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.Industry 4.0

Schneider Electric: una Industria 4.0 realmente integrata a partire da Smart Manufacturing e Smart Energy grazie a EcoStruxure

Dall'Industrial IoT alla Bulding Automation, dai Data center agli Smart Grid passando dalla safety di stabilimento e dalla Cybersecutity, ecco la visione integrata di Schneider Electric per il mondo dell'Industry 4.0

Massimo Merli - Vice President, Industry Schneider Electric SpA

Per l'Industry 4.0 serve prima di tutto una reale visione di insieme, occorre essere in grado di integrare tanto la produzione nello stabilimento quanto la visione di tutta quella intelligenza diffusa che con l'Internet of Things permette di disporre di nuove fonti di dati e di una nuova conoscenza. Avere una visione globale della produzione, del business e di tutti i fattori che concorrono alla generazione di valore nelle imprese vuol dire aumentare la possibilità di portare il proprio valore presso i clienti, con i clienti. Parte da questo presupposto la strategia per l'Industria 4.0 di Schneider Electric che può essere ricondotta a un denominatore comune che fa riferimento alla piattaforma EcoStruxure e alle sue declinazioni.

Massimo Merli, Vice President Industry in Schneider Electric, nel fissare il posizionamento della società l'Industria 4.0 tiene subito a precisare che questo è un tema che fa parte da sempre del DNA dell'azienda. Già nel 1979 Schneider aveva realizzato una serie di prodotti basati sul protocollo seriale TCP/IP ingegnerizzati per gestire una comunicazione "oltre la macchina".  All'epoca non si parlava ovviamente di fabbrica connessa, ma il presupposto per pensare ad esempio a linee di produzione in grado di trasferire e condividere una serie di dati era già presente in quei componenti. La convinzione era quella di lavorare a una visione più ampia della produzione e della fabbrica stessa. Una convinzione che ha portato l'azienda a sviluppare, ancora una volta anticipando i tempi nel 1997, il concetto di transparent factory, vale a dire una prima interpretazione del mondo manifatturiero verso la connettività e in direzione Internet. Già all'epoca Schneider Electric lavorava a un concetto di connettività comune tra i vari device e ha posto in modo chiaro il grande tema della standardizzazione del sistema operativo in modo da rendere i dispositivi connessi a prescindere dalla loro piattaforma hardware. Già a quell'epoca la società lavorava alla possibilità di attivare la connettività dei device che sottostanno ai sistemi di produzione e automazione via web services.

Le premesse dell'Industry 4.0

Concettualmente si trattava del principio che oggi viene richiesto nei progetti Industry 4.0. Certo, all'epoca mancava la infrastruttura ad ampio raggio, mancavano gli analytics, c'era un tema di "connettività" che doveva ancora essere affrontato in termini di infrastrutture, ma la logica era già presente nei principi che guidavano la ingegnerizzazione dei prodotti Schneider ben prima che si iniziasse a parlare di Industry 4.0.
Oggi, per affrontare il tema Industry 4.0 occorre avere ben chiaro lo scenario nel quale si collocano le imprese che stanno andando in questa direzione o che stanno decidendo di avviare progetti per l'Industria 4.0. Merli sottolinea i tre megatrend dominanti:

  • La Urbanizzazione, con oltre 2,5 miliardi di persone che si concentreranno nelle città
  • La Digitalizzazione e la connettività con oltre 50 miliardi di dispositivi connessi nel 2020
  • La crescita enorme (+50%) nel consumo di energia elettrica nei prossimi 40 anni che si attiverà sia nei paesi sviluppati, sia nei paesi in via di industrializzazione. E strettamente legato a questo tema la questione della sostenibilità che deve portare da una parte alla riduzione del CO2 (anche per adempiere ai protocolli di Kyoto) grazie a una crescita enorme della domanda di efficienza energetica.

Convergenza tra IT e OT

L'Industry 4.0 deve fare i conti con questo scenario e, riducendo lo spettro di analisi al mondo delle imprese, deve affrontare i temi della convergenza tra IT e OT, della diffusione dell'IoT, della ottimizzazione energia e produttività. Lo scenario delle imprese è dunque popolato da istanze come la crescita della necessità di generare dati, di selezionarli, di archiviarli in modo efficiente e sopra a tutto questo, di utilizzarli nel modo migliore. In questo percorso si arriva a uno dei punti chiave della visione Schneider Electric, che riguarda la componente software con particolare attenzione alla capacità di realizzare soluzioni in grado di unire in modo nativo la gestione di hardware e software.

Dall'IoT all'energia intelligente

In concreto la visione Industry 4.0 Schneider proposta da Massimo Merli vede tre grandi pillar:

  • Energia
  • Software
  • Automazione

Merli sottolinea che occorre progettare un percorso verso i progetti Industry 4.0 che preveda nativamente una gestione efficiente e intelligente dell'energia. È fondamentale saper utilizzare l'automazione anche per gestire l'energia e per le linee di produzione. E questo è possibile solo con una strategia che guarda da una parte alla Smart Manufacturing Enterprise e dall'altra alle Smart Machines.

