Il binomio industria-sostenibilità non è certo nuovo. Da decenni questo rapporto si sviluppa soprattutto lungo il tema del rispetto dell'ambiente e delle emissioni. Ma questo è solo uno degli aspetti che tiene insieme di fatto questa coppia. Non c'è sostenibilità, per esempio, che non sia anche economica. Pertanto, il minor impatto e la minore impronta sul pianeta devono necessariamente tradursi in una significativa riduzione anche dei costi di gestione. Non solo: l'efficienza dei processi produttivi e l'ammodernamento degli impianti secondo le più moderne ed elevate certificazioni ha un costo che deve essere assorbito in tempi ragionevoli. Di questo e molto altro si è parlato nel terzo webinar di Sps Italia - il più importante appuntamento per il settore dell'automazione, organizzato da Messe Frankfurt Italia, che durante l'epidemia di Coronavirus è stato "virtualizzato" con webinar e approfondimenti digitali - dal titolo “L'industria del futuro? Efficiente e sostenibile", che si è posta l'obiettivo di spiegare come l'automazione, la digitalizzazione e il controllo del movimento influiscano su performance e sostenibilità.
«Con i nuovi dettami europei in termini di emissioni e potenza richiesta - spiega Marco Svara, Direttore Marketing e Beni di Consumo Lenze - prevediamo consumi inferiori tra 167 e 170 terawatt/h e minori emissioni di CO2 per 46 tonnellate equivalenti entro il 2030. Ma deve si capisce: la misura dell'efficienza è utile solo in un ragionamento end-to-end in cui un motore migliore è accoppiato con un inverter e un riduttore che permetta di portare a valle l'efficienza stessa. E poi bisogna parlare anche di applicazioni: è impensabile che una macchina, come accadeva una volta, produca sempre lo stesso bene o svolga sempre lo stesso compito. Deve essere modulare e flessibile, mantenendo l'efficienza in un contesto ampio».
La riduzione dei consumi e degli sprechi va di pari passo con il contenimento dei costi. E questo processo si riverbera nella rigenerazione, in cui il riutilizzo di parti di un prodotto per reinserirle nel processo produttivo garantisce risparmi significativi. Non solo: anche la scarsa qualità è essa stessa uno spreco di energia, quindi una mancanza di sostenibilità sotto diversi punti di vista- «Ogni spreco è un problema - aggiunge Svara - per questo l'automazione è fondamentale. Anche perché è bene ricordare che nessun motore, anche il più efficiente, può consumare meno di un motore fermo. Ogni movimento al minimo, ogni eccesso di velocità è un'azione inutile del motore che potrebbe invece restare fermo. Infine, l'automazione e la meccatronica sono più efficaci se combinate con la digitalizzazione: l'intelligenza deve essere ovunque, nella macchina, nell'edge, nel cloud. Quindi possiamo pensare all'integrazione orizzontale, ai digital twin e alla gestione remota».
Il tema dei motori efficienti non è solo un problema di contenimento dei costi per il singolo impianto: circa la metà dell'energia prodotta globalmente viene utilizzata per alimentare i motori elettrici. Per questo, ancora una volta, sostenibilità ambientale ed economica sono facce della stessa medaglia. «Le turbine di nuova generazione che produciamo - ci racconta Andrea Chinello R&D Marketing Director Mechatronic & Motion Systems Bonfiglioli - introducono motori attivi, con un'efficienza complessiva che gestisce sollecitazioni meccaniche e picchi di coppia. Bonfiglioli si è recentemente focalizzata sullo sviluppo di sistemi basati su un accoppiamento tra motori elettrici e azionamenti controllati dedicati. Un motore robusto con un'interazione di spinta sviluppato nei nostri centri, anche grazie ad algoritmi di controllo vettoriale in grado di estrarre la coppia massima. Si tratta di una soluzione che è stata presentata alla Sps di Parma e ora viene introdotta nelle applicazioni industriali, con una classe di efficienza addirittura superiore a quella richiesta dalle normative europee. Infine, parlare di controllo del movimento, ottimizzazione della manutenzione, fermo macchina attraverso la diagnostica predittiva è anche un punto rilevante per l'efficienza. Abbiamo esteso questo discorso anche agli impianti eolici, che hanno costi enormi in caso di blocco. E stiamo studiando, con il programma europeo IoTwins, soluzioni anche per il settore minerario».
Un altro modo per rendere i motori migliori, e quindi più efficienti, è attraverso il revamping. In questo caso la soluzione proposta da Nord Drivesystems è quella di sviluppare azionamenti anche in linea, in modo da realizzare i motori che non erano intelligenti e controllati. "Una macchina in stand-by - afferma Emanuele Verì, amministratore delegato delle vendite dell'azienda - consuma meno ed è più sostenibile".
La costante ricerca di migliorare e rendere più efficienti le macchine riguarda ovviamente anche i produttori delle stesse, che necessitano di maggiore produttività, dinamiche più veloci e maggiore velocità. In una parola: prestazioni migliori. «La tecnologia del movimento diretto - spiega Maurizio Piccinelli, responsabile motion control di Motor Power Company - è stata sviluppata una ventina di anni fa. Significa attaccare direttamente l'attuatore che genera il movimento, eliminando la catena cinematica, coniugando efficienza e sostenibilità. L'effetto più evidente è dato dal fatto che la dinamica è aumentata, per garantire prestazioni migliori come richiesto dagli OEM. Rimuovere la catena cinematica significa aumentare l'efficienza e diminuire i consumi elettrici».
