Non tutti i robot vengono per nuocere

apertura Comau Cella ad alta densità Open GateUn’analisi condotta nella tarda estate dello scorso anno da Credit Suisse ha contribuito a fare il punto sulla diffusione e la crescita dei sistemi di automazione industriale in uso nel comparto della manifattura. Stando ai calcoli del gruppo di lavoro coordinato nell’ambito della ricerca sui settori Multi-industry ed Electrical engineering da Julian Mitchell il mercato di riferimento vale oggi su scala mondiale circa 152 miliardi di dollari americani e lievita ogni anno del 6% a partire dal 2003. Le stime dell’istituto elvetico non prescindono dal posizionamento oltre quota 50 punti dell’indice dei direttori degli acquisti (Purchasing managers’ index o Pmi) in Europa e negli Stati Uniti, a testimonianza d’una ripresa del manifatturiero che è considerata preludio a nuovi investimenti mirati.

«Il panorama dei produttori di tecnologie», ha inoltre riportato la ricerca, «si sta consolidando. Molte aziende puntano a espandersi sia orizzontalmente, offrendo prodotti per numerosi rami manifatturieri; e sia verticalmente, con proposte indirizzate a differenti fasi dei processi produttivi». Allo sviluppo tecnologico dell’Occidente fa da immancabile contraltare quello della Cina dove il governo sarebbe pronto a versare 82 miliardi di dollari in cinque anni per la modernizzazione dei processi e dove le vendite di robot sono già aumentate del 25% l’anno fra il 2005 e il 2012 soltanto. World Robotics, ripreso anche da McKinsey China, ha sostenuto che dei 162 mila esemplari in attività nel globo ben 25 mila si troverebbero nella Repubblica popolare: nel 2016 saranno 38 mila.

GF Machining Solutions ha recentemente presentato Transformer Automation System 3R, sistema di automazione scalabile e basato su moduli standardizzati.
GF Machining Solutions ha recentemente presentato Transformer Automation System 3R, sistema di automazione scalabile e basato su moduli standardizzati.

Le esigenze e per conseguenza le strategie delle economie mature sono tuttavia diverse da quelle di una tigre emergente alle prese con la necessità di mantenere un elevato Prodotto interno lordo e allo stesso tempo di contenere l’ascesa all’apparenza irresistibile dei salari medi triplicatisi in sette anni. Vecchio continente e Nord America sono infatti entrati nella fase storica del re-shoring o ri-localizzazione delle produzioni un tempo trasferite nei paradisi della manodopera a basso costo.

Devono far fronte alla contrazione dei tempi di lavorazione e consegna da un lato; dall’altro al bisogno di ridurre spese produttive e tempi morti; infine spesso alla carenza di addetti specializzati. La strada che essi intendono seguire per automatizzarsi pare perciò essere quella tracciata a grandi linee in un’intervista a un’altra testata di questo stesso gruppo dalla ravennate Fonderia Morini, che ha acquisito tecnologie robotiche dalla specialista piemontese Comau: «L’automazione», ha detto il titolare Luca Morini, «ha completato la formazione del personale e ne ha ampliato le competenze.

L’adozione di tecnologie innovative, come i robot, non solo ci aiuta a posizionarci tra i leader internazionali nel settore, ma consente altresì al personale di imparare cose prima sconosciute e di rivedere il suo ruolo in azienda e, complessivamente, il suo valore sul mercato del lavoro. Gli operatori, cosa non da poco, grazie all’automazione godono anche di condizioni di lavoro migliori».

Una leva di competitività fondamentale

Reduce dal primo Mecspe vissuto nelle vesti di direttore generale dell’associazione nazionale dell’industria degli stampi Ucisap Giovanni Corti ha espresso opinioni non dissimili: «Le macchine utensili utilizzate», ha fatto sapere Corti a Stampi, «sono sempre di ultima generazione e altamente automatizzate.

L’aspetto sul quale si può lavorare per crescere in efficienza è l’integrazione tra loro attraverso sistemi robotizzati in modo da ottimizzare i flussi di lavoro e far sì che tanto la manodopera meno qualificata quanto l’uso delle macchine stesse risultino più efficaci. Un aspetto importante nel nostro settore è la professionalità del personale e una forte integrazione tecnologica può portare le aziende a investire su professionisti altamente qualificati con un conseguente apporto di qualità. Ecco che in questo campo è sempre più decisivo trovare personale formato e preparato».

