Industrial Internet of Things: monitoraggio come accesso alla digitalizzazione
Accedere alla digitalizzazione dei componenti dell'impianto non è mai stato così semplice. Scoprite di più sulle opportunità e sui vantaggi del monitoraggio intelligente, anche per gli impianti già esistenti.
Controllo del riscaldamento tramite app, smart watch con monitoraggio del battito integrato, automobili connesse: tutti esempi noti di applicazioni Internet of Things (IoT) ormai comuni nel settore Consumer. Se in questo settore vengono continuamente sfornate nuove applicazioni, c'è un'altra rivoluzione digitale in atto in migliaia di fabbriche, impianti industriali e stabilimenti di produzione a livello globale. Certo molto più silenziosa, ma non meno dirompente.
Processi produttivi basati sull'apprendimento automatico, sistemi logistici intelligenti o impianti a regolazione automatica. Quello che a volte ci sembra fantascienza, in molti casi è già realtà. Nelle cosiddette Smart Factory, i sistemi intelligenti controllano già oggi intere linee di produzione. Ma i principi della Smart Factory non si applicano solo nella produzione di autoveicoli, ma anche in molti ambiti della produzione industriale, della logistica, dell'industria chimica e della prototipazione. Anche nel settore agricolo, la digitalizzazione sta prendendo sempre più piede ("Smart Farming").
Gli obiettivi di questa produzione intelligente sono evidenti: aumento dell'efficienza operativa, riduzione dei costi, flessibilità e capacità di reazione rapida e personalizzata alle esigenze mutevoli dei clienti, alle oscillazioni della domanda e alle condizioni generali esterne. Se applicata nel modo giusto, una produzione del genere aumenta la crescita, la competitività e la sostenibilità delle aziende.
Perché molte aziende non sono ancora convinte
Alla luce di questi vantaggi evidenti, perché in Germania molti impianti non sono ancora "smart"? Secondo uno studio condotto dalla VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau 1, l'Associazione di Ingegneria Meccanica e Impiantistica Tedesca):
"Mentre molte grandi imprese hanno già abbracciato le potenzialità della digitalizzazione per il loro modello aziendale, avviando processi di innovazione, per una media impresa è un po' più difficile. Le cause sono molteplici e dovute in parte a incertezze sulle strategie attuative. Vi sono inoltre dubbi sui costi e sui rischi degli investimenti, nonché sui potenziali di profitto previsti".
In altre parole, i dubbi e le perplessità che trattengono molte medie imprese sono piuttosto comprensibili:
- In che modo la mia azienda può trarre vantaggio dalla digitalizzazione, e quali sono i costi da affrontare?
- È possibile semplificare l'accesso alla digitalizzazione, e quali sono le misure da adottare?
Ma in fatto di digitalizzazione, sono proprio le imprese a offrire il potenziale maggiore: oltre il 90% di tutte le aziende in Germania è costituito da medie imprese che generano oltre metà del valore aggiunto e incorporano quasi il 60% di tutti i posti di lavoro. 2 Ma il discorso non riguarda solo il settore privato: anche i comuni possono approfittarne.
Molte di queste medie imprese si aspettano dalla digitalizzazione flussi di lavoro semplificati, aumento del fatturato e innovazioni nei prodotti e nei servizi. Tuttavia, per quanto riguarda il grado di digitalizzazione, c'è ancora molto da fare. In una scala da uno (molto basso) a cinque (molto alto) relativa al grado di digitalizzazione, le medie imprese tedesche si collocano al centro, con un punteggio di tre. 3
Una stazione di pompaggio deve essere "smart"?
In quali settori ha più senso digitalizzare?
La gestione senza problemi dei liquidi è un buon esempio di branca dell'industria in cui la digitalizzazione pone ostacoli trascurabili per l'accesso, ma offre un potenziale e un margine di vantaggio davvero significativi.
