Il futuro della manifattura è fatto di sistemi di produzione altamente modulari, sviluppati secondo il modello “plug & produce” in cui una stazione può essere inserita in un sistema produttivo cambiandone la configurazione per gestire rapidamente la produzione di nuove varianti di prodotto. Tutto questo, però, si scontra con l’esigenza di ottemperare ai requisiti di sicurezza che, per evidenti ragioni, non vanno tanto d’accordo con repentini e frequenti cambiamenti dei layout d’impianto.
Una soluzione a tutto questo è stata proposta da SmartFactoryKL e TÜV SÜD, che hanno reso disponibile un white paper intitolato “Requisiti di sicurezza per la rappresentazione digitale della macchina 2020” che spiega come implementare sistemi di sicurezza in ambienti di produzione che funzionano in modalità plug & produce. Il test è stato realizzato in un nuovo dimostratore a Kaiserslautern. Fulcro tecnologico della soluzione è la disponibilità di un ambiente virtuale nel quale operano una shell amministrativa e agenti di sicurezza intelligenti.
Il documento si concentra sulla rappresentazione digitale, il cosiddetto gemello digitale, o immagine virtuale di un sistema di produzione.
“Dobbiamo utilizzare i gemelli digitali per soddisfare i complessi requisiti di implementazione della sicurezza dinamica delle macchine”, spiega Michael Pfeifer, membro dello Smart Manufacturing Council, coordinatore del gruppo di lavoro Industrie 4.0 presso il TÜV SÜD e co-autore del white paper. L’attenzione principale è rivolta ai processi a livello di software.
La novità è che tutti i parametri di sicurezza vengono inseriti direttamente nella shell amministrativa. La “somma” di questi parametri viene poi memorizzata in un sottomodello della shell. Questo modello non è statico, ma può contenere diversi parametri di sicurezza a seconda delle esigenze.
Quando un modulo (stazione) viene collegato al sistema di produzione, è necessario un controllo di conformità per determinare se tutti i requisiti di sicurezza siano stati soddisfatti. Oltre ai requisiti di sicurezza, questo controllo può includere anche altri sottomodelli, come ad esempio per le connessioni di alimentazione e LAN, o query che indicano in quale punto il modulo deve essere installato nel sistema.
“Il grande vantaggio della shell amministrativa è che tutti i dati e le informazioni necessarie sono direttamente disponibili e, se necessario, è garantito l’accesso rapido. Il processo stesso è molto flessibile ed efficiente e fa avanzare ulteriormente il concetto di sicurezza dinamica”, spiega Alexander David, ricercatore presso il DFKI e responsabile del gruppo di lavoro 2 (Connect & Control) di SmartFactoryKL.
L’altro elemento tecnologicamente rilevante sono gli agenti di sicurezza. A differenza dei sottomodelli per la certificazione modulare, che agiscono in modo selettivo e su richiesta, gli agenti di sicurezza sono utilizzati per il monitoraggio permanente della produzione dal punto di vista della sicurezza.
La valutazione dei rischi viene eseguita in background come query su un albero decisionale predefinito. Ad esempio, un veicolo AGV può rilevare, per mezzo di sensori, un pericolo per le persone nella corsia designata. In precedenza, la risposta comune era quella di fermare immediatamente l’AGV, mentre ora un agente di sicurezza verifica altre opzioni nell’albero decisionale, ad esempio un cambio di percorso. Grazie alla completa messa in rete del piano di fabbrica, l’agente di sicurezza riconosce che un percorso alternativo è possibile e sicuro e di conseguenza il percorso dell’AGV viene cambiato e si evitano i tempi di fermo della produzione.
In futuro gli agenti di sicurezza saranno integrati in modo ottimale nel nuovo dimostratore del livello di produzione 4 di Kaiserslautern utilizzando un’architettura di sistema basata su agenti.
Il white paper, realizzato da William Motsch del consorzio SmartFactory KL e.V., Alexander David del DFKI (Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz), Michael Pfeifer e Josef Güntner del TÜV SÜD Industrie Service GmbH e da Dimitri Harder del TÜV SÜD Produkt Service GmbH, è disponibile qui di seguito
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