A Mecspe 2018 la Fabbrica Digitale produce in fiera

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Le eccellenze della tecnologia applicate all’industria manifatturiera: giunta alla quinta edizione, Fabbrica Digitale oltre l’automazione è l’iniziativa ospitata all’interno di Mecspe (Fiere di Parma, 22/24 marzo 2018) che mostra il ruolo determinante delle tecnologie abilitanti 4.0 nei diversi settori e contesti applicativi.

Connettività e strumenti per la piccola impresa, robotica collaborativa in un ambito di produzione parametrizzata e/o di piccoli lotti, sviluppo prodotto con metodica 4.0, simulazione di prodotti e processi, tracciabilità, manutenzione, additive manufacturing e logistica 4.0: sono queste le tematiche principali che Senaf (l’ente organizzatore della fiera), insieme con i partner industriali selezionati, intende presentare a Mecspe.

Il progetto della Fabbrica Digitale 2018 ha come finalità la produzione concreta e reale in fiera di un pezzo in alluminio: un pedale per downhill – una specialità del mountain biking – della misura di 100x100x20 mm, appositamente progettato per non far scivolare il piede dell’atleta, con grani o brugole di fissaggio. In più, per far diventare un prodotto industriale un accattivante gadget fieristico, il pedale da downhill sarà utilizzato come fibbia di una cintura da donna realizzata con il copertone della ruota di una bicicletta e assemblata direttamente in fiera. Per sottolineare la sensibilità degli organizzatori al fattore ecocompatibilità, per le cinture verranno utilizzati copertoni riciclati.

Sono 15 le aziende coinvolte nel progetto, ognuna delle quali ha fornito il proprio prodotto per completare la linea produttiva. Sarà inoltre previsto in fiera anche un vero e proprio Sportello di consulenza 4.0, nel quale saranno presenti tutti i partner di questa Fabbrica Digitale 2018. Nel dettaglio, si tratta di Atlas Copco (automazione), Cia Automation and Robotics (system integrator), Commerciale Fond (materiale), Coord3 (macchina di misura), Doosan (macchine utensili), Erowa (automazione), Fagima (macchine utensili), Heidenhain (controlli numerici CNC), Kuka (robot), Ridix/Blaser (lubrorefrigerante), Schunk (portautensili), Sigma (macchine utensili), Sorma/Lmt (utensili), Tebis (sistema CAM), Vero Project (software gestionale).

La Fabbrica Digitale di Mecspe 2018 integra diversi elementi, suddivisi in tre macro aree: l’area milling (fresatura tradizionale); l’area robotica e logistica; i sistemi MES ed ERP, la terza area non tangibile né visibile, composta dagli elementi che fanno diventare tutte le precedenti tecnologie 4.0, integrandole attraverso un flusso di dati continuo e sistematico inviato a un gestionale che possa analizzare, in modo più o meno complesso, tutti i dati di produzione e di processo.

Tutti gli elementi che compongono l’officina in fiera sono modulari, identificati da codice e prezzo, in modo da essere ordinabili immediatamente dal fornitore. È possibile quindi richiedere allo stesso modo la fabbrica completa “chiavi in mano” così come il singolo elemento (dal mandrino alla macchina utensile, dai sistemi di bloccaggio del pezzo al software). L’obiettivo di Fabbrica Digitale è infatti presentare tutti i singoli elementi perfettamente integrati in una sistema completo, in quella che potrebbe rappresentare la fabbrica del futuro, dove è prevista tra l’altro una fortissima relazione tra robot collaborativi e addetti.

La fabbrica funzionerà davvero e sarà realmente produttiva, per dimostrare che tutto ciò che viene descritto e raccontato a livello teorico si può verificare visivamente sul campo. Le aziende partecipanti hanno condiviso l’intenzione di raccontare tutto ciò che potenzialmente si potrebbe ottenere da un impianto, partendo dalla considerazione che talvolta alcune realtà produttive si fossilizzano su un utilizzo non ottimale della propria dotazione tecnologica, magari per la semplice mancanza di conoscenze o di esperienza. Scopo del progetto, quindi, è anche fungere da stimolo, cercando di apportare elementi innovativi anche nelle tecnologie tradizionali.

