Le sfide della tracciabilità nell’Industria IIoT 4.0

Dalla rivista:
Automazione Oggi

 
Pubblicato il 17 maggio 2024

La ‘tracciabilità’ è la capacità di tracciare tutti i processi in un ambiente di produzione, dall’approvvigionamento delle materie prime, alla realizzazione del prodotto, all’immagazzinaggio e logistica, al consumo/vendita e allo smaltimento/riciclo. L’obiettivo concreto è quello di realizzare una produzione efficiente e determinare con automatismi e sicurezza quando e dove è stato realizzato un determinato oggetto e come è stato movimentato: comprende quindi materiali, prodotti e pezzi nel processo di creazione e può essere esteso anche alle catene di fornitori. Questo porta trasparenza alla sequenza di produzione, al suo contesto e all’uso consapevole e sostenibile delle materie prime, con vantaggi economici e ambientali. In ambito industriale, lo sviluppo del processo di tracciabilità si ottiene principalmente con l’aiuto di identificatori univoci che utilizzano tecnologie di identificazione automatica (Auto-ID) come l’Rfid, in modo che, ad esempio, gli errori possano essere rilevati in modo affidabile e immediatamente corretti. Questa trasparenza consente processi di produzione snelli, garantisce un’elevata qualità dei prodotti e prepara la strada all’autocontrollo dei processi. Può sembrare ambizioso ottenere uno scambio di dati coerente e bidirezionale dal sensore al sistema ERP, insieme alla capacità di fornire in tempo reale informazioni chiare per una conservazione dei dati semplice e con accesso rapido, ma nel processo di produzione e logistica l’interazione comunicativa tra le varie tecnologie Auto-ID, l’Rfid funziona davvero. Se poi si abbinano protocolli di comunicazione IIoT come Mqtt (Message Queuing Telemetry Transport) e OPC-UA (Open Platform Communications Unified Architecture) è possibile aprire canali di comunicazione tra i sensori (OT) e il mondo IT, soddisfacendo i paradigmi di Industry 4.0 e della Trasformazione Digitale. I vantaggi della Tracciabilità 4.0: • Ottimizzazione dei processi produttivi (miglioramento OEE) • Riduzione degli errori di produzione e miglioramento della qualità della produzione • Maggiore efficienza per l’intralogistica e la fabbrica intelligente • Maggiore trasparenza nella creazione del valore e nelle catene di fornitura • Facilità di gestione delle attività di manutenzione o di riparazione • Rispetto dei requisiti di legge (garanzia di qualità e responsabilità del prodotto) e le richieste dei produttori/acquirenti I dati di processo e di qualità adatti alla tracciabilità sono spesso generati nella fabbrica intelligente a livello di sensori/attuatori, parte particolarmente importante dell’equazione. A questo livello di campo, i dati vengono utilizzati per ‘identificare’ in modo univoco materiali, prodotti e pezzi, in modo da poterli etichettare singolarmente per un processo specifico. Affinché le varie tecnologie e i loro protocolli comunichino perfettamente tra loro, i grandi produttori di tecnologie Rfid forniscono anche soluzioni di sistema personalizzate con hardware in grado di gestire l’IIoT in combinazione con software ad alte prestazioni, mentre per un’interoperabilità dei dati dal campo a Internet è possibile scegliere tra una soluzione on-premise sul server locale o una soluzione cloud.

Tracciabilità e rintracciabilità con sistemi Rfid HF e LF

Con sistemi di identificazione con tecnologia Rfid a frequenze HF (alta frequenza) o LF (bassa frequenza) è possibile rilevare gli oggetti non solo a distanza ravvicinata senza contatto, ma anche aggiungervi informazioni di qualsiasi natura che espandono ulteriormente le capacità di tracciabilità. Ciò è possibile grazie a un supporto dati Rfid identificabile in modo univoco, che viene fissato all’oggetto e lo accompagna per tutto il percorso di processo. Le informazioni sul supporto dati possono essere lette dall’antenna di letture/scrittura, mentre l’oggetto attraversa l’impianto o il processo di produzione, mentre i dati desiderati possono essere scritti via radio sul supporto dati e trasferiti in modo bidirezionale al controllore o al sistema di livello superiore. È quindi possibile verificare quando un supporto dati ha superato ogni singola stazione di elaborazione: ogni fase del processo è ora tracciabile, si tratta di un ‘track-and-trace’. I sistemi Rfid LF trasmettono e ricevono dati a velocità e quantità più contenute, ma sono ideali per le condizioni più difficili come ad esempio gli ambienti industriali, la presenza di metallo nella superficie di installazione, e sono affermati come standard per la gestione delle macchine utensili. Con i sistemi Rfid HF è possibile elaborare e memorizzare grandi quantità di dati ad alta velocità di trasmissione e in conformità a standard di trasmissione radio ISO anche aperti. Alcuni produttori di componenti Rfid inoltre offrono sistemi con unità di elaborazione compatibile per tutte le frequenze, dando la possibilità di utilizzare tutte le tecnologie Rfid contemporaneamente su un’unica unità.

Vantaggi UHF-Rfid: targhettatura e identificazione multipla

A differenza dei sistemi LF e HF utilizzati per il track-and-trace a distanza ravvicinata, la tecnologia UHF Rfid offre un ampio raggio d’azione e consente il multi-tagging, perché i sistemi UHF comunicano a oltre 6 metri di distanza e possono leggere più supporti dati contemporaneamente: in altre parole l’UHF consente la lettura in blocco. Questo rende la tecnologia UHF particolarmente ideale per le soluzioni di tracciabilità e rintracciabilità nella gestione della catena di fornitura e della logistica: è possibile registrare automaticamente merci in entrata e in uscita o monitorare in modo affidabile l’avanzamento del lavoro e il consumo di materiale. Un esempio applicativo è quello di un gate UHF sistemato in un percorso di passaggio di un muletto o di una linea di trasporto di un pallet di materiali: tutti i transponder Rfid, sistemati sugli oggetti, possono essere acquisiti in un’unica operazione durante la transazione sotto il portale di antenne Rfid UHF. E poiché i sistemi UHF offrono normalmente interfacce fieldbus standard globali, sono semplici da integrare e possono essere utilizzati con sistemi di controllo industriali tradizionali. Altro vantaggio è che si ottengono informazioni sulla posizione di stoccaggio: ciò contribuisce a un inventario continuo e garantisce un utilizzo corretto dei beni, con tempi di inattività più brevi e meno interruzioni.

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