- Macchine per il packaging, un comparto in rapida trasformazione
- La piattaforma di automazione come base della macchina
- Motion control: sincronizzare, standardizzare, personalizzare
- Librerie software per il packaging: strategiche nella programmazione PLC
- Cybersecurity by design: la sicurezza entra in progettazione
- La logica del solution provider: dal componente al co-design
- Tre pilastri, un'unica architettura
Nel packaging, progettare una macchina competitiva significa gestire contemporaneamente velocità, sincronizzazione, flessibilità, sicurezza e tempi di sviluppo. La pressione non riguarda soltanto l’output della linea, ma l’intero ciclo di vita della macchina: dalla progettazione alla messa in servizio, dalla personalizzazione alla manutenzione.
Per questo, l’automazione per il packaging tende a evolvere da insieme di componenti a piattaforma integrata, in cui hardware, software e cybersecurity concorrono allo stesso risultato.
Macchine per il packaging, un comparto in rapida trasformazione
Il settore delle macchine per il packaging sta affrontando una trasformazione profonda. Da un lato, i costruttori devono rispondere a una domanda crescente di varietà: lotti più piccoli, più SKU (Stock Keeping Unit), formati diversi e materiali innovativi, spesso riciclabili o mono-materiale.
La transizione verso film riciclabili, mono-PE e carte barriera impone nuovi parametri di temperatura, pressione e velocità. Questo aumenta la complessità di messa a punto e la necessità di piattaforme flessibili.
Dall’altro, i costruttori di macchine devono gestire pressioni operative concrete: carenza di operatori esperti, necessità di ridurre i tempi di fermo e requisiti di sicurezza sempre più stringenti. Secondo le analisi di mercato su packaging machinery, il settore è tra quelli in più rapida evoluzione. L'evoluzione è spinta dalla carenza di manodopera, dalla tracciabilità e dalla riprogettazione dei materiali in chiave di riciclabilità.
In questo contesto, la competitività di una macchina confezionatrice non si misura più soltanto sulla velocità nominale. Conta anche quanto rapidamente può essere sviluppata, quanto è semplice adattarla a nuovi prodotti e quanto è preparata ad affrontare i requisiti di connettività e sicurezza industriale.
Per un OEM, il vero vantaggio nasce dalla combinazione di una piattaforma di automazione aperta, librerie software riutilizzabili e cybersecurity by design integrata fin dalla progettazione.
La piattaforma di automazione come base della macchina
Per un costruttore di macchine per il packaging, la piattaforma di automazione è il fondamento sul quale costruire l’intera architettura di controllo. Quando controllo, motion control, I/O, safety e supervisione fanno parte di un ecosistema integrato, il progettista può sviluppare e gestire il progetto in modo più efficiente, riducendone la complessità e garantendo al tempo stesso prestazioni elevate e tempi di commissioning più brevi.
Un ulteriore elemento chiave è la disponibilità di protocolli di comunicazione. Questi consentono l’integrazione della macchina con dispositivi di terze parti, sistemi MES, piattaforme cloud e infrastrutture IT/OT esistenti.
Per l’OEM, il valore di una piattaforma di automazione non sta nel numero di componenti, ma nella capacità di integrarli in architetture compatte, scalabili e aperte. Questa flessibilità consente di ridurre cablaggi e ingombri, configurare rapidamente la macchina e gestire cambi formato più rapidi tramite HMI e soluzioni tool-less, rispondendo alle esigenze di lotti ridotti e produzione variabile.
Motion control: sincronizzare, standardizzare, personalizzare
Nel packaging, la sincronizzazione è uno degli elementi che determinano la qualità e l’efficienza della macchina. Nelle applicazioni HFFS (Horizontal Form Fill Seal) e VFFS (Vertical Form Fill Seal), il film deve avanzare con precisione, il prodotto deve essere alimentato nel momento corretto. La sigillatura deve rispettare la fase della macchina e il taglio deve avvenire senza introdurre errori o scarti.
Il motion control nel packaging svolge quindi una funzione di raccordo tra le diverse operazioni della linea. Attraverso un’architettura di servo motion integrata è possibile gestire il controllo della velocità e della tensione del film tramite PID, rilevare il color mark, compensare dinamicamente la fase per assicurare la precisione del cut-to-print e dell’allineamento della sigillatura, controllare gli slittamenti e coordinare cinematismi e profili di movimento specifici dell’applicazione.
