Imts 2018: fra cobot, IIoT, intelligenza artificiale e molto altro…

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IMTS 2018 (International Manufacturing Technology Show) , evento che si terrà a Chicago dal 10 al 15 settembre, avvicinerà le persone e l’automazione, con mostre che mettono in risalto i benefici dei robot collaborativi o semplicemente cobot. “Gli enormi progressi nel software, così come il controllo e la tecnologia dei sensori, ci permettono di calcolare ciò che ‘prova’ il robot. Se succede qualcosa di straordinario, si fermerà prima di esercitare troppa forza” afferma Mike Cicco, Presidente e CEO di Fanuc America Corporation e membro del consiglio di amministrazione di AMT (Association for Manufacturing Technology), proprietario e gestore di IMTS. “In precedenza i robot lavoravano in aree chiuse. Ora possiamo riunire le persone e l’automazione per migliorare le operazioni di assemblaggio”.

Un esempio è il caso in cui un robot con una pinza prelevi e afferri una vite a sfere pesante, mentre un lavoratore introduce l’elettronica di montaggio, così una persona svolge il compito impegnativo (il cablaggio per uno chassis), mentre un robot svolge i lavori ripetitivi come per esempio gli avvitamenti. “Robot di collaborazione, robot mobili, sistemi abilitati IIoT, intelligenza artificiale (Artificial Intelligence – AI) e le professioni in tutto l’ambito dell’automazione saranno i temi dominanti di IMTS 2018” afferma Tim Shinbara, VP Technology di AMT.

Cicco ritiene che i proprietari di macchine utensili e i dirigenti di aziende partecipanti a IMTS debbano esplorare i robot mobili e collaborativi. Questo vale sia per i grandi volumi che per le operazioni di piccole e medie quantità. Immaginatevi una cella funzionante in cui il robot può azionare il CNC, ad esempio quando si caricano e scaricano serie di parti di grandi dimensioni. Il cobot potrebbe funzionare senza ulteriore sicurezza e gli operatori potrebbero eseguire il loro lavoro abituato senza problemi di sicurezza. Questo è possibile grazie al miglioramento degli standard di sicurezza. Per piccoli lotti o altri casi in cui è utile il controllo manuale CNC, il robot può essere mosso o spostato a un’altra cella. “La mobilità nell’automazione sta facendo progressi. In precedenza, i dispositivi venivano fissati al pavimento. Oggi esiste un’intera gamma di cosiddetti ‘robot mobili’, che collegano un veicolo a guida automatica a un robot a braccio articolato” afferma Cicco. “Abbiamo anche trovato metodi interessanti per consegnare parti a robot e celle automatizzate tramite piattaforme di robot mobili”. Invece di investire nell’automazione per ogni operazione di fresatura, un robot mobile può azionare più macchine, specialmente per operazioni con tempi di ciclo lunghi.

I robot mobili possono essere semoventi, spostati manualmente o montati su un rack. In passato, dopo aver spostato un robot, era necessario riprogrammare tutti i suoi punti di movimento usando un controllo shuttle, un’operazione che richiedeva molto tempo. La nuova generazione di robot mobili elimina questo problema. Utilizzando i punti di riferimento posizionati sul CNC, il robot mobile utilizza un sistema di elaborazione delle immagini per acquisire le immagini dei punti. Finché l’operatore orienta il robot relativamente vicino alla sua posizione originale, il robot può ricalibrare tutti i suoi ‘punti di apprendimento’. Ciò ci fa risparmiare molte ore di tempo di programmazione. “Abbiamo fatto dei progressi considerevoli in riguardo ai robot mobili che possono essere disattivati quando non sono in uso, e poi utilizzati di nuovo in modo rapido ed efficace” afferma Cicco. Per i produttori a contratto e i produttori che preferiscono utilizzare la manodopera dei propri dipendenti per lavori impegnativi, l’uso di robot mobili per i compiti monotoni ha perfettamente senso.

Un problema importante per Cicco è la mancanza di professionisti dei robot nel settore. Proprio come i fabbricanti e i produttori a contratto non trovano persone che vogliono diventare macchinisti, trovano difficilmente lavoratori qualificati in grado di programmare e mantenere i robot. Di conseguenza, i fornitori di automazione continuano a rendere il funzionamento di un robot tanto intuitivo quanto l’accensione di uno smartphone o un PC.

IMTS 2018 marca il decimo anniversario di MTConnect, una serie di standard aperti e gratuiti che promuovono l’interoperabilità tra controllori, dispositivi e applicazioni software. MTConnect è stato presentato per la prima volta a IMTS 2008. A quel tempo, Cicco, un ingegnere elettrotecnico per il commercio, rappresentava AMT nel comitato tecnico MTConnect.

La visione del mondo della produzione a quell’epoca era di sviluppare un protocollo che permettesse a comandi, software e dispositivi di comunicare facilmente, proprio come la connessione tra dispositivi USB e un PC, dove, per esempio, un mouse, un computer e una stampante di diversi produttori possono lavorare insieme senza problemi, semplicemente installando i driver appropriati. “AMT e IMTS hanno superato tutti gli altri quando si trattava di finanziare MTConnect e di guidare lo sviluppo e il marketing” afferma Cicco. “A un decennio di distanza, a IMTS 2018 si troverà un gran numero di fornitori di automazione e macchine utensili che dimostrano i vantaggi dei dispositivi collegati in rete”.

