Smart factory, quali soluzioni di workflow e data management per realizzarla

Diciamo subito che il bisogno alla base della smart factory è lo stesso che, dall’inizio dei tempi, turba e a volte impedisce il sonno di molti imprenditori: razionalizzare il processo produttivo, per renderlo funzionale a soddisfare le richieste dei clienti e a massimizzare la redditività d’impresa. Per smart factory, declinata anche con altre definizioni quali brilliant factory, produzione intelligente, fabbrica 4.0, Industria 4.0, Industrial Internet, si intende un sistema di soluzioni flessibile in grado di ottimizzare la produzione e di adattarsi ai cambiamenti in maniera più o meno autonoma, attraverso l’integrazione di informazioni provenienti dai macchinari utilizzati (Operational Technology) e dai sistemi gestionali (IT – Information Technology).

Smart factory nella visione del MISE

Anche il MISE, con il suo Piano Industria 4.0, classifica la natura dei beni coinvolti nel processo di realizzazione smart factory come “funzionali alla trasformazione tecnologica e digitale delle imprese secondo il modello Industria 4.0”; questi asset vengono ulteriormente definiti nella circolare dell’Agenzia delle Entrate 4/E del 2017, come beni che permettono lo scambio di informazioni con sistemi interni (es.: sistema gestionale, sistemi di pianificazione, sistemi di progettazione e sviluppo del prodotto, monitoraggio, anche in remoto, e controllo, altre macchine dello stabilimento, ecc.) e/o esterni (es.: clienti, fornitori, partner nella progettazione e sviluppo collaborativo, altri siti di produzione, supply chain, ecc.) per mezzo di un collegamento basato su specifiche documentate, disponibili pubblicamente e internazionalmente riconosciute (esempi: TcpIP, HTTP, MQTT) il requisito di integrazione di tipo informativo con i vari sistemi sopra elencati, può essere soddisfatto attraverso l’impiego di beni immateriali quali software, sistemi e system integration, piattaforme e applicazioni, e anche con l’impiego di più sistemi operanti in modo concorrente e complementare ad esempio: dati da sistema CAD/CAM, nell’ottica di ottenere feedback relativi all’efficienza dei processi produttivi.

Ovviamente la misurazione di efficienza deve essere effettuata attraverso uno schema valutativo rigoroso che tenga conto delle seguenti grandezze.

• disponibilità degli impianti
• efficienza/velocità di produzione effettiva e rilevazione degli scostamenti con la pianificazione
• qualità delle unità prodotte e quantità di scarti di produzione

La disponibilità di queste informazioni e la loro condivisione con tutti le risorse coinvolte, deve costituire una solida base di dati affidabili per un’analisi volta al miglioramento costante dei processi aziendali.

Smart factory: document, data e workflow management

Queste informazioni sono forzatamente raccolte tramite l’interazione con l’oggetto fisico “macchina” e dai suoi sensori in modo da digitalizzarne l’informazione e soprattutto comunicare con un sistema di raccolta e integrare i dati necessari provenienti da sistemi gestionali ERP o MES.

La raccolta automatica dei dati deve ovviamente tenere conto della loro eterogeneità data dal loro formato di raccolta e dalla natura dell’output: è perciò evidente che la piattaforma di raccolta non debba essere un semplice collettore, ma gli sia richiesto di essere un connettore con potenti funzioni di normalizzazione e analisi dati.

Dal momento che non può esistere una soluzione standard e plug&play sul mercato, è forzatamente necessario procedere a una ricerca: consiglio di rivolgere l’attenzione alle suite software di document, data e workflow management presenti sul mercato da anni, estremamente flessibili, essendo progettate per connettersi con quanti più sistemi informatici possibili, ed evolutesi fino a poter essere considerate in alcuni casi anche strumenti di analisi a tutti gli effetti sfruttando le loro funzioni di report generator. In definitiva questa soluzione è un potente hub in grado di fare dialogare tra loro ambienti eterogenei, magari già presenti in azienda, ma non ancora sfruttati in modo integrato.