Tra questi rientrano, per esempio, i meccanismi biella-manovella per la sigillatura in movimento continuo (fly-by sealing) e il rotary knife, sincronizzato con l’asse di alimentazione del film per controllare con precisione la lunghezza e la temporizzazione del taglio.
Questa capacità di sincronizzazione diventa ancora più importante quando la macchina deve gestire più formati, SKU e lotti di dimensioni ridotte. Profili di movimento gestiti via software e ricette memorizzate nell’HMI rendono i cambi formato più rapidi e ripetibili. Un elemento che contribuisce a ridurre gli scarti e a semplificare la messa a punto della macchina.
Librerie software per il packaging: strategiche nella programmazione PLC
È proprio in questo passaggio che il motion control incontra il software. Per un costruttore di macchine confezionatrici, infatti, la prestazione dell’architettura dipende anche dalla rapidità con cui le funzioni applicative possono essere implementate e adattate.
Ogni nuovo progetto non dovrebbe richiedere lo sviluppo da zero di funzioni già ricorrenti. Le librerie software per il packaging consentono di partire da una base validata, riducendo i tempi di programmazione PLC nelle applicazioni packaging e lasciando all’ingegneria più spazio per concentrarsi sulle personalizzazioni specifiche del cliente.
La Delta Packaging Library è una raccolta modulare di function block PLC pensati per macchine flowpack, HFFS e VFFS. Le funzioni disponibili coprono le principali operazioni della macchina, dal feeding alla gestione del film, dalla formazione del sacchetto alla sigillatura e al taglio.
Tra gli elementi principali ci sono:
- Film PID Control, per regolare velocità e tensione del film in closed-loop, monitorandone la posizione tramite encoder esterno;
- Mark Management, per gestire il rilevamento del color mark attraverso finestre configurabili e filtri capaci di ridurre i falsi trigger;
- Phase Compensation, per compensare dinamicamente la fase dell’asse sincronizzato e mantenere l’allineamento tra stampa, taglio e sigillatura;
- Crank Mechanism, per modellare via software la relazione tra moto rotatorio e lineare e supportare la sigillatura fly-by tramite camma elettronica o flying motion;
- Rotary Knife, per sincronizzare l’asse di taglio con l’asse di alimentazione del film e controllare lunghezza e timing del taglio, anche ad alta velocità.
Il risultato è un software modulare per il packaging, riutilizzabile e personalizzabile, capace di accompagnare l’evoluzione della macchina senza vincolarla a un’unica configurazione.
Per questo Delta Electronics ha sviluppato un centro di competenza internazionale dedicato alla creazione di librerie motion e librerie PLC per il packaging. Le competenze raccolte nelle diverse regioni vengono utilizzate per sviluppare funzioni applicative riutilizzabili e, quando necessario, per adattarle alle specifiche esigenze del cliente. La disponibilità del codice sorgente consente infatti di customizzare i function block per architetture e macchine differenti.
Motion control e librerie software, due livelli della stessa architettura
Motion control e librerie software diventano così due livelli della stessa architettura. Il primo garantisce coordinamento, precisione e ripetibilità. Le seconde trasformano queste capacità in funzioni applicative riutilizzabili e più rapide da implementare.
Per le macchine confezionatrici chiamate a gestire una crescente varietà di formati e SKU, questa integrazione permette di ridurre i tempi di sviluppo e di changeover, mantenendo al tempo stesso la flessibilità necessaria per personalizzare ogni progetto.
Cybersecurity by design: la sicurezza entra in progettazione
La cybersecurity industriale è diventata un tema centrale per le macchine per il packaging sempre più connesse. Con l’aumento della connettività, dell’accesso remoto e dell’integrazione con i sistemi IT di fabbrica, la sicurezza di una macchina non può più essere considerata un’aggiunta successiva. Deve entrare nella progettazione fin dalle prime fasi, secondo un approccio di "cybersecurity by design".
In particolare, la IEC 62443-3-2 descrive il processo di risk assessment della macchina, introducendo concetti come zone, condotti e livelli di sicurezza target. La parte 4-1 richiede invece un processo di sviluppo che includa threat modelling, vulnerability assessment, security testing e gestione degli aggiornamenti.
