lug 24, 2015
Engineering all’avanguardia
Engineering ha recentemente completato con successo un progetto di ricerca e sviluppo con uno dei suoi clienti aerospaziali più importanti. Il progetto rappresentava per il nostro cliente un importante passo avanti nello sviluppo del suo sistema di produzione di nuova generazione. Questo nuovo tipo di Manufacturing Execution System autonomo gli permetterà di mantenere la sua posizione leader nell’economia fortemente competitiva di oggi.
Per realizzare le possibilità di una migliore produttività e di risparmi dei costi che questi tipi di sistemi offrono, Engineering è stata incaricata di progettare e sviluppare un prototipo per dimostrare la fattibilità della tecnologia. La soluzione software è una combinazione di software standard (Siemens Opcenter Execution (SIMATIC IT)) e applicazioni personalizzate. L’integrazione dei vari sistemi software rappresentava sfide enormi. L’unione dei componenti, che spaziano da sistemi legacy ad applicazioni di nuovo sviluppo, in un sistema coeso non è stato un compito semplice. La natura complessa del progetto e del processo di produzione del nostro cliente rappresentava una sfida di grande difficoltà, il cui superamento ha richiesto pianificazione dettagliata, lavoro di squadra e competenza tecnica.
L’articolo seguente descrive il progetto in maggior dettaglio, evidenziando i requisiti del sistema oltre ad alcune sfide che abbiamo affrontato in fase di progettazione e sviluppo.
Requisiti di sistema
La visione per questo progetto era determinare la fattibilità di un sistema di automazione della cella di lavoro, il cui funzionamento non richiedesse pressoché alcun intervento umano. Il sistema doveva essere completamente automatizzato ed essere in grado di eseguire il ripristino in caso di errori nel corso del processo di produzione. Il sistema doveva anche essere adattabile, con la capacità di incorporare nuovi tipi di apparecchiature e nuove attività a fronte di uno sforzo minimo e con richiesta di conoscenze tecniche molto ridotte da parte di amministratori di sistema e ingegneri. Grandi quantità di dati vengono raccolti durante tutto il processo dalle apparecchiature e il sistema doveva essere in grado di recuperare e memorizzare questi dati sia per aggiornamenti in tempo reale sia per analisi dei dati storici.
L’elenco seguente riporta alcune delle attività di alto livello che il sistema svolgerà per soddisfare i requisiti indicati:
- pianificazione e assegnazione delle attività delle apparecchiature
- aggiornamenti dello stato delle apparecchiature in tempo reale
- monitoraggio dello stato delle apparecchiature in tempo reale
- raccolta di dati ad alto volume
- archiviazione e analisi dei dati storici
- integrazione con applicazioni software di terzi
Sfide di sviluppo
Un progetto di questo calibro e di questa portata comporta numerose sfide in fatto di progettazione, tecnologia e gestione che devono essere superate per avere successo. Il sistema doveva essere progettato in modo da essere completamente automatizzato, ma comunque sicuro e affidabile. Gli ingegneri della fabbrica avevano bisogno di un modo per progettare e controllare il processo di produzione che fosse immediato e non tecnico. I supervisori, d’altro canto, necessitavano di un modo per monitorare il processo in tempo reale. Inoltre, dovevano essere definiti e implementati protocolli di sicurezza per scongiurare danni a persone o apparecchiature.
Singoli componenti del sistema sono stati sviluppati da cinque team di Engineering dislocati in aree geografiche diverse. Assicurare che tutti fossero allineati e avessero compreso come funzionava il sistema nel suo insieme era fondamentale per il successo del progetto.
Per superare queste e altre sfide, abbiamo adottato una metodologia di sviluppo e scelto un’architettura di sistema che aiutasse il team a far fronte ai requisiti in rapida evoluzione e all’estrema complessità tecnica. Abbiamo promosso anche un ambiente che supportasse la stretta collaborazione all’interno del nostro team e con i nostri clienti.
La nostra metodologia
Con il procedere dello sviluppo, i requisiti di sistema nei progetti di ricerca possono cambiare con un minimo preavviso. Per gestire i cambiamenti nel modo più efficace possibile e assicurare il miglior risultato possibile, il nostro team ha adottato un approccio di sviluppo agile. Agile è un approccio flessibile iterativo allo sviluppo del software e dei sistemi, che consente modifiche nella progettazione e l’aggiunta di nuovi funzioni, man mano che lo sviluppo va avanti e i requisiti cambiano. Questo è successo per allinearci maggiormente al modo di lavorare del nostro cliente; come risultato siamo riusciti a sviluppare funzioni rapidamente in “sprint”, ovvero periodi di tempo fissi in cui vengono completate le nuove funzioni.
Per lo sviluppo dell'applicazione, abbiamo utilizzato flussi di lavoro di sviluppo standard e adottato moderni principi di software design orientati all’oggetto. L’uso di un approccio di sviluppo moderno è stato un fattore chiave nel successo di tutto il progetto, aiutando a rispettare scadenze serrate per le nuove funzioni.
Progettazione dell’architettura
Il sistema si compone di numerosi sottosistemi che coprono diversi livelli, dai controller logici programmabili (PLC) nell’area di produzione a sistemi di livello superiore responsabili dell’esecuzione della gestione delle attività, analisi dei dati e visualizzazione di aggiornamenti di stato in tempo reale dalle apparecchiature. La comunicazione tra apparecchiature e server dell'applicazione è facilitata da un protocollo personalizzato pensato per essere abbastanza flessibile per funzionare con quasi ogni tipo di PLC. A livello di applicazione, abbiamo adottato un approccio di progettazione modulare in grado di integrare la nostra filosofia di sviluppo. Questo ci ha permesso di aggiungere nuove funzioni testabili in tempi rapidi quando i requisiti cambiavano.
L’interazione principale da parte degli utenti avviene attraverso un’applicazione web che permette agli operatori di avviare attività e visualizzare lo stato delle apparecchiature in tutta la fabbrica. L’interfaccia web sfrutta appieno i vantaggi delle ultime funzioni HTML 5 supportate dai web browser. Questo permette una visualizzazione dinamica dei dati in tempo reale che vengono raccolti dalle apparecchiature, oltre che dello stato delle apparecchiature e delle celle di lavoro nel reparto di produzione.