Le pompe, con tutte le applicazioni in cui sono impiegate, sono spesso la colonna portante di molti processi industriali. Che siano direttamente coinvolte nella produzione per i processi primari (ad es. nell'industria alimentare nel caso di produttori di bevande e di prodotti lattiero-caseari, nell'industria farmaceutica ecc.) o in applicazioni secondarie (ad es. pompe termovettori, pompe per acqua o pompe chimiche, in circuiti di raffreddamento ecc.): le pompe sono spesso componenti critici dei sistemi, e un guasto può avere ripercussioni rapide e importanti.
Ma le pompe non svolgono un ruolo decisivo soltanto nei processi di produzione classici. Anche nei settori della tecnologia dell'habitat (rifornimento idrico, drenaggio, riscaldamento/climatizzazione/ventilazione), della tecnologia energetica (centrali elettriche) e della tecnologia idrica e di reti fognarie comunali, è fondamentale poter contare su una serie di pompe funzionanti. Anche in questo ambito, i guasti possono condizionare pesantemente la regolarità delle operazioni, provocando gravi problemi.
In molte applicazioni, la digitalizzazione contribuisce notevolmente a:
- aumentare la sicurezza in caso di guasto
- risparmiare sui costi di manutenzione grazie a un'analisi intelligente dei dati di esercizio e di stato
- aumentare l'efficienza.
Ma come funziona, in concreto?
Monitoraggio intelligente di una flotta di pompe grazie alla digitalizzazione.
Accesso intelligente alla digitalizzazione: la struttura di base è costituita da sensori
Il traguardo ideale dell'industria 4.0? Una Smart Factory autonoma, ad autoregolazione, quasi completamente automatizzata, che garantisca il massimo rendimento. Tuttavia, alla base di questi ambienti di produzione "high-end" sta un concetto tanto semplice quanto omogeneo per tutte le applicazioni: i sensori! Questi dispositivi forniscono in modo costante tutti i dati di stato e prestazione richiesti. Le decisioni dei sistemi intelligenti di controllo e regolazione si basano sui dati digitali di questi sensori.
Fino a qualche anno fa, sensori di questo tipo erano ancora "immaturi", non sufficientemente precisi, soggetti ad errori, costosi e disponibili solo per poche applicazioni. Oggi è tutto diverso. Oggi sono disponibili tutti i componenti necessari, come gli stessi sensori, ma anche i sistemi informatici connessi, i servizi cloud e le connessioni a banda larga basate su segnale radiomobile per uno scambio rapido dei dati. Queste soluzioni risultano anche molto convenienti in rapporto al loro utilizzo.
Un equipaggiamento quanto più completo di sensori crea una forma di "trasparenza digitale", con tutta una serie di vantaggi:
- Il rilevamento continuo dei dati
- Il monitoraggio centralizzato di tutti i componenti collegati (che permette di risparmiare tempo e manodopera)
- L'integrazione dei dati nei sistemi esistenti mediante interfacce
- L'analisi dei dati rilevati sulle attrezzature è sempre vantaggiosa, ad esempio nell'ambito della manutenzione predittiva.
Predictive Maintenance: un'azione preventiva aumenta l'efficienza
Non occorre automatizzare l'intera Smart Factory: basta attrezzare alcune parti rilevanti dell'impianto (ad es. le pompe) con sensori per il monitoraggio continuo per offrire un grande potenziale in termini di aumento dell'efficienza. Anche nel settore del Fluid Handling, stiamo entrando in un'era in cui le strategie di manutenzione cambiano radicalmente.
Il concetto di "manutenzione predittiva" (Predictive Maintenance) è un esempio evidente di utilizzo intelligente dei sensori connessi nell'ambito dell'Industrial Internet of Things. Lo studio della VDMA1 stima, solo per l'intero campo della manutenzione, un potenziale di risparmio tra il 20 e il 30% dei costi.
Il principio base della manutenzione predittiva può essere suddiviso in tre fasi:
- Il rilevamento continuo dei dati sullo stato e sulle prestazioni delle pompe in forma digitale.
- La trasmissione e memorizzazione dei dati nel cloud.
- Il trattamento dei dati raccolti, ad es. sotto forma di calcoli di probabilità per determinati eventi, e la trasposizione in adeguati programmi di manutenzione e riparazione.