Delta Electronics supporta i costruttori di macchine per il packaging con servizi di cybersecurity by design. Sì parte dal risk assessment della macchina per identificare criticità e vulnerabilità. L’offerta include:
- Threat modeling e risk assessment: analisi delle interfacce, dei flussi di dati e delle funzionalità del prodotto per identificare i rischi e integrare meccanismi di protezione già in fase di progettazione;
- Vulnerability test: utilizzo di strumenti automatizzati per individuare vulnerabilità note, con validazione manuale dei risultati da parte di ingegneri esperti;
- Penetration test: simulazione di attacchi per scoprire proattivamente vulnerabilità potenziali e prevenire incidenti di sicurezza;
- Fuzz test: invio di grandi volumi di dati casuali o anomali al prodotto per verificare se il sistema va in errore, si blocca o si comporta in modo imprevisto, migliorando così la disponibilità complessiva del prodotto.
In questo caso, il compito dell’OEM è valutare la configurazione della macchina, le procedure interne e i servizi offerti ai clienti finali, per poi definire le misure di sicurezza e di accesso remoto sicuro più appropriate.
Cybersecurity nel packaging: non solo tecnologia, ma responsabilità
La cybersecurity nel packaging è quindi una responsabilità condivisa tra fornitore tecnologico, costruttore e utilizzatore finale. La cybersecurity industriale è sempre più un requisito di compliance, non solo una scelta tecnica. Normative come il Cyber Resilience Act e la RED si appoggiano alla IEC 62443 come riferimento tecnico per la protezione della macchina connessa.
Per un costruttore di macchine confezionatrici, integrare la cybersecurity già in fase di progettazione significa ridurre i rischi e preparare la macchina a un contesto normativo in evoluzione.
La logica del solution provider: dal componente al co-design
Per un costruttore di macchine per il packaging, il vantaggio competitivo non deriva solo dall’accesso a un portafoglio di prodotti. Conta anche la possibilità di lavorare con un interlocutore capace di contribuire alla definizione dell’architettura, allo sviluppo software e alla valutazione degli aspetti di sicurezza. Questo è il cuore dell’approccio di un solution provider di automazione.
Delta Electronics si è evoluta da fornitore di componenti a partner tecnologico per il packaging, con un approccio basato sul co-design delle macchine packaging. Il supporto copre:
- la definizione dell’architettura di controllo e del motion control;
- lo sviluppo di librerie software e function block personalizzati;
- la consulenza su cybersecurity by design e risk assessment macchina;
- l’assistenza nella messa in servizio e nell’ottimizzazione della macchina.
Questo modello è sostenuto da un investimento costante in ricerca e sviluppo e da una presenza globale che permette di combinare competenze internazionali e supporto locale. Per un OEM, lavorare con un solution provider di automazione significa disporre di competenze coordinate nelle diverse fasi del progetto, dalla definizione dell’architettura alla messa in servizio.
I costruttori di macchine per il packaging cercano sempre più partner in grado di offrire non solo componenti, ma anche supporto ingegneristico, system integration e servizi di engineering automation. La capacità di affiancare l’OEM lungo tutto il ciclo di vita della macchina diventa quindi un fattore di differenziazione competitivo.
Tre pilastri, un'unica architettura
Per un OEM, il valore di una soluzione di automazione non si esaurisce nella scelta dei singoli componenti, ma emerge dalla loro capacità di lavorare all’interno di un’architettura coerente. Controllo, motion, software applicativo e sicurezza devono poter evolvere insieme, così da sostenere non solo il progetto iniziale, ma anche gli aggiornamenti e le nuove configurazioni richieste dal mercato.
Questa impostazione consente di trasformare l’esperienza maturata su una macchina in una base progettuale riutilizzabile. Le funzioni già sviluppate possono essere organizzate in moduli, i parametri applicativi possono essere adattati a nuovi formati e le verifiche di sicurezza possono essere integrate nel processo di aggiornamento. Il risultato è una progettazione più strutturata, capace di mantenere continuità tra una generazione di macchine e la successiva.
Il vantaggio non consiste nel rendere tutte le macchine uguali, ma nel creare una base comune sulla quale costruire soluzioni differenti. L’OEM può così conservare la propria capacità di personalizzazione. Riduce al tempo stesso il lavoro ripetitivo e il rischio di introdurre incoerenze tra hardware, software e configurazione di rete.
La competitività della macchina nasce, in definitiva, dalla qualità di questa architettura: una piattaforma che coordina il movimento, un software che rende replicabili le funzioni applicative e una sicurezza progettata per proteggere connessioni e continuità operativa. È questa combinazione a offrire una base solida per affrontare l’evoluzione del packaging, senza dover ripartire da zero a ogni nuovo progetto.
