Qual è lo stato dell’arte della visualizzazione industriale e quale sarà la sua evoluzione in futuro? Su come progettare e visualizzare al meglio si concentra la strategia di Siemens, che da sempre punta a unire competenze, nuove tecnologie ed esigenze delle pmi. Oggi, affinché un software possa essere pronto per l’era digitale, le parole chiave sono scalabilità, accessibilità da ovunque e soprattutto forte integrabilità, caratteristiche racchiuse nella piattaforma WinCC Unified.

Le aziende stanno anche investendo molto nello sviluppo della realtà aumentata, di quella virtuale e della cosiddetta realtà mista, mixed reality. Quando saranno utilizzate e quanto saranno utilizzate queste tecnologie nel prossimo futuro lo scopriremo presto. Ma il must è soprattutto avere il pc giusto per ogni applicazione. Primo, perché bisogna assicurare la massima potenzialità all’applicazione, secondo, per avere il minimo prezzo e ottenere il massimo risultato. Le applicazioni stanno quindi diventando sempre più avanzate, sempre più diversificate. Se il futuro dei pannelli operatore è quello di funzionare come gli smartphone, già oggi le tecnologie web possono fornire all’utente un’interfaccia grafica davvero innovativa, come dimostrano le esperienze di Sintex e di Set Sviluppo e Tecnologia. Ma non è tutto. Grazie a MindSphere la digitalizzazione è una realtà anche nei pastifici, come dimostra Ram Elettronica.

Se n’è parlato nel corso della Siemens Digital Automation Week, l’iniziativa di Siemens Digital Industries per far conoscere le ultime frontiere tecnologiche dell’automazione e della digitalizzazione dell’impresa. Siemens Digital Industries è l’operating company della multinazionale tedesca leader mondiale nelle tecnologie abilitanti per l’industria. In Italia, terza country per importanza, è guidata da Giuliano Busetto. «Quando parliamo di visualizzazione, ovvero l’interfaccia uomo macchina in ambito industriale, intendiamo il software e l’hardware utilizzato negli impianti industriali per il controllo e il comando delle macchine di produzione, cioè quei dispositivi chiamati pannelli operatori e i sistemi di supervisione che svolgono queste stesse funzionalità a livello di linea o dell’intera fabbrica, i cosiddetti Scada», ci spiega Luca Zappaterra, human machine interface & Ipc product management manager di Siemens.

Il futuro dei pannelli operatore è quello di funzionare come gli smartphone. L’interfaccia grafica ha infatti un suo standard, cioè l’interfaccia web e delle app. Anche l’hardware, lo schermo, deve supportare il multitouch, ovvero la possibilità di spostarsi con le dita. Tutto il sistema deve funzionare nella maniera più intuitiva possibile. Oggi chiunque è in grado di navigare sul web, di installare delle app. Il mondo consumer sta dettando le nuove regole dell’interfaccia grafica e il mondo industriale non può più farne a meno. L’adozione di queste tecnologie deve essere accompagnata da una ridefinizione di quella che viene chiamata user experience, cioè la relazione che l’utente ha con un prodotto o con un servizio, in questo caso l’interfaccia grafica. Le schermate devono essere semplici, intuitive, esattamente come quando si naviga sul web o quando si utilizza lo smartphone. I punti sullo schermo su cui posso operare e cliccare devono essere facilmente riconoscibili e devono dare un immediato feedback. I benefici che ne derivano sono pertanto innumerevoli. Prima di tutto, in ambito industriale, gli operatori imparano più velocemente durante le fasi di training. Di conseguenza possono essere più facilmente intercambiabili tra di loro. La semplificazione dei processi, per esempio la navigazione tra le pagine, rende più veloce la ricerca del guasto o la manutenzione. L’operatore, avendo estremamente chiaro quali sono i punti su cui può agire riduce drasticamente quelle che sono le possibilità di errore, quindi i fermi macchina. Inoltre l’interfaccia web è per sua natura utilizzabile su qualsiasi tipo di dispositivo mobile. Pertanto l’operatore può agire direttamente sulla macchina, lavorare a distanza dell’impianto, anche da remoto, addirittura anche da casa. Un ultimo aspetto importante è rappresentato dal grado di confidenza e di serenità con cui l’operatore agisce sullo strumento, che lo rende più produttivo.

