali scalabili e modulari, pensate per sfruttare il potere dell’IIoT in un’ampia gamma di applicazioni di assemblaggio diverse. Per affrontare la questione, eFlex Systems ha recentemente presentato il software Manufacturing Integrated Platform (MIP), che semplifica il controllo dell'area produttiva.
“MIP comprende tutti gli elementi di HMI, MES e SCADA in un unico pacchetto”, spiega McKiernan. “Invece di tre livelli, ciascuno con requisiti di progettazione unici, vi è ora un unico pacchetto senza soluzione di continuità. Esso include funzioni come istruzioni di lavoro base, controllo I/O, controllo plug-and-play di strumenti DC e altre apparecchiature, comunicazione tramite tabellone andon e visualizzazioni personalizzate per la gestione dello stabilimento. La piattaforma genera anche serie di dati granulari che prima erano impossibili da ottenere”, afferma McKiernan. “Ad esempio, cattura le informazioni di scarto a livello di attività ed elementi di tempistiche per ogni parte in ciascuna stazione di lavoro”.
Tendenze hardware
Nel passato, il software di istruzioni di lavoro elettroniche funzionava tipicamente su terminali PC montati nelle postazioni di lavoro. Oggi gli assemblatori possono interagire con un’ampia varietà di opzioni hardware mobili, tra cui smartphone, tablet, occhiali, orologi e altri tipi di dispositivi portatili o indossabili.
“Le reti dell'area di produzione con dispositivi wireless e portatili sono sempre più diffusamente accettate nei processi di assemblaggio manuali”, afferma Eeg. “[Esse vengono usate] per applicare le istruzioni di lavoro elettroniche, acquisire i risultati di qualità, monitorare le performance degli operatori e tracciare i key performance indicator. L'accesso a più reti Wi-Fi e l’uso dei tablet hanno consentito ai produttori una maggiore flessibilità nell’uso di nuove applicazioni software”.
“Il numero di opzioni hardware disponibili oggi è significativamente più elevato rispetto a cinque anni fa, e a prezzi decisamente più bassi”, aggiunge Floyd Dickson, Vice President di Tutelar Technologies Inc. “Questa ampia disponibilità fornisce abbondanti opportunità alle aziende di acquistare e implementare hardware per migliorare le proprie attività. “Purtroppo il software non ha tenuto realmente il passo con questo afflusso di hardware, per cui la soluzione risultante spesso comporta una programmazione PLC o un software personalizzato”, afferma Dickson. “L’industria dei software di assemblaggio deve rimettersi in pari con la disponibilità e le funzionalità dell’hardware mobile in altri settori, come i mercati dei cellulari e della domotica. Sempre più software necessitano di avere un’intelligenza integrata per saper come collegarsi a qualsiasi dispositivo nello stabilimento, essere facilmente configurabili per risolvere i problemi esistenti ed essere abbastanza flessibili per affrontare nuovi problemi od opportunità quando emergono”, rivendica Dickson.
“Oggi gli ingegneri di produzione vogliono un software che risolva i problemi reali dell'area produttiva senza richiedere troppo tempo e sforzi o specifiche conoscenze di software e hardware”, sottolinea Dickson. “Ci sono troppi dispositivi hardware diversi per poter essere esperti in tutti e il numero di dispositivi è in rapida crescita. I tecnici stanno anche cercando un software che sia accessibile in sicurezza ovunque, anche dallo smartphone”.
Un altro concetto hardware che sta prendendo piede nella produzione è l'edge computing. Esso porta il calcolo e l’archiviazione dei dati più vicino al luogo dove essi sono necessari, per migliorare il tempo di risposta e risparmiare ampiezza di banda.
“Molti produttori lo perseguono per via della grande quantità di dati che oggi escono dall'area produttiva, per i vincoli di sicurezza del collegamento in rete e per la mancanza di informazioni in tempo reale che sono spesso disponibili sulla linea di produzione”, afferma David Kaparis, Associate Partner presso Engineering Industries eXcellence. “L’edge computing permette [ai tecnici] di eseguire le applicazioni nell’infrastruttura in loco, per poi passare tali dati a un repository centrale dei dati per l’analisi.”
“Questo approccio ha permesso al Manufacturing Service Bus di progredire”, aggiunge Kaparis. “Gli addetti ora possono collocarsi vicino all'apparecchiatura per un’analisi rapida e i dati critici vengono messi al sicuro per diventare parte del sistema di record.”