Per la progettazione e lo stampaggio ma più in generale per l’intero panorama nazionale della meccanica l’automazione non è attualmente un’opzione ma quasi un imperativo imposto dalla necessità di confrontarsi con un business globale sempre più esigente e di competervi da top player: «In un mercato sempre più competitivo», ha riflettuto Corti, «le leve per essere vincenti sono l’alta qualità abbinata all’efficienza e in quest’ottica l’automazione dei processi produttivi gioca un ruolo determinante. La necessità di aumentare le performance richiede un incremento della velocità di lavorazione in modo da poter ottimizzare la resa degli impianti e dei relativi investimenti. E solo delle linee altamente automatizzate sono in grado di raggiungere questo obiettivo.

Un altro aspetto importante da valutare e da tenere sempre in considerazione è la flessibilità della produzione che si può raggiungere attraverso linee robotizzate che consentano di poter gestire più produzioni contemporaneamente senza dover ricorrere a eccessivi set-up di macchina e al tempo stesso la possibilità di aumentare la produzione oraria eliminando addirittura i vincoli di orario lavorativo». Convinto che anche le applicazioni della vision progettuale tridimensionale possano ridimensionare nettamente tempi e modalità dello sviluppo dei prodotti e delle fasi di verifica Giovanni Corti considera che il settore dello stampo industriale sia fra i più pronti a sposare la causa della robotica.

«In fiera ho visto il futuro dell’industria italiana»

Intervista con Claudio Giardini, professore di Tecnologie e Sistemi di Lavorazione
del dipartimento di Ingegneria dell’Università degli Studi di Bergamo. 

Claudio Giardini
Claudio Giardini

Quali novità di rilievo ha portato Mecspe nell’ambito dell’automazione, professor Giardini?

Di grande interesse sono i sistemi per collegare le macchine al magazzino utensili e al magazzino pezzi con pallet a bordo macchina per gestione delle parti lavorate. Alcuni costruttori di soluzioni per l’elettroerosione hanno realizzato un magazzino di elettrodi e di parti lavorate o da lavorare equipaggiato con un braccio robotizzato. Sull’iniezione plastica i bracci robotizzati di scarico dei prodotti non sono una novità assoluta ma mostrano ora maggior disponibilità alle microlavorazioni, per prodotti che non potrebbero essere scaricati come di consueto dall’intervento degli estrattori.

Sui pezzi molto piccoli dove l’intervento degli estrattori non è praticabile, il braccio robotizzato trattiene il pezzo per effetto di un calo della pressione, e i bracci lo portano a una stazione vicina alla macchina per una prima ispezione. L’asservimento di più macchine è invece più strettamente connesso ai sistemi di distribuzione e di magazzino dedicati a più dispositivi su un’area che può essere servita dai sistemi con carico e scarico automatico meccanico o da veri e propri bracci robotizzati. In genere dominano soluzioni più rigide, adatte a singole macchine, che non integrate.

La robotizzazione è entrata anche nei magazzini: quali le soluzioni di spicco in questo campo?

Mi ha colpito la presenza di carrelli destinati ai reparti produttivi, azionati da sensoristiche che seguono percorsi magnetici disegnati con nastri o bande a pavimento. Formano dei binari di tipo chiaramente non meccanico bensì elettronico e facilmente riconfigurabili su diversi percorsi, che danno anche modo di realizzare dei sistemi di scambio per modificare i percorsi grazie ad altre bande. Altri sistemi, sempre di tipo magnetico, indicano le stazioni di stop per il carico e lo scarico e la distribuzione a magazzino di prodotti, pezzi o attrezzature. Per gestire le scaffalature si diffondono poi macchine robotizzate di posizionamento dei pezzi con sistemi hardware e software che rendono superfluo l’intervento degli operatori. Una buona strategia per movimentare vaste quantità di stampi.

Fra quelli visti all’opera quali sistemi si adatterebbero meglio al lavoro degli stampisti?

