L’automazione? Sarà sempre più “scientifica” e integrata, parola di Beckhoff

Stabilità e innovazione: questi sono alcuni dei punti chiave della visione di Beckhoff Automation. L’azienda è stata fondata nel 1980 da Hans Beckhoff che, insieme ai fratelli e alla sorella, aveva ereditato l’azienda elettrotecnica di famiglia – Elektro Beckhoff. Da allora la società è cresciuta fino a trasformarsi in una realtà internazionale che oggi conta più di 5.000 dipendenti.

Nel 2021, nonostante la crisi pandemica, Beckhoff Automaiton ha raggiunto 1.182 miliardi di euro di fatturato globale, in crescita del 28% rispetto al 2020 e una crescita media del 15% l’anno negli ultimi 20 anni.

La scommessa dell’automazione PC-based

Dopo gli esordi nel mondo degli armadi di comando e dell’elettronica industriale, nel 1986 Beckhoff ha puntato sulla tecnologia di controllo basata su PC. Una scommessa difficile, che l’azienda ha fatto insieme ai suoi clienti, come spiega Hans Beckhoff, Founder & Managing Director di Beckhoff Automation, in un’intervista esclusiva a Innovation Post.

“All’epoca non è stata una scelta semplice, i grandi costruttori di macchine non accettavano l’idea di una tecnologia di controllo PC-based, per questo abbiamo lavorato con costruttori e vendor più innovativi. Avevamo l’idea, la tecnologia e fortunatamente siamo stati in grado di svilupparla con i nostri clienti. Il risultato è stato un grande successo, sia per noi che per loro”, spiega Hans Beckhoff.

Integrazione e innovazione

Un’idea che ha permesso all’azienda di integrare in un’unica soluzione software-driven sistemi di controllo che erano tradizionalmente offerti in soluzioni diverse (e spesso da fornitori diversi): PLC, HMI, motion control, safety, sistema di misurazione, visione artificiale, Edge controller. Il tutto in una soluzione dal prezzo accessibile e che, grazie alla potenza della CPU, offre ampio spazio per scalare la soluzione nel tempo.

Nel corso degli anni, spiega Hans Beckhoff, questa tecnologia ha permesso all’azienda di aumentare le funzionalità della propria piattaforma e l’attrattività, mentre l’integrazione con IoT ha portato immediatamente ulteriori benefici, integrando in un’unica soluzione tutte le funzionalità più avanzate richieste oggi dalle aziende manifatturiere.

L’innovazione rimane sempre al centro della strategia dell’azienda: una strada a doppio senso in cui, accanto all’ascolto attento del cliente e delle sue necessità, vi è l’obiettivo dell’azienda di proporre nuove idee ai suoi clienti, senza aspettare che siano loro – o il mercato – a indicarle.

Per questo motivo, l’azienda investe molto in ricerca e sviluppo, sia in termini di forza lavoro dedicata a queste attività (con circa 400 ingegneri dedicati esclusivamente allo sviluppo dei prodotti), sia in termini di risorse economiche. A queste attività, Beckhoff dedica circa il 7-8% delle vendite annuali, circa 80 milioni di euro ogni anno.

Da TwinCAT ai sistemi multicore

Un elemento chiave della tecnologia di controllo PC-based di Beckhoff è il software di automazione TwinCAT (che sta per “The Windows Control and Automation Technology”), in grado di trasformare quasi qualsiasi sistema basato su PC in un sistema di controllo real-time, con un tempo di ciclo fino a 100 microsecondi. “Questo lo rende ideale per tutte quelle applicazioni in cui sono necessarie comunicazioni molto veloci”, spiega Hans Beckhoff.

TwinCAT è una soluzione tecnologicamente completa che permette anche di realizzare interfacce operatore che integrano funzioni avanzate come ad esempio il controllo vocale. Una caratteristica che risponde all’esigenza (sempre crescente) di rendere la tecnologia di automazione più semplice nell’utilizzo anche per gli addetti meno specializzati, anche in risposta alla carenza di addetti nella manifattura.

Accanto a questa suite, l’azienda offre PC industriali con “zero limiti” in termini di memoria, struttura dei dati e molto altro. Negli ultimi anni, l’azienda ha messo a disposizione dei clienti architetture multicore e manycore (fino a 40 core) in modo che l’utente possa dividere l’applicazione di controllo su diversi core per ottimizzare l’utilizzo e le prestazioni.

