Automazione Industriale: Cos’è, le Tipologie e i Vantaggi

Partiamo da una definizione: l’automazione industriale può essere definita come l’insieme di metodologie e tecnologie (meccaniche, elettriche, elettroniche, informatiche) che permettono l’automatizzazione dei processi produttivi, così da far lavorare le macchine senza (o con ridotto) intervento umano. Ne conseguono minori costi, maggiore efficienza, affidabilità e continuità temporale.

Soluzioni di automazione possono essere sviluppate per eseguire operazioni che richiedono precisione, ripetibilità, velocità e potenze impossibili per un operatore umano, oppure che sono potenzialmente troppo pericolose per la loro salute; ancora, l’automazione industriale può essere introdotta per soddisfare più efficacemente vincoli e normative riguardanti sicurezza e impatto ambientale.

Un aspetto importante è che soluzioni di automazione industriale possono ormai essere inserite anche al di là degli aspetti produttivi veri e propri: possono infatti essere automatizzati i sistemi di progettazione e gestione a monte della produzione stessa, nonché aree come logistica, monitoraggio e controllo.

Di automazione industriale si parla ormai da decenni: basti pensare che il termine automation fu introdotto nel 1947 presso una fabbrica simbolo dell’industria moderna, la Ford Motor Company, come contrazione di “automatic production” . Con questo termine si indicavano l’insieme degli apparati di movimentazione automatica e degli impianti che erano stati installati nelle linee di produzione della casa automobilistica.

I vantaggi dell’automazione industriale sono numerosi e sono già in buona parte insiti nella definizione stessa di questo paradigma. Volendo dettagliargli un po’ più nello specifico, possiamo evidenziare come l’automazione industriale possa garantire un notevole incremento della sicurezza in fabbrica: ad esempio, è chiaro che in condizioni di produzione potenzialmente pericolose o usuranti, sia più sicuro affidare determinati compiti ai robot piuttosto che agli esseri umani, che possono invece essere chiamati invece a sovrintendere e gestire il funzionamento degli stessi, in piena ottica collaborativa.

Chiaramente, uno dei benefici che spinge le imprese industriali a investire nell’automazione industriale è rappresentato dalla riduzione dei costi, che è a sua volta conseguenza della riduzione dei momenti di inattività, della possibilità di velocizzare i tempi di consegna delle commesse, della riduzione dei guasti e degli stop improvvisi ai processi produttivi e logistici. Un’altra conseguenza indiretta dell’automazione è rappresentata dalla possibilità di liberare i dipendenti dalle attività routinarie e noiose che possono facilmente essere robotizzate, favorendone l’impiego in attività a maggiore valore aggiunto e migliorando al contempo le condizioni complessive di lavoro (con conseguente incremento della soddisfazione e della produttività individuale).

Nella nostra era, quando si parla di automazione industriale si fa sempre più riferimento all’integrazione tra produzione automatizzata e i sistemi informativi. Tanto che una sigla ricorrente è quella di Computer Integrated Manufacturing (CIM): si tratta di un modello che prevede l’integrazione di tutti processi produttivi con i sistemi di automazione e con i sistemi informativi gestionali in un’unica infrastruttura, basata sulla continua comunicazione dei dati.

In particolare, l’integrazione informatica dell’automazione dell’impianto di produzione nel modello CIM è tipo piramidale, basata cioè su cinque diversi livelli: al livello base ci sono sensori e attuatori IT di campo, salendo verso l’alto abbiamo sistemi PLC e DCS (livello 2), sistemi SCADA, HMI (livello 3), sistemi CMM (livello 4) e sistemi logici IT (livello 5 e vertice della piramide, con funzioni di direzione).

Sebbene in ciascun livello l’automazione coinvolga funzioni di acquisizione, manipolazione e trasferimento di informazioni, il modello piramidale CIM segue un andamento prettamente verticale: dall’alto verso il basso vengono trasmessi i comandi, mentre dal basso verso l’alto le informazioni. In questo contesto la dimensione dei dati aumenta salendo di livello nella piramide, mentre la frequenza di trasmissione degli stessi è maggiore scendendo di livello.

Ovviamente, non esiste un unico modo di fare automazione industriale. Come abbiamo scritto in precedenza, l’automazione industriale che è possibile attuare oggi, in piena epoca digitale, è decisamente differente rispetto a quella di un paio di decenni fa. Le industrie che intraprendono un processo di questo tipo hanno oggi a disposizione diverse tipologie di automazione a seconda dei diversi gradi di adozione, della gamma di prodotti e del volume di produzione. Inoltre, le esigenze delle singole aziende possono essere profondamente differenti, in particolare in termini di flessibilità delle soluzioni di automatizzazione. Si suole così distinguere tra i seguenti sistemi.

1. Sistemi automatizzati fissi (rigidi): quando si è in presenza di grandi produzioni industriali con una varietà di prodotto molto limitata, la sequenza delle operazioni di produzione abilitate dall’automazione industriale è fissa e relativamente semplice da configurare.

2. Sistemi automatizzati programmabili: quando l’impresa industriale adotta a una produzione a lotti,  la sequenza di operazioni abilitata dall’automazione può essere modificata in modo da cambiare la configurazione finale del prodotto. In questo caso, però è necessario attendere la riconfigurazione dell’impianto di produzione.

3. Sistemi automatizzati flessibili: si tratta di una estensione dell’automazione programmabile e può essere affrontata quando i macchinari sono caratterizzati da un’alta configurabilità e flessibilità di impiego e le varietà di prodotto finale risultano abbastanza simili tra loro. In questo caso i sistemi automatizzati flessibili consentono di diversificare la produzione con flessibilità, senza cioè essere costretti ad aspettare i tempi morti di conversione dell’impianto.

4. Sistemi automatizzati integrati: presuppongono una automazione totale degli impianti di produzione industriale. Tutte le operazioni sono così interamente gestite dai computer in maniera centralizzata, tanto che gli stessi processi di controllo sono caratterizzati da un minimo coinvolgimento umano. È lo scenario tipico del modello CIM.

Le automazioni in ambito industriale – che riguardino processi produttivi o impianti – stanno modificando interi comparti. Nelle imprese energivore, ad esempio, interventi di automazione industriale possono ridurre i consumi energetici e, di conseguenza, l’impatto ambientale dell’azienda.

In ambienti considerati critici o laddove siano presenti rischi per la safety dei dipendenti, l’automazione garantisce il miglioramento della sicurezza dei processi e, di conseguenza, la riduzione delle morti sul lavoro.