Nella parte milling, saranno presenti tre macchine utensili, due a 3 assi e una a 5 assi: si tratta, nello specifico, della Doosan DNM 4500, della Sigma Compact 3A e della Fagima Jazz R 5 AX. L’automazione Erowa provvede a movimentare i pezzi grezzi dai pallet in magazzino all’interno del ciclo automatico. I pezzi vengono dapprima portati alla macchina di misura fornita da Coord3, che ne definisce la tolleranza o meno e che provvede al centraggio del pezzo per le diverse lavorazioni. Il magazzino è caricato a mano, per diverse ragioni: essendo terzista, l’officina può essere chiamata a produrre pezzi diversi, interrompendo una lavorazione per avviarne un’altra. È congeniale dunque avere questo tipo di flessibilità nell’alimentazione della linea.

Mentre l’addetto carica i pezzi, è prevista un tracking attraverso un sistema superiore: si tratta di un ERP che in cascata si collega al software Erowa di gestione commessa e produzione (MES – Manufacturing Execution System) e, a valle, al controllo numerico delle macchine utensili e alle macchine utensili stesse. Dopo la fase di fresatura, il pezzo giunge nell’area di scambio, interfacciando la parte robotica e logistica: partendo da una tavola rotante a due posizioni (in/out), il pezzo finito viene movimentato da un KMR iiwa (Kuka Mobile Robot), che si muove all’interno dell’area produttiva mappata precedentemente nel preallestimento di Ivrea e riprodotta in fiera. Il robot mobile può navigare in modo completamente autonomo tra diverse isole di lavoro. Grazie ai laser scanner, la piattaforma mobile monitora l’ambiente circostante e se una persona o un oggetto si trovano sul suo percorso reagisce subito rallentando o fermandosi, per poi riprendere la sua corsa quando l’ostacolo non viene più rilevato.

Con l’ausilio del metodo Slam – Simultaneous Localization And Mapping (localizzazione e mappatura simultanee) – la piattaforma localizza in tempo reale la sua posizione su una mappa dell’ambiente generata con i dati rilevati dagli scanner laser e dai sensori delle ruote. Il robot collaborativo mobile, equipaggiato con pinze elettrice Schunk, prende infine il pezzo e lo porta presso l’aria di montaggio, dove un sistema misto robot/uomo provvede all’ultima fase della lavorazione. Per quest’ultima fase, il robot KR Agilus in configurazione sicura lavora il pezzo in funzione della commessa, poi lo passa in totale sicurezza all’operatore posizionato a fianco, che lo monta a mano confezionando la cintura.

L’ipotesi di produzione di pedali/cinture in fiera sarà di 100 pezzi al giorno, 300 in tutto. Per partire, verrà simulata un’area web dove sarà venduta metà della produzione della fabbrica. La commessa acquisita dal web via ERP verrà processata un minuto dopo l’apertura della fiera e così partirà la produzione effettiva. L’altro 50% sarà invece destinato ai clienti che si registrano in fiera. Il visitatore di Mecspe potrà infatti ordinare just in time il proprio pedale, generando di fatto la commessa, che verrà poi gestita e trackata fino a fine processo, quando il committente sarà informato che il prodotto ordinato è pronto.

Dove sono presenti i fori filettati del pedale, a seconda del proprio gusto estetico, il cliente può anche scegliere di personalizzare il prodotto con viti anodizzate di differenti colori. Questa possibilità di caratterizzazione dimostra quanto il sistema sia in grado di gestire davvero la commessa in modo completo e flessibile. In seguito alla customizzazione della vite, alla commessa viene assegnato un nome e il pezzo entra nel processo di lavorazione. Il cliente può decidere di aspettare in loco oppure di visitare tranquillamente il resto della fiera: grazie a una comoda App sempre connessa alla linea, potrà comunque sapere sempre, in tempo reale, in quale delle macro fasi si trova il pezzo ordinato (magazzino, milling, montaggio, prodotto finito).

Quando il prodotto è finito, in automatico viene inviata una mail che informa che è possibile ritirare il pezzo, con tanto di documenti di bolla e fattura in allegato – ovviamente non reali, in questo caso – per rappresentare il ciclo gestionale completo dell’officina, uno degli elementi obbligatori per le agevolazioni dell’iper ammortamento governativo Industria 4.0. Il sistema permette infine di fare analisi e valutazioni approfondite, con una comparazione tra un costo di produzione preventivato, effettuato attraverso la valorizzazione dei costi elementari (macchine utensili, materiale grezzo, ecc.), e il costo reale a consuntivo, che sarà mostrato direttamente anche in fiera.

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