Per quanto riguarda la Smart Manufacturing Enterprise, i temi che stanno sul tappeto sono molto concreti: "come posso usare la connettività delle linee di produzione delle macchine e diminuire l'utilizzo di energia?" In seconda istanza, "Come rendere le macchine sempre più smart, più connesse e nello stesso tempo in grado di fornire automazione intelligente allo strato superiore?" A fronte di questi due temi si aprono prospettive assolutamente innovative per le imprese della manifattura, come ad esempio nella manutenzione predittiva.

Dalla manutenzione pianificata alla manutenzione predittiva

Merli mette in evidenza il salto tra una Manutenzione pianificata e una Manutenzione predittiva. Con questo esempio si entra direttamente nei temi della efficienza dell'automazione, del valore economico e della sostenibilità. Quello della manutenzione predittiva è l'esempio oggi forse più evidente e diretto che permette di evidenziare come si possa strutturare un percorso verso lo Smart Manufacturing su tre livelli:

  • Un livello funzionale che attiene alla connessione dei sistemi
  • Un livello legato all'automazione e all'acquisizione dei dati e all'analisi
  • E infine un livello superiore di tipo gestionale e amministrativo

A fronte di uno scenario che rischia di esprimere complessità l'approccio di Schneider Electric è quello che punta a promuovere una visione globale, più integrata di tutti i fattori che concorrono all'Industry 4.0. Si tratta di una visione che Schneider sintetizza in una Integrated System Architecture e che concretizza nella piattaforma EcoStruxure

Merli ricorda che se da una parte il concetto smart manufactuirng è molto ampio nello stesso tempo Schneider è un player che opera nella distribuzione elettrica, nei data center, nei sistemi per l'automazione di fabbrica e nella building automation, nello smart grid.

EcoStruxure è una grande sintesi per creare una visione comune sui dati e per disporre di una piattaforma che permette di lavorare sui dati per passare all'azione. EcoStruxure è la risposta per avere una visione integrata della smart manufacturing, perché, come sottolinea Merli, l'automazione diventa Industry 4.0 anche nel momento in cui si sviluppa all'interno di edifici intelligenti e integrati, nel momento in cui pianifica e gestisce una crescita delle infrastrutture con il controllo dell'energia e con il controllo degli ambienti in tutte le loro componenti.

EcoStruxure nelle varie aree applicative

La strategia EcoStruxure si declina appunto nelle varie aree applicative che attengono appunto alla distribuzione elettrica, alle smart grid, alla connettività smart tra i nodi della rete alle soluzioni per la data analytics. Uno dei più importanti vantaggi competitivi di soluzioni come quella di Schneider Electric sta proprio nella capacità di gestire le informazioni tra i nodi di produzione e gli ambienti e i sistemi che determinano il consumo dell'energia

In questo contesto lo scenario dell'automazione governato da EcoStruxure si articola, ad esempio, con queste prospettive:

  • Gestione della connettività di tutti i dispositivi con capacità di connessione
  • Gestone dei dispositivi mobili per avere informazioni sulle persone e dalle persone
  • Gestione delle esigenze Cloud con gestione dalla data collection e dell'aggregazione dei dati
  • Gestione dei servizi di Analytics, con la possibilità di offrire una lettura dei dati e una interpretazione degli stessi che permetta di "passare all'azione"

Un altro aspetto rilevante riguarda le differenze tra Efficienza Energetica ed Efficienza operativa.

Nell'ambito dell'Industry 4.0 occorre ragionare su uno scenario composto da prodotti che possono essere connessi in tutti gli ambienti, ma con regole diverse che dipendono anche dalle condizioni degli ambienti stessi o dalle operation che devono essere svolte in quegli stessi ambienti. Il tema della latenza è sempre più importante per tutte quelle applicazioni mission critical che richiedono tempi di risposta oggi non compatibili con le soluzioni Cloud. Ecco che qui si la risposta Schneider è nelle soluzioni per l'Edge Computing che sono in grado di fornire un vero controllo a livello locale e che possono poi essere integrata anche con le soluzioni di App Analytcs e Services per garantire la capacità di analizzare, visualizzare e gestire questi dati da dispositivi mobili.

Alla crescita del ruolo della componente software corrisponde uno sviluppo anche nell'ambito dei servizi. Schneider non si pone solo come fornitore di prodotti, ma anche come provider di servizi. È ad esempio fondamentale partire con servizi di analisi dei consumi energetici per aiutare il cliente a tenere i consumi sotto controllo e utilizzare l'energia al meglio. Questa è una attività che può essere svolta sfruttando le competenze Schneider nella gestione dell'Energia e non solo come fornitore di prodotti e soluzioni.