Le persone devono avere delle competenze specifiche per utilizzare le nuove tecnologie? Devono essere, per esempio, dei web designer? Secondo Luca Zappaterra non è necessario: «Certamente i costruttori di macchine o i system integrator si devono fidare degli strumenti che integrino queste funzionalità nel loro normale lavoro di sviluppo dei progetti, devono cioè poter contare su degli strumenti che siano aperti ma che allo stesso tempo siano integrati con gli altri strumenti di sviluppo nell’ambito dell’automazione, in modo che non debbano trasportare il loro progetto di visualizzazione da un ambiente all’altro, con un considerevole risparmio di tempo».

Per quanto riguarda l’accesso da remoto, il rischio potrebbe riguardare la sicurezza. Molto spesso infatti ci si chiede se qualcuno che non fa parte dell’organizzazione potrebbe accedere ai nostri dati. Per Zappaterra si tratta di un aspetto da non sottovalutare, ma che non è legato soltanto al tema della visualizzazione. «Di sicuro chi vuole sviluppare con queste tecnologie deve utilizzare degli strumenti che siano prodotti da chi tiene assolutamente in considerazione questo argomento. L’approccio alla sicurezza deve essere effettuato a livello di sistema e non di singola funzionalità o componente. L’accesso da remoto oggi è più sicuro che mai, basta pensare al nostro conto corrente nel cloud», ci spiega Zappaterra.

La relazione tra visualizzazione e cloud e, di conseguenza, con l’edge computing è molto stretta: la digitalizzazione ha, infatti, portato alla generazione di numerose quantità di dati, che per loro dimensione devono essere archiviati e analizzati in cloud, e in molti casi devono essere elaborati localmente con l’edge computing.

Ma quali altre tecnologie ci dobbiamo aspettare in futuro nell’ambito della visualizzazione? «Oggi si sta investendo molto nello sviluppo della realtà aumentata, della realtà virtuale e della cosiddetta realtà mista. In molti casi però queste tecnologie vengono citate in maniera impropria. Quando si parla di realtà aumentata si intende la sovrapposizione di elementi virtuali alla realtà fisica, quindi una visualizzazione che è arricchita da degli elementi, con degli oggetti virtuali che non sono veri ed è una visualizzazione che però è saldamente ancorata al mondo reale. La realtà virtuale invece è la generazione di un ambiente completamente virtuale, che di reale non ha niente. È la sua totale immersione. La realtà mista prende degli elementi da queste due tecnologie, dalla realtà aumentata e dalla realtà virtuale. Prende degli oggetti virtuali ma non li sovrappone soltanto alla realtà fisica, l’utente può infatti interagire con gli oggetti virtuali e ottenere dei comportamenti come se fossero reali. L’ambiente reale e quello virtuale sono fusi insieme», ci spiega Zappaterra.

Al momento però l’adozione di queste tecnologie in ambito industriale trova ancora qualche difficoltà, specialmente nell’ambito della produzione, dove la sicurezza può effettivamente essere messa a rischio se la percezione della realtà subisce una deformazione a causa degli elementi virtuali. D’altro canto queste tecnologie possono trovare invece sviluppo, per esempio, nel controllo di qualità, dove viene ancora utilizzata pesantemente l’ispezione umana, che però necessita di ulteriori informazioni per essere più precisa, oppure nell’ambito della formazione agli operatori o del collaudo, sempre in ambiente protetto. Un altro aspetto da tenere in conto è che l’utilizzo prolungato, per esempio dei visori, potrebbe generare mal di testa o nausea. A questo riguardo sono ancora in corso degli studi scientifici, ma dato che queste tecnologie sono ancora relativamente “giovani” questi studi non danno ancora informazioni su eventuali conseguenze a lungo termine. «Quando saranno utilizzate e quanto saranno utilizzate queste tecnologie nel prossimo futuro lo scopriremo presto» conclude Zappaterra.

