L’oleodinamica 4.0 di Bosch Rexroth

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Il mercato dei cilindri idraulici è stato valutato a 12,98 miliardi di dollari nel 2016 e dovrebbe raggiungere 19,30 miliardi di dollari entro il 2023, con un tasso annuo di crescita composto del 5,95% tra il 2017 e il 2023. Il mercato delle pompe idrauliche dovrebbe invece raggiungere 10,4 miliardi di dollari entro il 2022, registrando un tasso annuo di crescita composto del 4,7% durante il periodo di previsione 2016-2022.

Bosch Rexroth in questi anni ha cercato di mettere insieme l’elettronica e l’oleodinamica per ottenere il meglio di entrambe: negli ultimi 25 anni gli ingegneri si sono concentrati nel “remotare” l’intelligenza di ogni singolo componente e poter così controllare la potenza adattandola al livello richiesto e permettendo una precisione millimetrica, modificare la performance in base alla temperatura e alle vibrazioni, ridurre il rumore, offrire informazioni sullo stato di salute del componente e sulla necessità di manutenzione per evitare un fermo macchina.

In un mondo ideale dove tutto può essere creato da zero questa rivoluzione è di per sé semplice da realizzare: già oggi è possibile creare ex-novo un impianto in cui vengono installati solo componenti già “smart” capaci di dialogare tra loro e con un computer centrale, magari raccogliendo i dati in Cloud che vengono analizzati da un operatore che si trova e decine di migliaia di chilometri di distanza. Bosch Rexroth ha già pronta tutta la tecnologia e il software per realizzarlo e in molti casi già opera in collaborazione con i sui clienti e partner per creare queste “fabbriche del futuro”.

Ma la realtà è più complessa e tutto il tessuto produttivo Occidentale, ed italiano in particolare, è costituito da impianti realizzati magari da parecchio tempo, che sono costati centinaia di milioni di euro. Il personale che vi lavora, inoltre, difficilmente potrebbe essere riconvertito a gestire un impianto totalmente connesso e automatizzato: non avrebbe le competenze e forse potrebbe non essere così semplice trasmetterle. Gli impianti e le risorse esistenti sono ciò che permettono alle aziende di continuare a produrre, fatturare, rimanere sul mercato. Buttarle via da oggi con domani in molti casi non è materialmente fattibile.

“Per questo, ad esempio – spiega Riccardo Patat, Sales Product Management Industrial Hydraulics di Bosch Rexroth – ci siamo concentrati nel creare valvole multi-ethernet con librerie già preimpostate che da un lato potessero consentire una connessione in real-time, ma che al tempo stesso fossero dotate di un sistema di comunicazione aperto e integrato in tutti i layout di produzione e potessero essere parametrizzate con i diversi macchinari già presenti. La risposta del mercato, soprattutto in Italia, è stupefacente: solo 3 anni fa neanche l’1% dei nostri clienti ci chiedeva queste soluzioni. Ed è un trend che vede l’Italia davanti anche alla Germania e che può permettere al nostro paese di guadagnarsi un bel vantaggio competitivo”.

La trasmissione idraulica di un carrello elevatore da solo fornisce in genere un flusso di dati di 1 Mbit/s. Oltre alla sfida di spostare i dati via Can-Bus all’interno di un veicolo e consentire che questi vengano scaricati nel cloud senza una rete 5G, possibilmente in tempo reale (cosa non facile ovviamente), la domanda importante è: quale è l’utilizzo di questi dati? Cosa posso fare con queste informazioni? Come ne posso beneficiare? Uno dei primissimi campi di applicazione, nonché uno dei più importanti, è l’ottimizzazione della manutenzione. Elaborando correttamente i dati è possibile non solo realizzare i controlli a intervalli fissi, che raramente soddisfano il momento ottimale, ma pianificare le riparazioni su richiesta o in anticipo, ordinando preventivamente i componenti da sostituire quando necessario: un algoritmo ben progettato sarà in grado “da solo” di trarre le giuste conclusioni dai dati disponibili.

In Bosch Rexroth la manutenzione predittiva è già oggi una realtà veloce e affidabile. Alcuni casi concreti: la valvola proporzionale 4WRPEH e il pressostato HEDE10. Oggi Bosch Rexroth estende i vantaggi dello standard aperto IO-Link anche a valvole proporzionali e sensori per oleodinamica. Lo standard IO-Link, supportato da circa 150 aziende, consente la comunicazione digitale fra le unità periferiche e l’unità di controllo, in parallelo ai consueti fieldbus. Mediante valvole proporzionali e pressostati, Bosch Rexroth integra nella rete, per la prima volta, valvole e sensori per oleodinamica: in questo modo rende possibile l’integrazione della fluidotecnica nelle applicazioni Industry 4.0; lo standard IO-Link, infatti, consente di collegare in verticale i vari componenti, sino al livello dei sistemi informatici. Inoltre, IO-Link consente cablaggi standardizzati e più semplici, ed è quindi ormai superflua la posa manuale dei cablaggi, laboriosa e soggetta ad errori.

Le operazioni di assistenza sono abilitate da apposite opzioni di accesso remoto autorizzato, per valutare le condizioni del sistema, quali ad esempio temperatura, ore d’esercizio o stato degli errori. Il tutto è attuabile senza interrompere la produzione, grazie al concetto di manutenzione predittiva: il sistema localizza e visualizza tutti i vari dispositivi e i relativi requisiti di assistenza. Inoltre, grazie allo standard IO-Link, i dispositivi possono essere sostituiti anche da personale privo di preparazione specifica: i vari componenti sono chiaramente identificati grazie ad appositi ID di posizione e alla targhetta elettronica, per un’agevole sostituzione degli elementi intercambiabili.

L’unità idraulica di nuova concezione CytroPac di Bosch Rexroth, per esempio, oltre a integrare tutti i componenti idraulici ed elettrici in uno spazio ridottissimo è già completamente cablata con sensori di pressione, temperatura, livello e indicatore di intasamento del filtro. Il convertitore di frequenza integrato fornisce tutti i dati al controllo macchina mediante un’interfaccia Multi-Ethernet che, grazie al costante rilevamento degli stati d’esercizio, può permettere all’utente di individuare velocemente eventuali fenomeni di usura o malfunzionamenti e intervenire rapidamente per risolverli. La connessione Ethernet all’unità di comando consente agli operatori, inoltre, di modificare in tempo reale pressione e portata volumetrica, indipendentemente dal luogo in cui si trovino.

La pompa A4VSO offre precisione e continuità di esercizio. Grazie alla sua robustezza e all’elevato livello di efficienza, la pompa permette una regolazione variabile della portata e offre ottime proprietà di risposta rapida e di controllo. Fa parte della stessa famiglia la pompa A4VBO, che consente di raggiungere la pressione operativa di 450 bar e offre maggiore flessibilità nel dimensionamento dell’impianto idraulico. Sia la A4VSO che la A4VBO sono disponibili con le versioni più evolute dei regolatori elettro-idraulici, per il controllo in anello chiuso di pressione e portata. Grazie alla grande affidabilità dei componenti i tempi di fermo macchina dovuti a imprevisti vengono minimizzati.

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