Scegliere una applicazione adatta alle necessità di un singolo settore o di un’azienda è complicato, perché dipende dalle caratteristiche dell’impresa stessa, dalle sue dimensioni e dal tipo di lavoro. Certamente e nonostante una certa spettacolarizzazione dei dimostratori i più grandi fra i robot antropomorfi hanno sfoggiato capacità di presa e accelerazione o movimento davvero notevoli, insieme a una importante dose di flessibilità. In assemblaggio i robot di tipo pick and place godono di una ricerca spinta sulla riduzione dei tempi, non hanno per lo più forma antropomorfa ma basi a terra e bracci che funzionano su coordinate cilindriche. Si mostrano più rigidi e più precisi nel posizionamento e vantano una velocità elevata, tale da renderli preferibili per alcune lavorazioni.

Ritiene che l’interesse del made in Italy per l’automazione dei processi stia oggi aumentando? 

È difficile calcolare la sensibilità dell’industria: bisognerebbe studiarne gli investimenti nel contesto dei processi e delle aziende, delle loro strategie. Per le presse a iniezione plastica lo scarico di tipo automatico è preferibile, a protezione dei pezzi e per agevolare gli operatori. Chi ha bisogno di velocità e vuol ridurre gli interventi manuali e destinarli ad altro, le soluzioni automatizzate sono ottimali; e lo stesso può dirsi per la pressofusione col suo corollario di operazioni complicate e condotte a elevate temperature. Elemento comune a tutti i sistemi è che lasciano libero l’operatore di monitorare una molteplicità di lavorazioni e di dedicarsi a operazioni dal maggior valore aggiunto.

Made in Italy: è tempo di crescere

«L’integrazione delle tecnologie», ha non a caso argomentato il neo-direttore generale di Ucisap, «è fondamentale in qualsiasi settore. Nella produzione degli stampi i software di modellazione permettono di realizzare progetto completi e se a questi si abbina la possibilità di simulare le condizioni di lavoro dello stampo e di valutare a priori se tutti i parametri siano corretti e garantiscano allo stampo le prestazioni richieste, allora il lavoro sarà più veloce e sarà possibile sperimentare nuove soluzioni tecnologiche che portano a vantaggi competitivi. Crediamo che da questo punto di vista le aziende del nostro settore abbiano nel complesso delle buone basi.

Naturalmente però esistono delle realtà d’eccellenza nelle quali la progettazione e la produzione sono ormai assolutamente integrate tra loro e le linee produttive sono totalmente robotizzate; accanto a numerose altre imprese che sono ancora caratterizzate dalla classica divisione in reparti». In concordanza con quanto già preventivato dal presidente Lino Pastore Ucisap è intenzionata a spingere sulla condivisione delle conoscenze e delle esperienze fra stampisti e oggetto dei confronti sarà anche l’introduzione di soluzioni automatizzate tramite l’analisi sul campo delle officine e dei fornitori di sistemi più avanzati sotto questo punto di vista.

Le possibilità che un’impennata della robotizzazione nel settore si concretizzi sul medio-breve periodo sono buone e trainate da solidi motivi: «Insieme agli Usa l’Italia è la nazione che vede il maggior numero di aziende riportare la produzione sul territorio nazionale», ha detto Corti, «e fra queste molte sono imprese meccaniche che hanno investito in impianti altamente automatizzati perché in questo modo sono in grado di concorrere coi prezzi dei Paesi un tempo attraenti dal punto di vista salariale ma incapaci di assicurare lo standard qualitativo che la manifattura tricolore offre. È una dimostrazione di come la linea da seguire sia quella di abbinare i valori del made in Italy all’efficienza produttiva per sfruttare il vantaggio competitivo che l’industria della Penisola può conseguire sui mercati internazionali». Dinanzi a sé il business italiano ha un solco da colmare tracciato dai più cospicui budget che le rivali estere solitamente di maggiori dimensioni hanno potuto destinare all’innovazione tecnologica: «Ma i produttori nostrani che già ora competono sui mercati internazionali», ha concluso Corti, «migliorando i processi produttivi avranno la possibilità di essere più concorrenziali e potranno puntare a crescere. In quest’ottica Ucisap agirà per supportare al meglio tale processo di sviluppo».

