Grace: la qualità dell’artigiano per la fabbrica del futuro

Dalla rivista:
Automazione e Strumentazione

 

Si è concluso a giugno il progetto di ricerca Grace (inteGration of pRocess and quAlity Control using multi-agEnt technology) co-finanziato nel Settimo Programma Quadro dalla Commissione Europea sul tema “Nanoscienze, Nanotecnologie, Materiali e nuove Tecnologie di Produzione” (NMP) con contributo pari a 2,6 milioni di euro.

Partito il 1 luglio 2010, Grace ha coinvolto tre partner scientifici (Università Politecnica delle Marche – Italia, Istituto Politécnico de Bragança – Portogallo e il centro di ricerca Sintef – Norvegia) affiancati da altrettanti partner industriali (Loccioni – Italia, Whirlpool Europe – Italia e Siemens AG – Germania). Un gruppo internazionale di cui il professor Nicola Paone del Dipartimento di Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche dell’Università Politecnica delle Marche è coordinatore e l’ingegner Cristina Cristalli del team Ricerca e Innovazione Loccioni è il responsabile tecnico/scientifico.

Il progetto è giunto alla sua conclusione dopo 3 anni arrivando a integrare i risultati scientifici e tecnologici della ricerca in una linea di produzione reale di lavabiancheria, dimostrando concretamente il miglioramento delle prestazioni su un sistema di produzione reale. Grace, attraverso la più grande implementazione al mondo in linea di produzione di sistemi multi agente, ha dimostrato che è possibile migliorare la qualità del prodotto finito, l’efficienza del processo produttivo e le strategie decisionali, attraverso un sistema produttivo capace di auto-adattarsi e auto-ottimizzarsi in funzione delle informazioni che raccoglie lungo la linea di produzione.

La produzione industriale diventa artigianale

In un mercato sempre più complesso ed esigente, è fondamentale che la qualità dei prodotti e dello stesso processo produttivo sia massima e misurabile. Come nel laboratorio dell’artigiano, dove ogni prodotto è curato e conosciuto nel minimo dettaglio, le imprese manifatturiere hanno oggi bisogno di prodotti che siano personalizzati e personalizzabili in base alla loro storia produttiva.

L’approccio Grace ha dato risposta a queste esigenze, sviluppando un sistema di controllo della linea di produzione modulare, intelligente, flessibile e riconfigurabile. Grazie allo sviluppo e all’implementazione di un Sistema Multi-Agente (Mas) collaborativo che opera a tutti gli stadi del processo produttivo, l’automazione a livello di fabbrica riesce a integrare il controllo di processo con il controllo di qualità, migliorando le performance del sistema produttivo nel suo complesso. Uno strumento fondamentale è rappresentato dall’implementazione di meccanismi di auto-adattamento e self–learning, sia per i processi che per i controlli di qualità in linea di produzione, in modo da reagire prontamente a modifiche pianificate o impreviste sia dei processi che dell’ambiente produttivo.

Il sistema sviluppato da Grace permette di conoscere le caratteristiche produttive di ogni singolo prodotto, personalizzando ogni fase della produzione in base alle informazioni raccolte. In questo modo ogni prodotto viene costruito con la cura e la precisione di un artigiano, che dà vita ad un oggetto unico decidendo le azioni migliori da fare man mano che lo vede crescere. Questa profonda conoscenza e personalizzazione della produzione, che permette di garantire il più alto livello di qualità, è possibile distribuendo lungo la linea di produzione degli agenti virtuali che raccolgono informazioni sulla qualità delle operazioni e del prodotto, assegnando dei punteggi. In base a questi indicatori è possibile ricostruire la storia di ogni singolo oggetto prodotto, calcolandone degli indici di qualità in base ai quali specifici parametri di processo si adattano e fanno sì che ogni prodotto venga modificato e personalizzato.

Il controllo continuo della qualità lungo tutta la linea, non limitato quindi alle stazioni di test, oltre a ridurre la percentuale di prodotti non conformi dell’1,5% consente di rilevare in anticipo eventuali difetti e limitare i controlli funzionali solo ad alcuni prodotti, riducendo i tempi di test del 33%.

Grace, oltre a essere modulare, e quindi riconfigurabile senza bisogno di modificare l’architettura generale, è in grado di operare anche se un agente smette di funzionare, riadattandosi in autonomia e direttamente in linea. Si interfaccia facilmente con le apparecchiature esistenti e permette di riutilizzare i componenti sviluppati per realizzare nuove funzionalità attraverso l’utilizzo di infrastrutture e tecnologie IT standard. Durante la validazione in linea di produzione, il sistema ha permesso l’esecuzione contemporanea di oltre 1.500 agenti, dimostrando la scalabilità della soluzione.

Il valore fondamentale di Grace sta nell’aver sviluppato la ricerca direttamente in fabbrica, coinvolgendo attivamente il partner OEM (Original Equipment Manufacturer) e dimostrando concretamente i benefici portati in termini di efficienza dei test funzionali, riduzione di prodotti non conformi, dei tempi di fermo impianto e delle performance del prodotto. Proprio quest’ultimo elemento porta grandi vantaggi non solo ai produttori, ma anche ai consumatori: un prodotto perfettamente costruito è un prodotto che funziona meglio e consuma il minimo indispensabile sia di energia che di acqua, migliorando la qualità della vita e rispettando l’ambiente.

Sebbene sia stato implementato e testato su uno specifico scenario produttivo, Grace può essere applicato ad altri settori dell’industria manifatturiera, grazie allo sviluppo della metodologia di ingegnerizzazione. Oltre ad essere applicabile a linee di produzione già esistenti (come nel caso del partner OEM), con un impatto minimo sul normale svolgimento della produzione, Grace rappresenta un modello reale per organizzare nuove linee di produzione, definendo le caratteristiche fondamentali affinché non solo i test funzionali e di qualità, ma anche il processo produttivo contribuiscano attivamente al raggiungimento della qualità totale.

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