Per automazione industriale si intende l’insieme di tutti quei sistemi (hardware e software) che contribuiscono a rendere automatico il lavoro delle macchine industriali che un tempo si azionavano soltanto manualmente. Lo scopo è minimizzare (se non addirittura eliminare) l’intervento umano.
L’automazione industriale nasce infatti con la Terza Rivoluzione industriale proprio per questo: sollevare l’essere umano dai lavori ripetitivi, pesanti e usuranti che fino a quel momento aveva svolto in fabbrica.
Cenni storici ed evoluzione dei sistemi di automazione
Con il tempo, anche l’automazione industriale si è evoluta in termini di applicazioni e tecnologie. Oggi ha come obiettivo quello di favorire la massima efficienza dei processi industriali per conseguire la più alta qualità dei prodotti a un’elevata velocità, riducendo al minimo i costi di manodopera e gli sforzi della stessa.
Il tutto, ovviamente, senza bisogno di presidio. I sistemi per l’automazione industriale permettono alle macchine e agli altri asset in fabbrica di lavorare in modo autonomo. E, soprattutto, grazie all’introduzione dell’intelligenza artificiale, hanno oggi capacità di auto-apprendimento. Sono persino in grado di prevedere ciò che accadrà in futuro (come i guasti e i malfunzionamenti delle macchine).
Tutto questo è possibile grazie a un nuovo e più intensivo sfruttamento dei dati di produzione (Industrial Analytics). Sono in costante evoluzione le tecnologie per raccoglierli, selezionarli e analizzarli in modo da ottimizzare il più possibile i processi produttivi.
Un mercato in crescita
Secondo i dati dell’Osservatorio 2023 di Anie Automazione, associazione di riferimento in Italia per l’automazione industriale, il settore nel nostro Paese ha un valore di 7 miliardi di euro, con una crescita nel 2022 del 23% rispetto all’anno precedente. Un valore che nei prossimi anni, secondo le stime, potrà continuare a crescere.
La piramide dell’automazione
Ma facciamo un passo indietro. Vediamo quali sono i pilastri dell’automazione industriale, ovvero quei sistemi di cui parlavamo all’inizio, che per convenzione vengono classificati gerarchicamente in una piramide.
Sensori e attuatori
Analizziamo velocemente la piramide. Alla base troviamo quei device che rilevano e forniscono informazioni su ciò che accade in campo (sensori), oppure agiscono per compiere determinate azioni (attuatori) e movimentazioni (robot) sulle macchine. In pratica, è tutto ciò che, effettivamente, troviamo a livello di "shopfloor", ovvero nelle linee di produzione in fabbrica.
PLC e DCS
Al secondo livello della piramide, invece, ci sono i dispositivi di controllo come PLC (Programmable Logic Controller) e DCS (Distributed Control System). Questi dispositivi, in base alle informazioni rilevate dai sensori in campo e secondo le indicazioni di un programma residente nella loro memoria, determinano e regolano il funzionamento degli attuatori, di altri motion device o dei robot.
PLC e DCS sono dispositivi programmabili che gestiscono l’automazione di un processo e comunicano costantemente con sensori (in ingresso) e attuatori (in uscita). Mentre il PLC funziona da controllore centralizzato, il DCS segue logiche di regolazione e controllo decentralizzate. Quest’ultimo comunica in modo più articolato sia con altri “vicini” di campo (altri sotto-sistemi PLC) per coordinare l’esecuzione del processo produttivo, sia con "vicini dei piani superiori" (Scada, MES), attraverso i più comuni protocolli di comunicazione industriale.
Semplificando moltissimo il concetto, un controllore (PLC o DCS) non è altro che un "computer" che elabora i segnali digitali e analogici provenienti dal campo, traducendoli in informazioni utili che vengono poi elaborate dai software gestionali per pianificare e orchestrare in modo intelligente il processo produttivo.
Scada/HMI
Nel gradino successivo si collocano i sistemi di supervisione come lo SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). Questo software permette di gestire, monitorare e supervisionare una rete di più dispositivi di controllo di un impianto, senza interruzioni, e di restituirne i dati all’operatore attraverso i sistemi HMI (Human-Machine Interface, interfaccia uomo-macchina).
MES ed ERP
Al penultimo livello trova spazio il MES (Manufacturing Execution System), un software per la schedulazione e la gestione della produzione che consente di supervisionare un processo dal lancio di un ordine al prodotto finito in magazzino, tenendo in comunicazione gli asset di fabbrica con gli altri sistemi aziendali.
