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Tre principi della meccatronica per la digitalizzazione oleodinamica

09/04/2020 da HYDAC, pubblicato in Digitalizzazione dell'oleodinamica

Tre principi della meccatronica per la digitalizzazione oleodinamica

Posted by HYDAC on 09/04/2020

Il campo industriale si trova da alcuni anni a dover affrontare una doppia sfida: da un lato rispondere in tempi celeri ai bisogni individuali dei clienti e dall’altro preservare l’efficienza della produzione di massa con una forte attenzione ai costi di produzione.

Una sfida che ha trovato uno slancio favorevole grazie ad Industry 4.0 e allo sviluppo dei processi di digitalizzazione: l’impulso dato dall'elettrificazione dei sistemi si traduce nella realizzazione di soluzioni di produzione flessibili ed intelligenti, che permettono di gestire in modo agevole frequenti adattamenti della lavorazione.

Si invita alla lettura di "Uno sguardo all'oleodinamica: tra meccatronica e automazione industriale" per un approfondimento sulle tecnologie 4.0 legate all'automazione industriale.

L’innovazione è la leva sulla quale le aziende oggi devono puntare e focalizzare i propri investimenti, per ottenere risultati sia nel breve che nel lungo termine. L’incessante ricerca di incremento delle prestazioni macchina è il fattore critico di successo che spinge tutte le aziende, anche di componentistica, a innovare con continuità. 

L’obiettivo di aumentare la produttività orienta anche gli sforzi verso l’utilizzo di strumenti ad alte prestazioni e di tecnologia all’avanguardia: a tal proposito, per una panoramica completa sui fattori abilitanti tecnologici, si invita alla lettura di "Le applicazioni IIoT per gli impianti: dai Big Data all'Edge Computing". 

Negli ultimi anni si parla sempre più di meccatronica per automatizzare i sistemi di produzione, semplificando alcuni processi. Tale sviluppo sta dando una spinta all'innovazione anche nel settore oleodinamico.

Ma cosa significa esattamente meccatronica e quali sono i principi per la digitalizzazione dell'oleodinamica? Ne parliamo in questo articolo.  

 

Industria 4.0

 

Cosa significa meccatronica?

Integrare sinergicamente tutte le parti che costituiscono una macchina o un impianto automatico. A questo fa capo il concetto di meccatronica: creare processi di integrazione cyber-fisica con l’obiettivo di incremento delle funzionalità, di affidabilità e sicurezza dei sistemi, nonché della loro flessibilità e produttività.

L’acronimo "meccatronica" unisce gli ambiti della meccanica e dell’elettronica ed è un processo non di tipo additivo, basato sull’aggregazione delle diverse parti, ma è da intendersi invece come un terreno di confronto e integrazione dei due settori.

Nel settore industriale, l’approccio meccatronico ricopre un ruolo fondamentale in termini di di sostegno allo sviluppo: gli ingegneri e i progettisti si confrontano e interagiscono sviluppando soluzioni e applicazioni in grado di offrire il maggior beneficio in termini globali, e non semplicemente all’interno del loro perimetro di competenza.

L’approccio meccatronico allo sviluppo evidenzia due vantaggi immediati, quali:

  • riduzione del time-to-market: per poter essere competitivi sul mercato, i costruttori di macchine sono obbligati a mantenere una qualità elevata in tutte le fasi di sviluppo. La progettazione meccatronica integrata è utile per accorciare il time-to-market: a tal fine, le aziende che si occupano di macchine su misura hanno riadattato i loro processi per aumentare la flessibilità progettuale. Ciò permette un riuso delle tecnologie e un’adattabilità per applicazioni multiple.
  • Integrazione delle competenze tecniche e meccaniche: gli uffici tecnici e meccanici delle aziende, soprattutto in ambito di automazione, hanno necessità di costante aggiornamento tecnologico di competenze e conoscenze. Per ottimizzare questo processo di apprendimento, è necessario definire un nuovo assetto aziendale in cui progettisti meccanici ed elettrici lavorino in cooperazione e non in compartimenti stagni. Dal punto di vista operativo, invece, diventa efficace per l’azienda dotare il personale tecnico di strumenti tecnologici all’avanguardia che permettano di velocizzare la progettazione delle applicazioni e delle varianti. 

Le sfide della meccatronica: il supporto dell'oleodinamica

Ripercorrendo la definizione di meccatronica appena data, possiamo definire anche che i sistemi sviluppati con questo approccio sono costituiti fondamentalmente da una struttura di base meccanica, che genera un determinato comportamento, strutturale o di movimento, e da sensori, che rilevano informazioni sul sistema stesso o sull’ambiente circostante. 