L’automazione diventa più “scientifica”

Le soluzioni PC-based Beckhoff offrono numerosi vantaggi anche nella raccolta dei dati provenienti dai macchinari: grazie all’integrazione di componenti un tempo distinti in un’unica soluzione, è possibile effettuare un numero inferiore di rilevazioni e in modo più preciso. “Questo perché il PLC conosce la macchina, quindi non ha bisogno di molte misurazioni. Al tempo stesso, il PLC sa anche cosa misurare e quando”, spiega Beckhoff.

“Nel prossimo futuro, ci aspettiamo interessanti sviluppi nel campo dell’Intelligenza Artificiale, sia in termini di prodotti che di benefici per i nostri clienti”, continua. L’approccio Scientific Automation – come lo ha chiamato Beckhoff – integra le aree convenzionali della tecnologia di controllo – PLC, Motion Control e tecnologia di regolazione – con tecnologie di misurazione precise e veloci e relativi algoritmi di ingegneria per l’elaborazione dei dati. Sul lato hardware, la Scientific Automation sfrutta CPU basate su PC, I/O veloci, software TwinCAT e il bus di campo EtherCAT.

EtherCAT, la comunicazione veloce

E proprio EtherCAT, introdotto nel 2003, è un’altra pietra miliare nella storia di innovazione dell’azienda. Ora uno standard internazionale IEC, EtherCAT deve il suo successo alla sua semplicità – sottolinea Hans Beckhoff – grazie alla capacità di coniugare i vantaggi di Ethernet con la semplicità dei classici sistemi di bus di campo, senza la necessità di una scheda di comunicazione, come era richiesto in precedenza.

“Con EtherCAT, tutte le funzionalità necessarie sono completamente integrate nell’architettura e nei dispositivi EtherCAT: basta fare un piccolo lavoro sul software e si può attivare un sistema di comunicazione con tempi dell’ordine dei microsecondi”, spiega.

Il futuro del motion intelligente e flessibile: XTS and XPlanar

L’integrazione tra diverse tecnologie ha portato l’azienda a immettere sul mercato anche soluzioni di trasporto intelligente, che rispondono a un bisogno di sempre maggiore flessibilità nella produzione.

È ormai noto l’XTS, un sistema di trasporto a carrelli indipendenti azionati dalla tecnologia dei motori lineari magnetici che si muovono lungo un percorso che può essere creato utilizzando moduli con forme e angoli diversi. L’intero sistema è governato da un PC industriale e dal software di automazione TwinCAT, che consente il controllo indipendente dei motori con profili di movimento individuali per ciascun mover.

“Con XTS abbiamo inventato qualcosa di completamente nuovo, che abilita nuovi principi per la progettazione delle macchine e rende possibile fare azioni che prima erano impensabili”, spiega Beckhoff.

I vantaggi sono molteplici: il sistema di trasporto è pronto a funzionare immediatamente dopo l’assemblaggio, mentre, grazie ai profili di movimento flessibili, è possibile realizzare processi semplici ma anche altamente complessi, ottimizzando l’intero processo produttivo.

A questo si affianca il rivoluzionario sistema a levitazione magnetica XPlanar, il cui funzionamento ricorda quello dei veicoli a guida autonoma.

XPlanar combina i vantaggi delle tecnologie di trasporto convenzionali con quelli della levitazione magnetica (cioè senza contatto e senza usura) che, a differenza di XTS, richiede la predisposizione di un’area di lavoro all’interno della quale il prodotto possa planare liberamente, senza un “binario”. La possibilità di gestire ogni piastra su sei gradi di libertà permette una movimentazione flessibile del prodotto all’interno di una macchina o anche tra più macchine.

Il sistema MX: il nuovo kit per l’automazione che sostituisce l’armadio di controllo

“Ogni anno introduciamo sul mercato una tecnologia evolutiva e ogni 5-7 anni cerchiamo di introdurre una tecnologia rivoluzionaria. XTS e XPlanar sono rivoluzionari. Stanno davvero cambiando il modo in cui le macchine vengono costruite”, dice Hans Beckhoff, che sottolinea anche il nuovo sistema MX, innovazione dirompente, che è stata introdotta alla fine dello scorso anno. Il sistema stabilisce un nuovo livello nell’automazione industriale sostituendo completamente l’armadio di controllo convenzionale offrendo una soluzione intelligente, flessibile e ottimizzata in termini di spazio.

Il sistema MX consiste di una robusta base in alluminio con connettori dati e alimentazione integrati per la comunicazione EtherCAT e l’alimentazione dei moduli funzionali.