Un modo che i produttori di macchine stanno adottando per migliorare i propri prodotti è utilizzare i dati sia per raccogliere informazioni sia per insegnare alle macchine stesse come comportarsi in situazioni diverse. «Non si può fare machine learning - afferma Andrea Graglia, OEM Key Account Manager Siemens - se non dopo aver raccolto una mole di dati molto significativa. Per questo le informazioni devono essere utilizzate correttamente, ma è richiesta la massima disponibilità da parte del cliente. Insomma, un modello di business diverso che si può creare e che ci permetta di produrre bene, in modo efficiente e sostenibile».
L'ultimo aspetto che riguarda il miglioramento dell'efficienza e della sostenibilità è quello che riguarda la fabbrica, intesa sia come luogo di lavoro che come ambiente in cui vengono sviluppati prodotti che devono ridurre i costi e migliorare la produttività. Un esempio del ripensamento di questo secondo aspetto è dato dalla “fabbrica intelligente come servizio”, un concetto innovativo che per il momento si vede solo in Germania ma che arriverà anche in Italia. «In questo modo - spiega Giovanni Notarnicola, Associate Partner Porsche Consulting - la fabbrica non è più un opex, ma un capex, cioè un costo variabile a seconda delle diverse esigenze. Noi di Porsche lo stiamo facendo in Germania e vediamo che possiamo affittare il surplus di produzione o prestare parte della capacità come servizio. In Italia stiamo pensando a un nuovo impianto per l'auto full electric, vogliamo avere chiaro il ruolo dell'essere umano, che va valorizzato nonostante l'automazione, in un'ottica di sostenibilità ed efficienza”.
Ma il posto di lavoro deve anche essere più sostenibile, più efficiente, più confortevole. Perché per migliorare la produttività bisogna anche migliorare le condizioni in cui si svolge il proprio lavoro. «La fabbrica del futuro - afferma Oscar Arienti, Sales Manager della divisione automazione di Heidenhain - è quella che vediamo già oggi. Se invece devo pensare a un futuro più lontano, vorrei che fossero mantenuti alcuni capisaldi: flessibilità lavorativa, ambiente confortevole. Bisogna insomma puntare alla fabbrica della gioia, che è fatta per l'uomo e non viceversa. Bisogna dare valore all'operatore e all'aspetto privato. Anche questa è sostenibilità».
Diversi soggetti possono tirare le fila di questo complesso tentativo di riorganizzazione produttiva in un'ottica di riduzione dei costi, migliori condizioni di lavoro e maggiore produttività. Tra questi c'è sicuramente la figura del centro di competenza, inteso come luogo dove si incontrano il meglio dell'industria, le peculiarità della ricerca e le eccellenze dell'università. Uno di questi è la Birex di Bologna, un soggetto formato da 57 realtà di cui 45 aziende il cui focus principale è quello dei big data. «I dati - spiega Stefano Cattorini, direttore generale del centro di competenza - consentono in modo intelligente di garantire l'efficienza a 360° di energia, risorse e ambiente. Non è una questione che si occupa solo delle grandi aziende: il 40% dei nostri azionisti sono PMI e stiamo cercando di costruire soluzioni ad hoc per loro per garantire il trasferimento tecnologico”.
Un esempio concreto di cosa significhi modificare gli impianti produttivi, i vantaggi che questo comporta, i risparmi generati e il roi decisamente rapido è rappresentato da Artsana, che ha realizzato due progetti nello stesso stabilimento dove vengono realizzati i prodotti in plastica. «Innanzitutto - spiega Marco Gagni, project manager industriale di Artsana - abbiamo realizzato un impianto di trigenerazione che permette la produzione di energia elettrica tramite un motore a combustione interna. Questo funziona attraverso il recupero degli scarti termici e in questo modo, oltre all'energia elettrica, generiamo calore di supporto per caldaie e stufe. Inoltre in inverno abbiamo installato un sistema aircooler che si integra con i frigoriferi per raffreddare l'acqua di stampaggio plastica. In questo modo ridurremo l'energia primaria dell'impianto di 350 Mw/h e l'anidride carbonica prodotta di 95 tonnellate. L'impianto di trigenerazione permette di massimizzare le prestazioni senza intaccare i processi produttivi. Nel concetto di sostenibilità finora abbiamo dato peso solo alla riduzione dell'anidride carbonica, ma non può esserci solo questo, serve anche un ritorno economico. L'impianto di trigenerazione nella nostra realtà ha una vita utile di 10-11 anni a seconda delle ore di utilizzo del motore. Abbiamo un roi di circa tre anni. Per quanto riguarda il raffrescamento ad aria sono necessari meno di due inverni ed, essendo un grande scambiatore di calore con motori di bassa potenza, ha una vita utile pressoché infinita. In questi impianti c'è un ruolo sempre più importante dell'IoT: nel caso del raffreddamento per il monitoraggio remoto, per quello di trigenerazione è fondamentale, poiché è possibile intervenire in diretta sulla macchina in qualsiasi momento».
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