La capacità di un processo basato sui dati di migliorare l'efficienza operativa fino al 60% è la ragione per cui le strutture greenfield stanno integrando la tecnologia di acquisizione dati in tutta l'industria manifatturiera. I vantaggi offerti da un processo di produzione basato sui dati includono: visibilità sulle prestazioni delle macchine, cicli di produzione ottimizzati, collaborazione migliorata, visione d'insieme del business e crescita del fatturato. Per sfruttare questi vantaggi, l'acquisizione dati e il processo analitico devono essere sviluppati e integrati con successo.
Questo articolo discuterà:
- Le tecnologie digitali necessarie per impiantare un processo di acquisizione dati in strutture greenfield
- I 5 passi per l'implementazione della tecnologia di acquisizione dati nelle strutture greenfield
- Come sfruttare e mettere a frutto i dati acquisiti
- I vantaggi di un processo di produzione basato sui dati
Tecnologie di acquisizione dati e loro applicazioni
L'acquisizione dati nelle officine greenfield inizia con la messa a punto delle giuste tecnologie. È importante notare che all'interno di queste strutture vengono utilizzate attrezzature e beni più moderni per eseguire le operazioni in officina. Così, le macchine come i computer a controllo numerico (CNC) sono dotate di componenti I/O digitali e sensori che rendono più facile l'acquisizione dei dati.
La facilità di acquisizione dati significa soluzioni plug and play come dispositivi di interfaccia uomo-macchina, dispositivi smart o tablet, e sensori possono essere collegati alle macchine. In questo caso, questi dispositivi fungono da interfaccia tra l'uomo e le apparecchiature in officina, rendendo possibile la lettura diretta dei dati della macchina e l'inserimento di informazioni nell'apparecchiatura.
L'attrezzatura media dell'officina produce grandi quantità di dati per ogni ora di funzionamento. Ciò significa che è necessario un sistema di archiviazione centralizzato per memorizzare questi grandi set di dati ogni giorno. Per molti produttori, il cloud computing offre l'opzione più conveniente e sicura per centralizzare i dati, mentre per altri, le soluzioni di archiviazione on-premise sono l'opzione migliore grazie al controllo che forniscono. Se si sceglie una soluzione cloud, l'apparecchiatura sarà collegata a router che fungono da supporto per l'invio o la ricezione di dati dal cloud. Per le soluzioni di archiviazione on-premise, possono essere utilizzati anche i router o le macchine possono essere collegate direttamente ai centri di archiviazione fisici.
Con queste apparecchiature in posizione, i dati possono essere letti, trasferiti e memorizzati. Ciò esclude l'analisi dei dati che richiede applicazioni specifiche per aggregare i dati acquisiti. Nella maggior parte dei casi, le piattaforme industriali di cloud computing forniscono alcune applicazioni per l'organizzazione dei dati, mentre le piattaforme IIoT specifiche del settore forniscono una suite diversificata di strumenti per lo sviluppo di applicazioni da zero. Questi set di strumenti possono essere utilizzati per sviluppare applicazioni dedicate al calcolo dell’OEE, alla gestione degli allarmi o all'analisi di altri dati della macchina.
Le piattaforme IIoT servono anche come soluzioni di supporto per le strutture in cui l'edge computing è integrato nel processo operativo. Queste piattaforme possono comunicare con le tecnologie di acquisizione dati, come i dispositivi edge o i sensori, inviando loro informazioni utilizzabili. Infine, per i grandi impianti in cui i dati devono essere trasmessi in officina con gli operatori sparsi per le strutture, i dispositivi di comunicazione collegati a televisori a grande schermo possono essere utilizzati per condividere i programmi di produzione aggiornati e altre importanti informazioni sulle macchine.
La necessità di una comunicazione in tempo reale attraverso sistemi cyber-fisici interconnessi significa che è necessario stabilire uno standard di comunicazione. È qui che entra in gioco l'OPC UA su TSN. Con OPC UA, i produttori possono standardizzare il processo di comunicazione tra dispositivi periferici, apparecchiature legacy e piattaforme dati centralizzate. Le reti 5G forniscono anche il supporto per le reti informatiche edge all'interno delle strutture greenfield.