«Per software adatto alle nuove frontiere intendo un software che sia moderno e che risponda ai requisiti dell’era digitale, ossia che sia in grado di gestire grandi quantità di dati, che permetta di gestire l’aumento di dispositivi connessi in rete e sia in grado di offrire nuovi modi di interfacciamento uomo macchina. Deve quindi integrare tecnologie come web technologies, cloud connection, connettività e l’apertura», ci spiega Gabriele Mancuso, product manager di Siemens. I vantaggi che può dare questo tipo di software con tecnologie moderne integrate sono diversi. Primo tra tutti vi è la possibilità di avere una grafica gradevole che fornisca una usabilità che ne renda intuitivo l’utilizzo. Il secondo punto importante è la flessibilità nell’architettura, cioè quella opzione che permette di ampliare il sistema in base alle esigenze. Altra caratteristica fondamentale è l’indipendenza del device, ovvero il fatto che non bisogna preoccuparsi di che dispositivo si stia utilizzando: vanno bene un tablet, uno smartphone, un Pc. Un’atra caratteristica importante è quella di condividere i dati tra la parte Ot e la parte It. Proprio per questo sono nati dei protocolli come, per esempio, l’Opc Ua, che rende questo scambio di informazioni facile e veloce. Sono tutte caratteristiche integrate nella piattaforma WinCC Unified, il nuovo sistema Hmi di Siemens ideato per superare le sfide della visualizzazione.

L’aspetto che contraddistingue maggiormente il sistema è quello tecnologico. È stato infatti sviluppato utilizzando tutte le più moderne tecnologie web; Html5, grafica vettoriale, Java Script che permettono di realizzare pagine grafiche moderne, semplici e intuitive, simili a quelle degli smartphone. Grazie all’Html5, in particolare, l’operatore può accedere alle informazioni anche da diversi dispositivi senza dover installare software aggiuntivi. «WinCC Unified è già pronto per la realtà aumentata, una realtà percepita per via sensoriale che però viene arricchita da informazioni multimediali che appaiono solo virtualmente grazie a opportuni dispositivi quali  occhiali particolari, smartphone o tablet. A livello grafico possiamo davvero sbizzarrirci», ci racconta Daniela Amigoni, technical sales support professional di Siemens. Un altro fattore fondamentale è la scalabilità, ovvero la capacità di WinCC Unified di adattarsi alle necessità, sia verticale sia orizzontale. «Per scalabilità verticale intendo poter portare l’applicazione da un pannello operatore a un pc e viceversa senza perdere tutto il lavoro svolto. Si protegge così l’investimento fatto in termini di sviluppo software. Per scalabilità orizzontale intendo la possibilità di ampliare il sistema e/o l’applicazione software. Ad esempio, trasformare il sistema da singola stazione a distribuita, oppure aggiungendo moduli di archiviazione avanzata», ci spiega Mancuso.

Uno dei pilastri fondamentali di WinCC Unified è che si tratta di un sistema accessibile ovunque. Essendo basato su nuove tecnologie è infatti pronto per essere installato sia on premise (installazione classica), ma a breve sarà disponibile anche per essere installato su piattaforme un po’ diverse, come cloud o edge. Questo aprirà nuovi scenari come, per esempio, la possibilità di fornire software come servizio. Uno scenario all’avanguardia. Un altro pilastro fondamentale è l’integrazione: è importante infatti poter condividere in maniera facile e veloce le informazioni tra diversi dispositivi. Per esempio, con il modulo software collaboration di WinCC Unified è possibile scambiare facilmente pagine grafiche, variabili, dati storici, in maniera nativa, senza scrivere nessuna riga di codice. Integrazione significa anche apertura. Infatti WinCC Unified è un software completamente aperto anche a livello di progettazione. Invece di creare il progetto in maniera manuale è possibile generarlo in maniera del tutto automatica, il che apporta due vantaggi: è possibile creare progetti complessi anche in pochi secondi e ridurre praticamente a zero i possibili errori.

In ambito integrazione, Siemens fornisce il Tia Portal, una piattaforma comune a tutti i dispositivi, non solo all’Hmi, ma anche ai plc, azionamenti e altro. Significa quindi avere un unico progetto per tutti i dispositivi Siemens, al fine di progettare in maniera semplice e veloce. Anche la sincronizzazione automatica dei dati tra plc e Hmi è del tutto trasparente per chi progetta. Inoltre una libreria comune consente una facile suddivisione dei moduli software. Infine, c’è il tema legato alla diagnostica. Lavorando in maniera integrata, la diagnostica di tutto l’impianto viene realizzata a costo zero, basta inserire uno specifico oggetto grafico nella pagina.

Sintex, system integrator di Padova, attivo nel settore dell’automazione, ha utilizzato i pannelli Simatic Hmi unified comfort per un nuovo progetto. «Sono stati utilizzati nella macchina di un cliente del mondo automotive a cui abbiamo fornito la parte automazione: un banco di test per ammortizzatori. Avevamo bisogno di un dispositivo che potesse essere scalabile su varie piattaforme, sul classico pannello Hmi da bordo macchina oppure da un panel Pc o da un’applicazione web. I nuovi prodotti Unified andavano in questa direzione. Abbiamo apprezzato molto la potenza della parte grafica e la possibilità di personalizzare in maniera molto approfondita», ci racconta Paolo Farronato, project engineer di Sintex.

