Manutenzione predittiva e monitoraggio energetico in ottica 4.0

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Iveco implementa soluzioni d’automazione per monitorare la condizione degli impianti produttivi e realizzare, con il supporto di ifm electronic, un sistema web based per la gestione tempestiva della manutenzione, il contenimento dei consumi energetici

Manutenzione & ICT, Manutenzione 4.0

La cosiddetta linea “mascherone”, dedicata alla lastratura rappresenta un collo di bottiglia per l’attività dello stabilimento
La cosiddetta linea “mascherone”, dedicata alla lastratura rappresenta un collo di bottiglia per l’attività dello stabilimento
I flussimetri per aria compressa della serie SD monitorano sulla mandata principale e sulla deriva i consumi
I flussimetri per aria compressa della serie SD monitorano sulla mandata principale e sulla deriva i consumi
Grazie a una visualizzazione personalizzata il software ifm Linerecorder SmartObserver è in grado di supervisionare tutti i sensori, gestire le soglie di preallarme e allarme, spedendo e-mail in caso di anomalie o task di manutenzione
Grazie a una visualizzazione personalizzata il software ifm Linerecorder SmartObserver è in grado di supervisionare tutti i sensori, gestire le soglie di preallarme e allarme, spedendo e-mail in caso di anomalie o task di manutenzione

Lo stabilimento di Iveco a Suzzara, nel territorio mantovano, realizza ogni giorno numerosi esemplari del rinomato modello Daily, orgoglio italiano esportato in tutto il mondo. Tra le numerose linee di produzione coinvolte in questo considerevole processo produttivo, una in particolare riveste un peso notevole, a dir poco strategico.

Tutti i veicoli prodotti devono infatti obbligatoriamente transitare sulla cosiddetta linea “mascherone” dedicata alla lastratura, ossia alla saldatura automatica tramite robot. Per comporre i veicoli di dimensioni più grandi sono richiesti circa 5 minuti, mentre per quelli di dimensioni più ridotte circa 3 minuti. I vari componenti seguono un percorso che si snoda tra bilancelle, tavole rulliche, tavole elevatrici, portali e robot antropomorfi su slitte.

Inutile sottolineare come eventuali fermi imprevisti della linea a causa di guasti improvvisi creino un disservizio per l’intero stabilimento, un vero e proprio “collo di bottiglia”, con conseguenti rallentamenti della produzione.

L’approccio volto al miglioramento continuo che Iveco promuove e realizza concretamente all’interno dei propri stabilimenti e processi logistico-produttivi, ha spinto l’azienda a ricercare una soluzione che consentisse il monitoraggio online dello stato degli impianti e delle loro componenti, per poter così passare da una manutenzione cosiddetta “a ciclo” a una manutenzione “a condizione”, con l’obiettivo di migliorare l’efficienza produttiva contenendo al contempo i costi.

La soluzione

ifm electronic, da tempo partner di Iveco e del Gruppo CNH Industrial, ha da subito adottato un approccio globale nei confronti di questo progetto, proponendosi al cliente come fornitore chiavi in mano di un intero sistema di manutenzione predittiva e monitoraggio energetico, comprensivo di: sensoristica, software, server, installazione elettrica, meccanica e collaudo.

La strategia adottata da ifm electronic per il revamping della linea, ha condotto all’implementazione di una soluzione per la manutenzione predittiva e il monitoraggio delle energie affiancando alle tecnologie esistenti un sistema parallelo composto da sensori intelligenti, gateway e software di visualizzazione e analisi dati.

Solo dopo un’attenta analisi dei punti critici maggiormente soggetti a usura meccanica sulla linea di lastratura, i cosiddetti stressor (agenti stressanti), si è passati a decidere quale strumentazione utilizzare per prevenire guasti improvvisi e conseguenti fermi della linea.

Quali sensori per quali esigenze?

La molteplicità di componenti ed elementi da monitorare ha richiesto l’installazione di una gamma diversificata di sensori di processo e di analisi vibrazionale.

Innanzitutto, sulle parti soggette a usura meccanica è stata implementato un sistema di analisi vibrazionale basato su accelerometri MEMS ifm VSA001 collegati a centraline di diagnosi ifm VSE100. Queste ultime hanno il compito di elaborare il segnale proveniente da MEMS effettuando trasformate di Fourier e analisi nel dominio del tempo per poi trasmettere i risultati, mediante connessione Ethernet, al software di supervisione ifm Linerecorder SmartObserver.