Una delle prime dimostrazioni sarà presso l’AMT Emerging Technology Center (ETC) nel North Building. “Per la prima volta, mostreremo un ecosistema abilitato per MTConnect a IMTS” afferma Shinbara. La dimostrazione consiste in una fresatrice CNC verticale, un’interfaccia Robot Operating System-Industrial (ROS-I) e un braccio robot mobile, che trasferisce autonomamente la parte fresata a una macchina di misura a coordinate (CMM). “Questo sistema many-to-many, che riconosce l’interfaccia, potrebbe mostrare come i dati di condivisione creano un sistema a ciclo chiuso” afferma Shinbara. “Usando i dati della CMM, il CNC potrebbe compensare l’usura degli utensili ricalcolando i suoi offset per mantenere le tolleranze più vicine alla specifica mediana”.

“Un altro esempio di MTConnect mostra come i fornitori di automazione possono eseguire analisi specifiche che indicano lo stato del sistema robotico e dei suoi singoli componenti” afferma Cicco. “Invece di tempi di inattività non pianificati per test e manutenzione, soprattutto se una parte ha ancora un’alta percentuale di vita utile, i sistemi di automazione possono comunicare cosa c’è da aspettarsi e in quale momento, riducendo così sostanzialmente i tempi di fermo a zero”. In breve, la connettività è fondamentale per migliorare la qualità, per rispettare strette tolleranze, per aumentare l’utilizzo della macchina al 90% o per raggiungere una serie di altri obiettivi di miglioramento continuo.

Guardando indietro di un decennio e confrontando le presentazioni con le mostre di IMTS 2018, uno dei progressi tecnologici più incisivi è l’uso di sistemi di visione sui bracci robotici per la raccolta differenziata. “I primi tentativi di utilizzare telecamere su robot sarebbero stati considerati più come progetti scientifici, piuttosto che come base per i futuri prodotti commerciali” afferma Cicco. “Questo è cambiato molto velocemente. Oggi, ogni giorno, l’industria utilizza sistemi robotici per la raccolta differenziata 3D e l’ispezione 3D per aumentare la produttività. Le aziende di piccole e medie dimensioni potrebbero pensare che tali sistemi siano troppo sofisticati, ma non è necessariamente così”.

Uno dei sistemi di automazione all’avanguardia che verrà presentato a IMTS 2018 unirà un sistema di visione con intelligenza artificiale (AI) e un algoritmo di apprendimento approfondito in modo che il robot possa acquisire l’immagine 3D di un intero contenitore. Il robot utilizzerà una fotocamera per scattare una foto di ciò che è nel contenitore, ma non ha idea di come sia la parte o dove e come viene presa. L’algoritmo valuterà se la selezione ha un risultato positivo o negativo. Ciò consente al sistema di imparare come scegliere qualcosa di buono quando il contenitore viene svuotato. “Il fascino dell’apprendimento profondo è che quando due robot eseguono la stessa operazione e condividono i loro successi e fallimenti su una rete neurale, dividono a metà il loro tempo di apprendimento perché non ripeteranno mai lo stesso errore” afferma Cicco. “Quando centinaia di robot IA in rete eseguono il compito, possiamo trovare rapidamente risposte a problemi complessi”.

Shinbara dice: “La cosa bella dell’IA e della scienza dei dati è che puoi collegare eventi a cause che normalmente non avresti trovato. Una seconda area di intelligenza artificiale è l’ottimizzazione del processo. Quando il sistema ‘impara’ attraverso il processo, può automaticamente passare a lavori di profilazione per mantenere lo strumento in vita più a lungo anziché inviare un segnale per sostituire uno strumento logorato”.

La seconda area della capacità di intelligenza artificiale si concentra su compiti molto specifici. Una terza e nascente capacità di intelligenza artificiale, secondo Shinbara, è un approccio olistico, come i sistemi che migliorano il movimento CMM del robot o un CNC che regola l’alimentazione e la velocità in un periodo specifico per ottenere una qualità migliore o per ottimizzare la vita dell’utensile.

Contrariamente a certe notizie dei media che sostengono che i robot conquisteranno il mondo, i robot assumono i compiti noiosi, ripetitivi e pericolosi, liberando in questo modo le risorse umane per altri lavori, in genere più soddisfacenti. “Dobbiamo accettare il cambiamento. L’industria non può continuare a funzionare nello stesso modo come un decennio fa e aspettarsi di rimanere redditizia e competitiva ” dice Cicco. “Vogliamo cambiare la mentalità in modo che le persone considerino l’automazione come una nuova opportunità di carriera o vedano come migliora il loro lavoro attuale. Questo vale sia per il liceale, il montatore, il tecnico, il proprietario di un negozio che per il dottorando”. Gli studenti possono sperimentare il tema di automazione allo Smartforce Student Summit. In collaborazione con i principali istituti di formazione e con aziende tecnologiche avanzate come Fanuc, ABB Robotics, Carl Zeiss, Festo Didactic, Haas Automation, Heidenhain, Mastercam, Mitutoyo e Siemens, lo Smartforce Student Summit offre sfide pratiche agli studenti e laboratori di apprendimento per insegnanti e studenti avanzati. “L’automazione crea posti di lavoro di produzione ad alta tecnologia. Come fornitori di automazione, dobbiamo aiutare a formare la forza lavoro di nuova generazione” afferma Cicco. “Insieme, i protagonisti dell’automazione hanno installato migliaia di robot e sistemi di automazione, in particolare nelle scuole superiori e nelle scuole tecniche biennali. Cerchiamo di incoraggiare la mentalità dei corsi del laboratorio, ma ora la chiamiamo robotica. Studenti, genitori ed educatori allo Smartforce Student Summit possono esplorare una varietà di potenziali carriere, come anche alle numerose manifestazioni di automazione degli espositori a IMTS 2018”.

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