L’edge computing è attualmente applicato sia dai produttori di eventi discreti che dagli impianti di produzione continua per catturare i dati in officina e altre attività di elaborazione dati. L'adozione dell’edge industriale ha anche accelerato l'integrazione dei modelli di business di Industrie 4.0, che portano i propri benefici. Questi vantaggi includono, tra gli altri, l'ottimizzazione delle macchine e l'aumento della produttività. Per comprendere meglio i vantaggi dell'adozione di soluzioni edge industriali, i casi di studio pratici dipingono immagini accurate a cui i produttori possono fare riferimento.
Questo articolo discuterà:
- Come i produttori utilizzano l'edge computing industriale
- Evidenziare le applicazioni edge industriali attraverso casi di studio
- Vantaggi dell'adozione dell’edge industriale grazie a casi di studio pratici
Adottare l’edge industriale nella produzione
L'adozione dell’edge computing inizia con la definizione o la determinazione di un caso applicativo che porta alla formazione di una strategia di utilizzo. Il caso applicativo potrebbe essere semplice come l'acquisizione dei dati della macchina per saperne di più sull'utilizzo della macchina o complesso come il controllo di sistemi automatizzati all'interno dell'officina.
Una volta determinato un caso applicativo, è necessaria una strategia per l'implementazione di hardware edge industriale o dispositivi IoT per gestire il compito. I seguenti passi possono essere utilizzati nella creazione di un ambiente edge industriale per la raccolta dei dati:
- Determinazione e scelta dell’hardware edge industriale da utilizzare in officina
- Scelta tra una piattaforma cloud industriale o IoT per supportare i dispositivi edge
- Selezione delle applicazioni edge per l'elaborazione dei dati edge
- Collegamento dei sistemi di officina all'hardware edge o integrazione dell'hardware nelle operazioni e nei sistemi IT esistenti
- Sviluppare una pipeline di elaborazione che combini applicazioni edge e cloud computing
Grazie a questi articoli e concetti, l'impianto avvicina il processamento della latenza alle attrezzature dell'officina. Inoltre, stabilisce una relazione simbiotica tra l’edge industriale e un centro dati esterno, che in questo caso è il cloud.
Casi d'uso delle applicazioni edge industriali
I diversi modi in cui l’edge industriale può essere applicato richiedono molteplici casi pratici per spiegare con precisione l'importanza dell’edge computing. In questo caso, saranno forniti tre casi di studio che ne evidenziano l'applicazione per migliorare l'efficienza complessiva delle apparecchiature, consentire la manutenzione predittiva e aumentare la produttività.
BC Machining migliora l'utilizzo della macchina con l’edge industriale
BC Machining è un produttore a contratto che produce parti di metallo lavorate per il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti e per l'industria automobilistica. L'impresa si è avvalsa di 12 macchine a controllo numerico (CNC) per produrre componenti in metallo. Sebbene queste macchine siano digitalizzate, la BC Machining ha avuto difficoltà con le macchine di tracciamento. Ciò ha influito sulla sua produttività e sulla sua capacità di soddisfare costantemente gli ordini.
Per ottimizzare l'uso delle macchine, l'azienda si è rivolta all’edge industriale. Nel giro di una settimana, i dispositivi edge stavano raccogliendo dati dalle macchine. Le interfacce uomo-macchina per gli operatori per registrare le ore e i motivi delle assenze sono state collegate alle attrezzature dell'officina. Una smart TV e le chiavette Google Chrome sono servite anche come dispositivi IoT per trasmettere i dati delle prestazioni delle macchine agli operatori in officina.
I dispositivi edge sono stati anche collegati a una piattaforma edge industriale per analizzare i dati attuali delle macchine rispetto a un benchmark ottimale o a dati storici. Nel giro di un mese, BC Machining è stata in grado di monitorare l'utilizzo della macchina giorno per giorno, oltre a comprendere le cause del sottoutilizzo. Alla fine di 3 mesi, l'impresa ha registrato i seguenti benefici:
- Un aumento del 10% nei suoi calcoli dell'OEE
- Una comprensione più consapevole della sua macchina e della sua capacità produttiva
- Collaborazione rafforzata tra gli operatori che lavorano in officina
- Una spesa di circa 2000 dollari per allestire il suo ambiente edge industriale a fronte di un aumento della produttività del 10%
Sviluppo di una strategia di manutenzione predittiva
Un produttore a contratto che produceva pezzi lavorati per diversi settori industriali si è avvalso di 10 torni e macchine CNC per elaborare gli ordini ricevuti. I torni facevano uso di punte per utensili che foravano e modellavano continuamente il metallo per ottenere il pezzo finito.