Al vertice della piramide, infine, si trova l’ERP (Enterprise Resource Planning). Quest’altro tipo di software, storicamente legato agli ambienti business/office, serve per pianificare tutte le risorse presenti in azienda e le azioni che si compiono quotidianamente. Integra tutti i processi aziendali e le funzioni più importanti come le vendite, gli acquisti, la gestione del magazzino, la contabilità e così via.
Negli attuali contesti di produzione automatizzata, il filo rosso che collega tutti questi elementi è il dato. Nell’industria di oggi, il dato governa il processo e, proprio per questo motivo, riveste un’enorme importanza.
Automazione di fabbrica e di processo: trova le differenze!
Nel campo dell’automazione industriale è possibile tracciare un’ulteriore distinzione, quella tra automazione di fabbrica e automazione di processo.
L'automazione di fabbrica si riferisce ad applicazioni manifatturiere discrete (discrete manufacturing), nelle quali l'obiettivo è controllare determinate sequenze di operazioni nel tempo. Tale controllo opera quindi secondo una logica di Sistemi a Eventi Discreti. Esempi tipici di automazione di fabbrica sono il settore automotive, aerospace, macchine utensili, tessile, elettronica.
L'automazione di processo si riferisce ad applicazioni di controllo continuo (batch manufacturing o continuous processing), nelle quali l'obiettivo è garantire che una o più grandezze di un processo (uscite) abbiano un andamento costante nel tempo, senza interruzioni. Tale controllo opera secondo una logica di modelli continui. In questo caso esempi sono food & beverage, pharma, oil and gas, utility.
Nei processi industriali, i sistemi di controllo continuo convivono con i sistemi di controllo discreto: si parla sempre più spesso di sistemi ibridi.
I vantaggi dell’automazione industriale
Come abbiamo già detto, l’automazione industriale è nata per sollevare gli esseri umani da lavori usuranti e ripetitivi. Oggi è ancora così, ma con il progresso tecnologico si sono aggiunte altre funzionalità e, con esse, ulteriori benefici. Qui ne elenchiamo altri 4:
- Risparmiare tempo e costi
Automatizzare la produzione significa velocizzarla, individuare i colli di bottiglia e i tempi morti (anche grazie alla manutenzione predittiva) e risparmiare costi in diversi modi: diminuendo la manodopera, minimizzando l’errore umano, programmando la manutenzione, eliminando i documenti cartacei.
- Migliorare l’efficienza operativa
Con l’aiuto dei software, le comunicazioni tra i vari reparti di produzione diventano più snelle. Inoltre, poter predisporre dei dati di produzione consente di prendere decisioni strategiche in anticipo.
- Standardizzare la produzione
Produzione automatica significa produzione standardizzata. I prodotti sono tutti uguali e conformi alle normative vigenti, diverse di settore in settore. Uniformare la produzione, inoltre, contribuisce a renderla altamente affidabile.
- Razionalizzare le risorse ambientali
Tramite l’automazione è possibile monitorare i consumi e utilizzare solo l’energia che serve alle varie fasi del processo, senza sprechi. Inoltre, i software gestionali consentono di creare report digitali, generando così un considerevole risparmio di carta.
L'automazione industriale e la questione etica
Ma l’automazione industriale “ruba” posti di lavoro? Questa la classica domanda che da sempre si pone chi si approccia per la prima volta a questo mondo, soprattutto dopo l’introduzione dell’intelligenza artificiale.
La risposta è no. Anzi, l’automazione crea nuovi posti di lavoro, più qualificati, a scapito di quelli usuranti e alienanti per l’essere umano.
Certo, l’introduzione di sistemi di automazione implica che le aziende si debbano sforzare di proporre agli operatori dei programmi di reskilling e dare loro gli strumenti giusti per affrontare con successo questa trasformazione.
Ma non solo: anche le scuole dovrebbero preparare adeguatamente gli studenti trasmettendo loro quelle competenze digitali necessarie per affrontare il nuovo mondo del lavoro. Ciò, peraltro, gioverebbe anche alle aziende che tuttora riscontrano un problema di mancanza di talenti. Via libera, dunque, ai programmi di formazione specifici e alle iniziative di aziende e istituzioni: gli strumenti ci sono, manza solo il coraggio di fare quel passo!
