La produzione di materie bioplastiche è una risposta molto concreta e importante ai temi della sostenibilità ambientale. Questi nuovi materiali ecocompatibili per diventare realtà nella nostra vita quotidiana hanno a loro volta bisogno di impianti di produzione innovativi in grado di gestire processi produttivi complessi. In questo settore i principi dell’Industria 4.0 non sono solo una risposta nuova in termini di sviluppo di soluzioni produttive più efficienti o come percorso per inventare e attuare nuovi modelli di business, in questo caso abbiamo diversi livelli di innovazione che si sovrappongono e i principi dell’Industry 4.0 permettono di individuare nuovi modelli produttivi, ovvero sono un abilitatore o un acceleratore di processi di innovazione.
Un esempio ci arriva dal nuovo polo produttivo di Bio-on destinato alla produzione di materiali in bioplastica e realizzato in collaborazione con Siemens. Le logiche Industria 4.0 di Siemens sono state attuate prima di tutto grazie allo sviluppo in modalità digital twin di una simulazione dell’impianto produttivo. Con la raccolta di dati provenienti dal digital twin è stato possibile disporre di informazioni legate alle attività produttive, ai processi di lavorazione in modo tale da rendere sempre più precise e accurate le decisioni operative reali. Considerando che uno degli obiettivi dell’impianto è quello di disporre di soluzioni in grado di superare gli standard di mercato attuali con soluzioni che permettano di aumentare l’efficienza e ridurre gli errori, in questo senso i digital twin consentono di costruire quella conoscenza necessaria a impostare gli impianti e i processi avendo evidenza – in fase di progettazione e prima dell’implementazione reale – di tutte le possibili criticità con la possibilità, dunque, di agire in forma preventiva sulla struttura degli impianti.
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Industria 4.0 e sostenibilità ambientale
Il tema della sostenibilità ambientale è il core business di Bio-on, società quotata all’AIM su Borsa Italiana che ha attivato la collaborazione con Siemens per l’automazione e per i sistemi di gestione e controllo degli impianti di produzione di bioplastica. I prodotti della società nascono con un obiettivo di posizionamento fortemente orientato alla qualità, alla creazione di prodotti naturali e biodegradabili al 100% e la progettazione del nuovo impianto è stato ispirato da una parte ai criteri di efficienza produttiva e dall’altra al raggiungimento di livelli qualitativi basati sulla riduzione e azzeramento degli errori partendo dai criteri dell’Industria 4.0, sia in fase di progettazione dell’impianto stesso, appunto con le logiche Digital Twin sia in fase di produzione vera e propria con sistemi di integrazione e gestione della produzione totalmente basati sull’analisi dei dati dell’impianto, che ha sede nel bolognese, per la precisione a Castel San Pietro Terme, espressamente indirizzato al settore della chimica verde e della bioplastica PHAs (poli-idrossi-alcanoati).
I principi di sostenibilità dell’innovazione di Bio-on sono caratterizzate dalla scelta della società di produrre tutte le bioplastiche PHAs con materiali e processi provenienti da fonti vegetali rinnovabili senza alcuna competizione con le filiere alimentari della food industry.
Questi materiali sono in grado di sostituire molti polimeri tradizionali che sono attualmente prodotti con processi petrolchimici e con l’utilizzo di idrocarburi. Si tratta di materiali innovativi anche dal punto di vista delle prestazioni e delle caratteristiche fisiche e sono nella condizione di garantire le stesse proprietà termo-meccaniche delle plastiche tradizionali ma con il grandissimo vantaggio di essere eco sostenibili e, appunto, biodegradabili al 100% in modo naturale.
Il nuovo impianto di Bio-on è anche uno dei primi stabilimenti al mondo dedicati a queste bioplastiche speciali anche per le caratteristiche della stessa filiera produttiva concepita per essere al 100% naturale e sostenibile e a impatto zero sull’ambiente. Dal punto di vista dei mercati di destinazione la produzione di bioplastiche è orientata in particolare ad usi cosmetici come le microsfere di biopolimeri generati dalla fermentazione di batteri non patogeni, nutriti con gli scarti vegetali (residui di lavorazione di barbabietole, glicerolo, frutta, patate e canne da zucchero).
Un impianto concepito per produrre e valorizzare dati
Per la produzione di questi materiali la partnership con Siemens ha visto l’adozione di soluzioni di supervisione, controllo e automazione di Siemens che grazie ai dati generati dalle macchine permettono di valorizzare le competenze e l’esperienza dei tecnici che supervisionano il processo produttivo e che con queste informazioni sono nella condizione di prendere decisioni accurate basate su informazioni reali e di ridurre in modo sempre più significativo gli errori aumentando la qualità dei prodotti e della produzione nel suo complesso. (Per chi volesse approfondire suggeriamo la lettura di una serie di white paper gratuiti: Siemens spiega l’uso di MindSphere per l’IoT in ottica Industry 4.0)
Tra gli elementi strategici del nuovo impianto il sistema DCS Simatic PCS7 di Siemens, per il controllo del processo e per la gestione dell’automazione e il sistema di archiviazione dei dati di processo, integrato nel PCS7 e chiamato MIS (Management Information System). Quest’ultimo è in grado di fornire analisi e valutazioni in tempo reale per l’ottimizzazione dell’attività produttiva nel breve e lungo termine. In particolare poi il MIS permette di acquisire e visualizzare una ricca serie di dati a partire da quelli di processo, proseguendo con quelli provenienti da analisi di laboratorio e con quelli legati ai consumi di combustibili, all’efficienza degli impianti. Tutti i dati sono poi rappresentati in forme accessibili e intuitive. E la centralità del dato è raggiunta anche grazie alla possibilità di attuare forme di condivisione in in rete nella forma di tabelle riassuntive o come report e analisi. In concreto dal punto di vista metodologico le attività di questo progetto sono iniziate dai sistemi di gestione dell’impianto e da quelli dell’automazione; in una fase successiva sono state disegnate la componente dedicata agli impianti e alle strutture di servizio. Grazie a questo processo è stato anche attuato un cambio di approccio e di mentalità tra i progettisti e si è favorita e sviluppata la creazione di nuove competenze e nuovi skill più trasversali tra tutti gli attori della progettazione (su questo tema suggerimao la lettura del servizio Guida al Device Management sicuro nell’Industrial IoT).
Integrazione e collaborazione tra ricerca, automazione e digitalizzazione
Giuliano Busetto, Country Division Lead Digital Factory e Process Industries and Drives di Siemens Italia e Amministratore di Siemens Industrial Software mette in evidenza che con il caso Bio-on il digitale, l’automazione, i sistemi di controllo di processo e l’Industria 4.0 si pongono al servizio dell’efficienza, dell’innovazione e della sostenibilità. Siemens supporta questo sviluppo con tecnologie innovative e con una importante integrazione tra il mondo dell’automazione, del controllo di processo e dell’ICT.
Marco Astorri, Presidente e CEO di Bio-on porta l’attenzione sul modello digitale adottata nell’impianto produttivo e sui temi del digital twin che mettono al centro la capacità di disporre di dati sempre più precisi e affidabili e con i dati una nuova modalità di progettazione e di interpretazione dell’automazione e dei processi. In particolare, dal punto di vista metodologico, Astorri evidenzia che la progettazione industriale deve essere al servizio dell’automazione per ottenere una vera efficienza, non solo a livello di consumi energetici, ma come capacità di ottimizzare in modo completo tutti gli impianti.
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