Nell’ambito dell’automazione industriale, la meccatronica spazia dai sistemi di movimentazione dei prodotti alle stazioni di produzione, fino alla gestione integrata di sistemi sensorizzati.

Le sfide per l’oleodinamica digitale passano attraverso lo sviluppo di soluzioni caratterizzate da: integrazione intelligente, efficienza energetica e modularità.

 

1. Integrazione intelligente

Il punto di partenza dell’approccio meccatronico è quello dell’applicazione così da tener conto, in primo luogo, del tipo di attuazione che si vuole eseguire. Ad esempio, in questo senso l’innovazione ha portato HYDAC a sviluppare il concetto di integrazione intelligente con l’implementazione nella propria offerta di sensori smart: sensori intelligenti in grado di misurare temperatura, velocità, coppie trasmesse, carichi e vibrazioni, a seconda delle esigenze del progetto.

La gestione integrata dei dati meccatronici, che deriva dall'utilizzo dei sensori smart, è il risultato finale di un processo innovativo che porta a rivedere e ottimizzare i workflow interni all’impresa.  A tal proposito, agendo con queste integrazioni i principali vantaggi che ne derivano sono legati alla disponibilità in real time dei dati con un conseguente monitoraggio da remoto, che permette di estrapolare statistiche di produzione, eseguire manutenzioni predittive di altissima precisione e infine configurare gli stessi componenti meccanici.

 

2. Efficienza energetica

La sfida dell’efficienza energetica in ambito oleodinamico è stata raccolta da HYDAC con l’ottimizzazione dei processi, che è perseguibile attraverso il fluid care e l’interconnessione di sistemi che agevola il fluid power.

Il fluido idraulico rappresenta una delle principali cause di malfunzionamento dei sistemi: in termini di efficienza energetica, la risposta di HYDAC si traduce nel fornire sistemi in grado di monitorare costantemente lo stato del fluido idraulico (con gli specifici sensori) e così efficientare l'utilizzo del fluido idraulico. In poche parole, i dati raccolti tramite monitoraggio con sensori smart, oltre a informare l'operatore sullo stato del fluido, consentono di effettuare interventi di manutenzione mirati che riducono i fermo macchina, garantendo la business continuity.

Per una panoramica completa sul ruolo strategico dei sensori così impiegati si rimanda alla lettura di “Efficienza energetica e 4.0 negli impianti oleodinamici”. 

 

3. Il concetto di modularità

L’innovazione nel settore oleodinamico passa anche attraverso lo sviluppo di soluzioni caratterizzate da una maggiore intelligenza, in grado di gestire in modo integrato sistemi distribuiti.  In termini di progettazione, le linee guida che HYDAC ha cercato di seguire per l’innovazione della produzione sono state proprio quelle in capo alla logica modulare: prodotti in grado di integrare sempre più funzioni in modo da massimizzare la soddisfazione di chi lo utilizza in termini di affidabilità e riduzione dei costi.

Lo logica modulare è stata applicata in termini di azionamenti facilmente integrabili, scalabili e rispondenti alle richieste. L’applicazione di tale criterio è riscontrabile ad esempio nel KineSys, l’azionamento elettroidraulico a velocità variabile di HYDAC, in cui la logica di regolazione ad anello chiuso comporta l’elaborazione di una portata d’olio strettamente necessaria alle richieste operative d’impianto.

Le unità di filtrazione portatili Smart di HYDAC sono un valido supporto per contrastare il problema della contaminazione del fluido idraulico: inoltre, tale applicazione garantisce sia elevate performance di filtrazione, sia uno studio critico degli andamenti temporali delle grandezze relative allo stato del fluido.

 

In conclusione, raccogliere le tre sfide per la digitalizzazione dell'oleodinamica, dettate dalla meccatronica, per le imprese significa prevedere: l’utilizzo di meccaniche avanzate, con sistemi innovativi di sensoristica e attuazione. Ciò comporta il raggiungimento di prestazioni sempre più elevate, in grado di unire tempi macchina più stringenti alla accuratezza necessaria dettata dalle varie applicazioni, con un occhio di riguardo anche per l'efficienza energetica.

Inoltre, lo sviluppo meccatronico porta evidenti vantaggi in termini di tempi e costi di implementazione, che deve però essere supportato da un ambiente di progettazione completo, integrato e aperto per poter sfruttare le potenzialità di questo approccio. 

 

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