Il vantaggio decisivo della manutenzione predittiva: i dati raccolti consentono di rilevare andamenti nel funzionamento della pompa, ad es. l'aumento delle vibrazioni. In questo modo è possibile individuare tempestivamente l'usura o i danni allo stadio iniziale, attuando subito le opportune misure di manutenzione. Così facendo, si evitano fin da subito guasti alla pompa o all'intero impianto.
Grazie a queste caratteristiche proattive, la manutenzione predittiva si differenzia nettamente dalle tradizionali strategie di manutenzione reattive. Nei sistemi convenzionali, gli interventi di manutenzione vengono eseguiti solo nel momento in cui si verificano i guasti. Questa modalità non permette di prevenire proattivamente i guasti, comportando, nei casi più gravi, lunghi tempi di fermo. Nel caso delle pompe, questi tempi d'inattività possono avere ripercussioni gravi e immediate, come l'arresto di intere linee di produzione, l'interruzione dell'intero rifornimento idrico, il malfunzionamento degli impianti di riscaldamento o raffreddamento o il mancato smaltimento delle acque reflue.
In questo senso la soluzione più intelligente è dotare l'impianto di sensori e periferiche adeguati e utilizzare un software di monitoraggio centrale. Il sistema si configura anche come ottimo investimento per il futuro e per l'accesso al mondo della manutenzione predittiva.
KSB Guard: aumento dell'efficienza grazie alla trasparenza digitale in sistemi di Fluid Handling
L'unità dei sensori di KSB Guard registra tutti i dati rilevanti sulle prestazioni e sullo stato direttamente sulla pompa.
Accesso al monitoraggio digitale delle pompe estremamente semplice ed economico, con KSB Guard. La soluzione di monitoraggio intelligente è costituita da una piccola unità dei sensori e da un'unità di trasmissione a batteria, facilmente montabili sulla pompa. Un gateway trasferisce i dati acquisiti sulla pompa nel cloud: da qui è possibile richiamare i valori tramite un'app o un desktop. In questo modo è possibile richiamare in qualunque momento e in modo semplice tutti i dati di stato e prestazione rilevanti di una pompa. Grazie alla maggior trasparenza, è possibile pianificare in modo più preciso le misure di manutenzione, ridurre i tempi di fermo e aumentare notevolmente l'efficienza di una flotta di pompe. In qualità di fornitore completo, KSB garantisce che tutte le pompe e le parti di ricambio, nonché i relativi servizi di assistenza, siano armonizzati tra loro in modo ottimale, per sfruttare al meglio il potenziale di risparmio del 20-30% stimato dalla VDMA sulle misure di manutenzione.
KSB Guard in funzione – alcuni esempi pratici tratti da diversi settori:
KSB Guard in operation: Examples from different industries in practice
- KSB Guard protegge il parco industriale di Kalle-Albert dall'esaurimento di aria compressa
- I valori aumentati hanno rivelato errori costruttivi della tubazione di mandata presso il Consorzio per la depurazione delle acque di Altenstadt
Monitoraggio intelligente come accesso alla digitalizzazione:
Riepilogo e conclusioni
Il primo passo verso la digitalizzazione è più semplice di quanto molte aziende pensino. I costi e le difficoltà di installazione delle unità dei sensori sono ridotti, e i potenziali di profitto sono molto elevati: solo in tema di manutenzione predittiva è possibile garantire un risparmio dal 20 al 30% 4 sui costi di manutenzione. A ciò si aggiungono un aumento dell'efficienza, nonché disponibilità e sicurezza di funzionamento aumentate. KSB, in qualità di fornitore completo, dispone del know-how, dei prodotti e dei relativi servizi per semplificare al massimo l'accesso dei clienti alla digitalizzazione.
1 Guida VDMA "Investitionsrechnung für Digitalisierungsprojekte und Industrie 4.0 Vorhaben" ("Calcolo d'investimento per progetti di digitalizzazione e progetti per industria 4.0"), marzo 2018
4 Valutazione del potenziale massimo con il ricorso, tra le altre cose, alle seguenti fonti: strumento di calcolo degli investimenti VDMA; WGP-Standpunkt Industrie 4.0 (Parere WGP sull'industria 4.0)