Facendo un esempio pratico, abbiamo visto che un progetto di smart factory fonda la sua efficacia sull’esecuzione delle seguenti funzioni:

• Acquisizione e lettura dati dal controllo numerico a bordo macchina
• Analisi scostamenti con piani di produzione generati da schedulatori a capacità finita (se presenti)
• Interscambio dati con i processi di logistica dipendenti dai processi produttivi.
• Integrazione informazioni con dati provenienti da altri sistemi informativi
• Attivazione di alert automatici e relativi task da eseguire al verificarsi di uno o più eventi in modo da garantire pronte azioni correttive
• Rappresentazione in forma aggregata e grafica dei dati e delle grandezze misurate attraverso cruscotti di immediata lettura o tramite veri e propri strumenti di business analysis in modo da avere un costante e affidabile controllo
• Raccolta di documentazione, anche eterogenea e destrutturata, relativa a particolari eventi con la possibilità di fascicolazione logica.
• Restituzione dati utili alla modifica automatica dei parametri di funzionamento e di configurazione macchine.
• Garantire una gestione della riservatezza sull’accesso, anche da remoto, ai dati per fare in modo che ogni operatore coinvolto abbia la quantità di informazioni necessaria e sufficiente a svolgere in modo adeguato le proprie valutazioni e individuare le eventuali azioni correttive.

La modellazione della piattaforma

Posto che alla base di ogni progetto di questa portata è tassativo effettuare preventivamente un accurato lavoro di analisi per definire quali dati acquisire per ottenere informazioni complete e attendibili (consiglio come modello di riferimento RAMI 4.0 per le architetture Industria sviluppato da Platform Industrie 4.0 del governo tedesco per la modernizzazione dell’industria, e inserito dalla Commissione Europea nel Digital Transformation Monitor), si procede con la modellazione della piattaforma che dovrà farsi carico delle funzioni sopra elencate considerando i seguenti punti di forza.

• La capacità nativa di queste soluzioni software di connettersi a diversi database, anche utilizzando connessioni FTP per la trasmissione dei dati, leggendone le tabelle e realizzare un merge dei dati in esso contenuti, non ha bisogno di sviluppo di software ad hoc (con conseguenti vincoli riguardo all’assistenza e alla manutenzione del codice sorgente), ma si limita alla realizzazione e all’utilizzo di script SQL, linguaggio assai diffuso e facilmente manutentivo.
• L’acquisizione dei dati provenienti da bordo macchina può essere effettuata direttamente caricandoli in un database di raccolta, oppure prelevando i dati da uno già esistente con funzioni schedulate quando non addirittura in tempo reale, la stessa cosa può essere effettuata per i piani di produzione e i dati di estrazione logistica in modo da arrivare nel modo più lineare possibile a disporre di un set di informazioni strutturate, utilizzabili da subito per identificare criticità derivanti dal non ottimale funzionamento di macchinari o potenziali problemi indotti dalla pianificazione logistica.
• Già in questa fase le funzioni di data e workflow management permettono di creare alert automatici al verificarsi di particolari condizioni e soprattutto di attivare delle procedure la cui esecuzione tracciata effettuata degli assegnatari predefiniti, permettono di guidare e controllarne l’operato. In sostanza abbiamo la possibilità di disporre già in questa fase di un cruscotto aziendale utile, non solo a consuntivo, ma anche predittivo se correttamente impostato.
• La necessità di aggregazione dei dati e della relativa rappresentazione, utile a un livello più alto per controllare l’andamento complessivo del processo produttivo può in larghissima parte essere soddisfatta dalle funzioni di generazione report disponibili spesso all’interno della stessa suite software di data management, così snellendo considerevolmente il numero di piattaforme coinvolte e di conseguenza semplificandone le regole di lettura e utilizzo e infine fornendo agli operatori uno strumento unico e condiviso fondato sulla consultazione con le stesse regole della stessa base dati, portando prossimo allo zero il numero di report personalizzati (e spesso aggiornati in modo empirico) ancora diffusi sotto forma di fogli di calcolo Excel.
• Qualora lo prevedano, è possibile anche l’invio ad altri sistemi informativi di dati strutturati secondo le loro regole per comunicare variazioni, ad esempio dei piani di produzione o richieste di acquisto.
• La corretta profilazione delle autorizzazioni dei vari utenti (anche esterni quali clienti/fornitori), effettuata attraverso strumenti di amministratore di sistema, e la possibilità di accedere via web alla piattaforma anche da remoto, completano il quadro di un progetto che ha il suo punto di forza nell’integrazione, preservando allo stesso tempo, l’installato presente in azienda.

Nel contesto normativo attuale che permette di indirizzare meglio i benefici derivanti dall’applicazione degli strumenti del Piano Transizione 4.0 (successivo all’introduzione in Italia del Piano Industria 4.0, che ha generato, secondo i dati di Confindustria, un aumento di 10,2 miliardi di investimenti nel 2017 per le PMI), penso sia doveroso valutare questo tipo di soluzione in un’ottica di investimento agevolato.