Le tecnologie web possono quindi dare un’interfaccia grafica davvero innovativa. Anche per Alessandro Arduca, responsabile del settore automazione per la logistica di Set Sviluppo e Tecnologia, una grossa realtà alle porte di Milano, l’approccio con Unified è stato positivo: «Il primo aspetto che balza subito agli occhi è la sua customizzazione, ma anche la personalizzazione e la scalabilità. Offre anche una grafica decisamente gradevole e intuitiva». Set opera nei settori dell’automazione integrata, del controllo di processo, dei sistemi di produzione e della logistica e dispone delle competenze necessarie nelle fasi di progetto, realizzazione e integrazione con i sistemi esistenti. Attualmente sta ingegnerizzando un nuovo standard di programmazione modulare per gli impianti di logistica: la supervisione Scada Hmi sarà interamente sviluppata con Unified.

Ma cose si intende per pc industriale? «Intendiamo dei pc che nascono per vivere in un ambiente estremamente rude, in un ambiente con agenti abbastanza pesanti. Perché si usano? Ultimamente si sposa sempre di più il pc industriale con tecnologie dell’ultimo momento: intelligenza artificiale, edge computing, pc based automation, che significa puntare il plc 1500 dentro un pc compatibile come se fosse un plc messo nell’armadio. Un’operazione estremamente complessa perché bisogna assicurare il pc in modo tale che funzioni in qualsiasi condizione ambiente operativo. Bisogna quindi pensare al pc come a uno strumento di controllo del campo. Per fare questo, abbiamo differenti sistemi operativi. Occorre sempre essere liberi di configurare il pc esattamente come interessa al cliente. Dobbiamo cioè avere la libertà di applicare il sistema operativo che più ci piace. In alcuni casi, per esempio, Linux, ma anche Windows, perché spesso nei pc industriale la tecnologia it, ovvero di controllo delle reti aziendali più che delle reti di fabbrica, deve andare a controllare l’integrità dei nostri sistemi. Senza dimenticare, ovviamente, l’edge computing», ci spiega Lorenzo Bonvini, product manager di Siemens.

Un pc industriale quindi non si deve mai rompere, deve avere una robustezza esagerata rispetto a quello dell’ufficio, deve utilizzare una componentistica a lungo termine. Siemens propone una gamma di pc smisurata, in quanto si deve sempre avere sempre il pc giusto per ogni applicazione. L’azienda tedesca ha introdotto il sistema operativo basato su Linux, Simatic Industrial OS, basato su Debian, che rappresenta un’alternativa ai sistemi operativi Microsoft Windows, ed è semplice da utilizzare.

Mechanica, azienda di Pordenone che costruisce linee per elettrodomestici, utilizza profondamente le nuove tecnologie Siemens: sia i server molto potenti Dpc 627 E che i pc IP 65 chiamati 477 Pro che funzionano come web client per avere una completa sinergia tra i potenti server e numerosissime macchine che servono a gestire ogni singola isola della linea di produzione. «Abbiamo numerose isole che devono essere controllate da un server oppure a cui il server deve dare in pasto un numero di informazioni molto grande. I nostri pc devono fungere da server e devono avere una potenza di calcolo notevole per collegarsi da un lato ai client che ci sono sulla linea dall’altro lato a un Mes oppure a impianti it o addirittura al magazzino per richiedere o per gestire le varie forniture», ci spiega Fausto Scardovi, responsabile ufficio tecnico software pc di Mechanica.

Siemens dispone di una linea di pc molto ampia, che comprende server completamente allo stato solido, come la linea 427 E che integra al proprio interno processori, la serie 627 utilizzata da Mechanica, la linea 8 o la linea 10, il thin client, che è un pc un po’ declassato generalmente basato su Linux. Oggi il must è avere il pc giusto per ogni applicazione: il primo motivo è assicurare la massima potenzialità all’applicazione, il secondo motivo è avere il minimo prezzo per avere il massimo risultato. Le applicazioni stanno diventando sempre più avanzate, sempre più diversificate. Per questo Siemens ha un’enorme gamma di pc che mantiene aggiungendo spesso un nuovo pc ogni anno.