Parallelamente si è passati ad analizzare l’attività dei robot antropomorfi, per garantire l’attività performante dei quali, le pinze di saldatura devono poter contare sulla presenza adeguata e calibrata del liquido di refrigerazione. Il rilevamento dei flussi di questo liquido viene garantito dai sensori meccatronici ifm della serie SBY che oltre a trasmettere la portata istantanea, comunicano la temperatura tramite protocollo IO-Link. Grazie al display bicolore i sensori consentono una visualizzazione chiara e immediata dello stato anche a bordo macchina.

Per il controllo della portata generale del liquido di refrigerazione che rifornisce l’intera linea sono invece stati scelti i sensori con tecnologia magneto-induttiva della serie SM, in grado di trasmettere, oltre alla portata istantanea sia sul flusso di mandata che sul flusso di ritorno, anche la quantità di liquido consumato e la relativa temperatura. L’eventuale registrazione di una differenza tra i due flussimetri SM, permette di identificare immediatamente una probabile perdita, un intasamento dei filtri o un malfunzionamento delle pompe, consentendo al sistema di avvisare automaticamente la manutenzione.

Per quanto riguarda la pressione di impianto generale e a bordo robot, sono installati dei sensori di pressione intelligenti ifm della serie PN in grado di trasmettere il segnale tramite protocollo IO-Link. Grazie al display bicolore anche questi sensori consentono la visualizzazione immediata dello stato anche a bordo macchina.

Oltre al rilevamento di tutti quei valori necessari alla definizione dello stato macchina e alla conseguente implementazione di una manutenzione predittiva, su questa linea si vogliono anche misurare i principali vettori energetici al fine di contenere eventuali sprechi. Questo è possibile grazie alla serie Metris di ifm per il monitoraggio dell’aria compressa, e ai flussimetri serie SM che controllano il flusso principale di andata e ritorno del liquido di refrigerazione.  Due flussimetri massico-termici ifm della serie SD controllano costantemente la portata istantanea e i consumi di aria compressa in modo da intervenire a riparare tempestivamente eventuali perdite ed evitare costosi sprechi energetici sull’intera linea. Oltre a comunicare la portata istantanea, i sensori SD trasmettono anche la quantità di aria compressa consumata e la temperatura tramite protocollo IO-Link.

La chiave per Industria 4.0

Tutti i sensori ifm di controllo del processo installati sulla linea di lastratura dello stabilimento Iveco di Suzzara sono collegati tramite protocollo IO-Link al master ifm AY1000 che comunica i valori di processo al sistema di supervisione ifm Linerecorder SmartObserver attraverso il protocollo TCP/IP su connessione Ethernet. Grazie al protocollo IO-Link è ora possibile far affidamento su quanto trasmesso dai sensori sia in termini di affidabilità del segnale che di diagnosi del sensore stesso. Finalmente il sensore è in grado di parlare direttamente con l’IT, senza contare che le soglie dei sensori possono essere tarate da remoto senza dover fermare la linea!

Software di visualizzazione e analisi dati

Grazie al sistema installato tutti i sensori utili alla manutenzione predittiva e al monitoraggio dell’energia sono interconnessi ai sistemi informatici e migliorano nettamente l’interfaccia uomo-macchina rendendola semplice e intuitiva. I sensori intelligenti ifm opportunamente installati, consentono il monitoraggio continuo delle condizioni di lavoro e dei parametri di processo. Tutti i dati provenienti dai device vengono storicizzati su un database Microsoft SQL mediante il software Linerecorder Agent di ifm. Grazie a una visualizzazione personalizzata il software ifm Linerecorder SmartObserver è in grado di supervisionare tutti i sensori, gestire le soglie di preallarme e allarme, spedendo e-mail in caso di anomalie o task di manutenzione consentendo a Iveco di attuare così una vera e propria CBM (Condition Based Maintenance) in tempo reale. Infatti, supportato anche dall’ausilio di diversi dispositivi mobili, lo staff di manutenzione può ricevere informazioni sulla condizione delle macchine in qualsiasi momento e in qualunque parte dello stabilimento di Suzzara.

Guidata dai principi del World Class Manufacturing, che punta all’eccellenza dell’intero processo logistico-produttivo, e supportata dal know how tecnologico di ifm electronic, Iveco con questo progetto sposa i concetti di “macchina parlante”, IoT e Cyber Physical System, varcando a tutti gli effetti la soglia dell’Industria 4.0.

Pubblicato il Giugno 6, 2017 - (813 views)
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