I cinque passi per implementare la tecnologia di acquisizione dati nelle strutture greenfield
L'implementazione della tecnologia di acquisizione dati dichiarata inizia con la progettazione di una tabella di marcia che guida l'intero processo. Ecco i 5 passi per l'implementazione:
- Delineare i dati da acquisire– Attrezzature e processi diversificati producono dati all'interno delle officine di produzione. Per implementare i processi di produzione basati sui dati, i responsabili delle decisioni devono prima decidere quali macchine o processi devono essere ottimizzati, così come gli obiettivi del progetto di acquisizione dati. Se l'obiettivo è quello di migliorare l'utilizzo delle macchine, allora è necessaria una tabella di marcia per l'ottimizzazione delle macchine. Se l'obiettivo è quello di automatizzare la movimentazione dei materiali, allora dovrebbe essere sviluppata una tabella di marcia per il sistema di movimentazione dei materiali.
- La scelta della tecnologia di acquisizione dati – La scelta della tecnologia determina l'efficacia del processo. In questo caso, ci si aspetta che la tecnologia di acquisizione dati scelta debba essere compatibile con le attrezzature in officina. Nel caso della maggior parte delle strutture greenfield, la scelta di tecnologie che supportino le moderne attrezzature non è una proposta difficile. Devono essere considerati anche il protocollo di comunicazione e la tecnologia per queste tecnologie cyber-fisiche. Nelle strutture greenfield, le reti 5G forniscono il supporto per le comunicazioni quasi in tempo reale, mentre l'OPC UA su TSN fornisce una base per l'unificazione della connettività attraverso le tecnologie di acquisizione dati utilizzate.
- La scelta di una soluzione di cloud computing industriale– Se si intende scegliere l'opzione più conveniente di abbonarsi a una soluzione di cloud computing industriale, allora è importante scegliere l'opzione giusta. Le considerazioni quando si fa una scelta dovrebbero ruotare intorno alla scalabilità della soluzione cloud, alla sua compatibilità con i software di gestione aziendale esistenti e agli strumenti che offre per la gestione dei dati.
- Assegnare i compiti a mani capaci– I dati acquisiti devono essere correttamente elaborati e analizzati per ottenere la visione d'insieme dei processi di produzione che forniscono. Per fare questo sono necessarie applicazioni e individuo(i) con la capacità di dare un senso ai dati raccolti e metterli al lavoro. Anche se la maggior parte delle piattaforme e delle applicazioni cloud sono dotate di interfacce utente intuitive, è necessario che un analista di dati esperto estragga il significato dai grandi set di dati che la struttura produce.
- Creare KPI che consentano di determinare se la tabella di marcia funziona– Una volta completata l'implementazione della tecnologia di acquisizione dati, il passo finale è la verifica continuativa del fatto che la tabella di marcia aiuti a raggiungere gli obiettivi prefissati. Per fare questo, sono necessari indici di performance chiave (KPI). Questi potrebbero essere le misurazioni dell'OEE, la qualità e la quantità di produzione, o le ore di funzionamento produttivo delle vostre macchine. Questi indici di prestazione possono poi essere usati per sviluppare strategie di manutenzione predittiva o per ottimizzare specifici cicli di produzione.
I vantaggi di un processo di produzione basato sui dati
I vantaggi dell'integrazione delle tecnologie di acquisizione dati all'interno delle strutture greenfield riguardano sia l'organizzazione che le operazioni in officina. A livello organizzativo, la capacità di tracciare ogni processo all'interno della struttura fornisce agli stakeholder dati storici accurati per prendere decisioni.
Un esempio è lo sviluppo di strategie per gestire l'aumento della domanda dei clienti durante le stagioni specifiche. I dati raccolti dalle macchine possono aiutare la direzione a determinare se l'acquisto o il noleggio di nuove macchine per far fronte ai picchi di domanda è l'opzione da scegliere. A livello di officina, i dati acquisiti possono essere utilizzati per ottimizzare i programmi di produzione per garantire che i cicli vengano eseguiti in modo efficiente e che nessuna macchina sia sottoutilizzata.
Conclusione
Lo sviluppo di una tabella di marcia per la tecnologia di acquisizione dei dati rende possibile un'implementazione di successo. Una tabella di marcia vi assicura di agire in modo rapido ed efficiente entro i limiti del vostro budget. In molti casi, i produttori che acquistano ogni nuovo oggetto nuovo e brillante sul mercato finiscono per spendere oltre il loro budget e si ritrovano con strumenti di acquisizione dati digitali non funzionali. Ecco perché circa il 70% delle iniziative di acquisizione dati fallisce.
Per ridurre le vostre probabilità di fallimento, potete seguire i passi qui descritti per sviluppare e implementare una tabella di marcia della tecnologia di acquisizione dati e per ottenere i vantaggi di un processo di produzione basato sui dati.