L’integrazione dei processi nei manufatti plastici

Un intervento del professor Giorgio Bertacchi, docente di Ingegneria delle materie plastiche al Politecnico di Torino. 

Giorgio Bertacchi
Giorgio Bertacchi

In un settore in continua evoluzione nei materiali e nelle possibilità delle tecnologie, ma sempre più avaro nei costi e nelle tempistiche per realizzare il nuovo prodotto, un’antitesi crescente tra la richiesta di maggiori conoscenze e il minor tempo per ottenerle ha imposto l’introduzione di nuove metodologie. Tra queste, l’idea di costruire la qualità già a livello di progetto, con integrazione di tecniche ed esperienze di progettazione per la funzionalità (Design for functionality o Dff) con quelle di progettazione per la producibilità (Design for manufacturability, Dfm), non poteva non essere riconosciuta come quella con il più alto potenziale. Come noto questa integrazione è stata vista in chiave prevalente di base dati geometrica. Ciò ha consentito i ben noti sviluppi nell’area Cad-Cam che hanno già da tempo rivoluzionato il modo di disegnare pezzi complessi e di realizzare prototipi e stampi, escludendo dalla competitività le aziende che non hanno fatto i necessari investimenti ai tempi.

Dalla figura 1, che illustra le funzioni fondamentali di queste metodologie, possiamo notare le due interazioni, a livello di prestazioni del manufatto e dello stampo, che qui identificano il processo. In realtà, le due fasi non possono essere viste separatamente perché come ben comprensibile certi vincoli di una richiedono la revisione dell’altra. Ed è evidente che le due fasi richiedono conoscenze e specializzazioni diverse che assegniamo per semplicità al progettista e allo stampista. La mancanza di un certo livello di conoscenze multidisciplinari da parte di entrambi non solo penalizza i tempi, già di se un fattore gravissimo in quest’epoca, ma non può portare a risultati ottimali per la mancanza di sintesi.

Figura 1 - Schematizzazione dell’integrazione fra le fasi di progettazione e produzione nel settore degli stampi per materie plastiche
Figura 1 – Schematizzazione dell’integrazione fra le fasi di progettazione e produzione nel settore degli stampi per materie plastiche

Riferendomi alla situazione attuale, noto che per le produzioni importanti le conoscenze specifiche per il soddisfacimento delle funzioni nel senso più ampio del termine che include considerazioni su aspetto estetico, facilità d’assemblaggio, d’uso e di manutenzione sono ben disponibili e si affiancano a conoscenze sufficienti a una buona anticipazione delle esigenze della seconda fase di concezione dello stampo. Purtroppo nella fase progettuale del pezzo le conoscenze sono molto lacunose nelle produzioni di pezzi con minori esigenze funzionali e per serie produttive piccole e medie. Ed è questa un’area che se è ben percepita e indirizzata ha grandi potenziali per le aziende italiane.

Con l’accrescersi delle proprietà dei materiali plastici nascono grandi possibilità di revisione delle costose soluzioni tradizionali legate ai metalli usate da una miriade di piccole aziende per le loro produzioni di varie complessità. Poiché è praticamente impossibile chiedere a questa piccole realtà industriali un alto livello di conoscenze plastiche, si apre un interessante mercato per stampisti e stampatori in grado di offrire il know-how globale con la disponibilità dei mezzi opportuni.

Trattandosi ancora una volta di piccole realtà, l’unione di competenze sotto le forme ritenute più opportune, conquisterà nuovi mercati accrescendo l’uso di software, hardware e specialisti di progetto e produzione. In questo circolo virtuoso si recupereranno più velocemente gli investimenti così da mantenerli allo stato dell’arte. Ovviamente queste entità di specialisti plastici non potranno essere tuttofare – errore che ha portato al fallimento di molti che non hanno compresa per tempo l’impossibilità di operare in settori troppo diversi fra loro – ma dovrà delineare con precisione le aree in cui offrire competenze sufficientemente provate. Poiché non bastano le capacità senza che queste siano anche conosciute da chi può trarne beneficio, queste catene di automazioni resteranno ferme se non si riusciranno ad attuare opportune azioni di marketing.

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