Ram Elettronica ha realizzato una soluzione IoT che consente di monitorare da remoto la qualità della produzione della pasta tramite un sistema di riconoscimento visivo brevettato per identificare i difetti presenti nella pasta lunga. L’azienda ha una lunga storia nell’automazione industriale e in particolare dal 1974 è focalizzata sulla fornitura di soluzioni chiavi in mano per l’industria molitoria e della pasta. «Il nostro approccio è customer oriented. Valutiamo le necessità degli operatori e siamo alla continua ricerca di soluzioni innovative e performanti per soddisfare le esigenze del mercato. Siamo attivi in tutto il mondo e monitoriamo in modo continuo le decine di impianti grazie a un reparto dedicato di assistenza da remoto. In Italia lavoriamo con la maggior parte dei grandi operatori del settore molitorio e della pasta. La nostra soluzione è partita da lontano con un’intensa attività di ricerca. Negli ultimi periodi abbiamo anche collaborato con l’università di Bari», ci racconta Riccardo Scarcelli, direttore tecnico di Ram Elettronica.

Oggi la soluzione di Ram per il controllo divisione della pasta consiste in un sistema brevettato di riconoscimento che integra i dispositivi di visione artificiale con il mondo dell’IoT per garantire la qualità richiesta nell’intero processo di produzione della pasta. Inizialmente i dati erano accessibili solo attraverso il collegamento fisico sulla stazione di controllo, non erano aggregati e non erano rappresentabili in forma statistica. Inoltre, dal punto di vista del processo produttivo, il sistema di riconoscimento visivo di Ram, che si basa sul principio della calibrazione per confronto, attivava semplicemente un dispositivo automatico di scarto. Si scartavano una serie di semilavorati in uscita e tutte le non conformità legate sia al colore e alla lunghezza venivano presentate come anomalie e veniva data al sistema la possibilità di riconoscerle. Dopo l’integrazione del sistema operativo MindSphere i dati indice della qualità della lavorazione, oltre a essere fruibili a distanza, sono anche aggregati e rappresentati in modo tale da avere un overview significativo. Inoltre è importante per l’operatore sapere  cosa è successo del lotto in una determinata posizione. La piattaforma offre quindi la possibilità di accedere ad algoritmi di analisi statistiche per meglio interpretare i trend dell’impianto e visualizzare le interfacce. Il tutto è legato sempre ed esclusivamente a quello che l’operatore vuole sapere attraverso il sistema installato.

I vantaggi sono stati notevoli perché grazie all’integrazione con MindSphere le informazioni sul processo di produzione ottenute dai dati provenienti dalle macchine sono puntuali e accessibili a distanza, permettendo così di migliorare le performance produttive dell’intero processo. Oltre a questo, tutti i dati sono fruibili anche agli utenti non presenti fisicamente sull’impianto in modo che addetti alla qualità, responsabili di produzione o manager aziendali e diversi livelli possano avere una panoramica generale e contare su una completa e puntuale efficienza dell’impianto. Questo è importante anche per dimostrare, quando si vende un determinato lotto, quali sono stati i controlli a distanza fatti su quel lotto, in modo che eventualmente gli operatori possano avere tutte le informazioni. «Il pastificio che adotta questa soluzione può beneficiare del controllo della qualità della pasta e della completa trasparenza del processo di produzione. L’integrazione della piattaforma cloud MindSphere con il sistema di visione artificiale genera un nuovo valore aggiunto dall’estrazione dei dati provenienti dalla produzione: la storicizzazione, l’analisi e la correlazione di questi dati conducono al calcolo di indicatori chiave detti KBI, nell’archiviare performance della qualità dei processi su più siti produttivi. Questi fattori sono essenziali per sostenere le sfide del mercato», ci racconta Edoardo Pellegrini, digital enterprise business development professional di Siemens.

In conclusione, si possono così riassumere i vantaggi per l’addetto alla qualità di un pastificio: completo accesso a tutti i dati di produzione; efficienza e il monitoraggio della produzione; accesso semplice multidevice e a più plant produttivi; data analyses dimensionale con reportistica personalizzabile per i differenti profili e statistiche aziendali. Il risultato è sulle nostre tavole, in famiglia o al ristorante, a garanzia dei segreti delle ricette dei maestri pastai: con i sistemi di visione la pasta è perfetta.

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