Nel software e nello sviluppo di servizi l'offerta Schneider fa leva sull'acquisizione di Wonderware e che ha permesso di allargare il raggio d'azione alle applicazioni che nell'ambito industriale permettono la gestione di Big data, di data collection, di pubblicazione dei dati sui device mobili e dello sviluppo dei workflow necessari a implementare una vera integrazione a livello di produzione. Stiamo parlando di soluzioni che attengono anche alla creazione di dashboard, alla visualizzazione dei dati e alla gestione delle azioni correlate.

Roadmap Industria 4.0

Lo sviluppo di software dedicato all'industria è un passaggio fondamentale nella creazione di roadmap per l'Industria 4.0. Solo con le soluzioni software è possibile realizzare soluzioni che siano in grado di fornire all'operatore in fabbrica esattamente quello che serve per eseguire una determinata operazione con un livello di visibilità dei dati necessari e della realtà operativa che prima era impossibile avere nello stesso momento e con questa precisione. In questo senso si collocano le soluzioni che integrano la realtà virtuale e che permettono all'operatore di associare a una determinata macchina, anche visivamente, tutte le informazioni che sono correlate al suo funzionamento, risparmiando tempo, aumentando la precisione degli interventi e aumentando nello stesso tempo la sicurezza di qualsiasi intervento.

Da questa considerazione Merli parte per osservare che è necessario interrogarsi su quali saranno gli operatori dei prossimi anni e quale livello di competenza nell'utilizzo del digitale potranno avere. E' anche su queste figure e sulla loro competenza che occorre indirizzare lo sviluppo, alzare lo sguardo, per parlare anche alle prossime generazioni di operatori nel mondo dell'automazione.

I Digital workers nel mondo delle imprese sono abituati a interagire con le macchine in maniera diversa e sono abituati a disporre di informazioni in maniera grafica e in real time. Le imprese devono mettersi nelle condizioni di indirizzare gli operatori a utilizzare le informazioni in modo sempre più efficace con un passaggio che è da una parte tecnologico e dall'altra legato alla formazione.

Le linee di sviluppo dello Smart Manufacturing

Marco Gamba, Smart Manufacturing Project Manager, Schneider Electric Italia

Marco Gamba, Smart Manufacturing Project manager in Schneider Electric sottolinea a sua volta i tre assi di sviluppo tecnologico nello smart manufacturing

  • Asset perfomance
  • Smart control
  • Augmented operator

Nell'asset performance lo sviluppo della sensoristica IoT e del "secondary sensing" genera informazioni al contorno della macchina per aumentare aumentare nell'immediato l'efficienza e per avere dati che permettono di identificare per ogni processo e per ogni tipologia di produzione in ogni settore la soluzione ideale per ogni macchina. In altre parole, la personalizzazione che entra a far parte delle linee di produzione.

Nello Smart Control occorre una visione a lungo termine, occorre fornire prodotti con hardware predefinito che siano personalizzabili via software, per permettere una rapida configurazione sia dell'apparato e più in generale della linea di produzione e dello stesso stabilimento. Ancora una volta il tema della personalizzazione al più alto livello, ovvero la possibilità di riconfigurare in tempi rapidissimi un intero impianto di produzione.

Uno Smart Control per "personalizzare" produzione e stabilimento

Lo Smart Control sfrutta la diffusione di Ethernet all’interno degli stabilimenti industriali, partendo dall'IoT per arrivare fino ai gestionali e all'ERP. I benefici di un’architettura di scambio dati più trasparente può ad esempio portare benefici sui dati di consumo energetico delle macchine e dei dispositivi in campo e associandoli ai dati di costo dell’energia e alle strategie di manutenzione “condition-based”.

E poi il tema dell'Augmented Operator, che consiste da una parte nella capacità di portare in fabbrica apparati che in alcuni casi arrivano dal mondo consumer come tablet, visori per la realtà aumentata, smartphone  che sono in grado di rafforzare la capacità conoscitiva e operativa degli operatori.

Tra gli esempi applicativi ancora una volta la manutenzione che passa da manutenzione preventiva basata su algoritmi che pianificano gli interventi manutentivi a soluzioni di manutenzione predittiva basata sulla conoscenza in tempo reale degli apparati con scenari che permettono di ottenere riduzioni anche del 55% di problematiche come i fuori servizio programmabili e con evidentissimi vantaggi in termini di continuità del business aziendale.
Ci sono poi i temi del Machine Learning che a loro volta contribuiscono ad aumentare la conoscenza che ciascuna macchina è in grado di sviluppare sul proprio stesso funzionamento e sull'ambiente circostante. Questo scenario è caratterizzato da una evoluzione della sensoristica che può essere in grado di generare dati con un primo livello di elaborazione in modo da sviluppare forme di azione automatizzata già a livello locale o per trasferire dati che contengono già un primo livello di analisi. Scenari che sono in questo momento in evoluzione ma dove Schneider è già attiva con case history concrete.

Industry 4.0
Le regole, le specifiche e le linee guida per il mondo dell'IoT industriale e del Machine2Machine in particolare
16 maggio 2016