La combinazione della base e i moduli offrono grado di protezione IP67 e ciò permette al sistema MX di essere montato direttamente sulla macchina.

Il sistema modulare MX riduce significativamente lo sforzo in fase di progettazione, assemblaggio e installazione, richiede minore spazio riducendo il numero di componenti richiesti dai costruttori di macchine.

Safety integrata

Non ci può essere automazione senza una particolare attenzione alla sicurezza.

Anche qui, l’approccio di Beckhoff si basa sull’integrazione: nel 2005, l’azienda ha introdotto TwinSAFE, una soluzione di sicurezza ispirata alla tecnologia PC-based control di Beckhoff.

L’approccio è piuttosto semplice, sottolinea Beckhoff, e si basa su un portafoglio di automazione completo, altamente scalabile e modulare che abbraccia tutti i componenti, dall’IPC agli I/O, dal motion al software. La sicurezza può quindi essere integrata senza soluzione di continuità nel sistema di automazione con uno sforzo notevolmente inferiore.

“Non c’è controllo senza sicurezza, ed è per questo che TwinSAFE è integrato nella soluzione di controllo”, spiega Beckhoff.

L’attenzione alla sostenibilità

L’automazione nell’era digitale può anche aiutare le aziende ad affrontare la necessità di produzioni – e prodotti – più sostenibili.

Le soluzioni e i prodotti offerti da Beckhoff mirano a permettere ai clienti di produrre di più, ma con una minore energia richiesta e un minor spreco. “Ecco perché sosteniamo che il controllo dovrebbe essere il più intelligente possibile”, sottolinea Beckhoff, “e questo è l’approccio che si dovrebbe seguire nella progettazione dell’hardware”.

Beckhoff è coinvolta in numerosi progetti sociali e di sostenibilità che vanno dalle iniziative per l’istruzione dei giovani in Tanzania al contributo per rendere la popolazione autosufficiente in Lesotho (Sudafrica) sviluppando l’agricoltura e l’allevamento, dalle misure adottate per ridurre le emissioni di CO2, coprendo il fabbisogno energetico dei siti produttivi con energia “verde”, ai sussidi in Madagascar per l’utilizzo di stufe solari per compensare le emissioni e, infine, il progetto di sviluppo di colonie di api per preservare la biodiversità e l’ecosistema.

L’Italia mercato strategico

Nella strategia di espansione dell’azienda, che l’ha portata ad avere 40 filiali e uffici di rappresentanza in tutto il mondo, c’è molto di più della “sola” tecnologia e della capacità di innovare.

“Offriamo ai clienti soluzioni aperte, modulari, scalabili e interoperabili, senza costringerli ad adottare un approccio monolitico, come spesso proposto nel mercato, offrendo pertanto vantaggi economici e tecnologici”, spiega Duilio Perna, Managing Director di Beckhoff Italia.

Questo ha permesso all’azienda di mantenere la quasi totalità dei clienti “storici” che l’hanno scelta fin dai primi anni e che continuano a trarre benefici dalle soluzioni e prodotti Beckhoff ancora oggi.

“Non sono solo la scalabilità e il carattere innovativo del portafoglio prodotti a garantire la fedeltà dei clienti, oltre che alta attrattività nel mercato, ma anche la particolare attenzione che il team di supporto dell’azienda dedica a ciascun cliente”, aggiunge Perna.

Un supporto basato sulla facilità di contatto e sulla rapida risoluzione dei problemi che fa parte del DNA della multinazionale tedesca e che Beckhoff adotta anche nella gestione della filiale italiana.

Una componente molto importante per l’azienda viste le dimensioni del mercato (il primo in Europa per fatturato), ma anche l’elevata attenzione alla tipologia di prodotti offerti dall’azienda.

“In Italia c’è un alto numero di ingegneri impiegati nella costruzione delle macchine, quindi è un mercato molto importante e stimolante per noi, dove riusciamo vendere prodotti che in altri paesi incontrano diffidenza”, spiega Beckhoff.

La gestione della filiale italiana si basa sullo stesso spirito di chiarezza di comunicazione, attenzione alle persone e familiarità che caratterizza l’intera azienda.

E il futuro di Beckhoff è destinato a rimanere tale: un’azienda a conduzione familiare (la terza generazione della famiglia è infatti già impiegata in azienda), pur mantenendo i diversi segmenti dell’azienda, nei quali ogni membro della famiglia ha trovato la propria realizzazione.