Le vibrazioni costanti e la forza impiegata dalla macchina del tornio causavano l'usura di aree come la paletta. Ciò ha portato anche a sostituzioni irregolari di parti come la vite di piombo che, a loro volta, hanno causato fermi macchina non pianificati e rallentato la produzione. Per affrontare queste sfide, il produttore ha integrato l'uso di hardware edge industriale per tracciare le funzioni e lo stato di salute dei suoi torni. In questo caso, alla macchina sono stati applicati dei sensori che ne monitoravano le vibrazioni e la velocità di lavoro. Alle macchine sono stati collegati anche dispositivi smart per visualizzare i dati raccolti dai sensori e collegare l'intera operazione ad una piattaforma cloud industriale.
Con i dati raccolti e i dati di riferimento, il produttore è stato in grado di notare le attività o i progetti ad alta intensità di risorse che hanno dato un compito alle apparecchiature, oltre che, meno attività di tasking. La capacità di tracciare l'effetto dei progetti sui componenti della macchina ha garantito che il produttore fosse in grado di approssimare le durate di lavoro disponibili per le singole macchine prima che le loro parti si guastassero. Così, con la conoscenza ottenuta dall'applicazione dell’edge industriale, il costruttore ha ottenuto i seguenti benefici:
- Dati della macchina che hanno permesso l'ottimizzazione dell'uso della macchina
- I dati della macchina hanno fornito le basi per lo sviluppo di una strategia di manutenzione predittiva
- Drastica riduzione dei tempi di fermo macchina non pianificati, che ha ottimizzato la produttività
Eliminazione dei tempi di inattività con l'edge computing industriale
Wiscon Products, un'azienda produttrice di componenti che utilizza macchine di precisione CNC avanzate per la produzione di pezzi, ha faticato a scoprire le cause principali dei suoi tempi di inattività e a comprendere i suoi tempi di ciclo. Per raggiungere questo obiettivo, aveva bisogno di acquisire dati accurati dalle attività in officina e credeva che l'impiego di dispositivi edge sarebbe stato d'aiuto.
Wiscon Products ha implementato sensori e dispositivi smart per monitorare i mandrini delle macchine e la loro velocità durante le operazioni, oltre a monitorare i periodi di fermo macchina pianificati o non pianificati. I dispositivi edge sono stati inoltre collegati ad una piattaforma IIoT che ha fornito un'analisi di riferimento per il confronto delle prestazioni della macchina. Grazie ai dati raccolti, l'azienda è stata in grado di restringere le cause dei tempi di inattività e di determinare il motivo per cui alcuni cicli di produzione non sono stati misurati in modo da poter effettuare un confronto con i dati di produzione.
La piattaforma IoT ha fornito i dati di riferimento utilizzando i dati storici di processi simili e i dispositivi edge hanno fornito avvisi di notifica ogni volta che una macchina era in ritardo. Questi avvisi garantivano il rispetto dei tempi di ciclo e il funzionamento ottimale delle macchine durante la maggior parte dei cicli di produzione. In questo caso, i vantaggi dell’edge industriale erano:
- La fornitura di un mezzo per automatizzare il tracciamento continuo e la segnalazione delle funzioni della macchina
- La capacità di tracciare i tempi di fermo macchina durante i cicli di produzione e di individuarne la causa
- Visibilità nei cicli di produzione per ottimizzare la produzione
Conclusione
Le applicazioni di soluzioni edge industriali consentono alle imprese manifatturiere di adottare i concetti di Industrie 4.0 nei cicli di produzione. Con i dispositivi edge e una combinazione di edge industriale e cloud, l'acquisizione dei dati dalle parti più profonde di un impianto diventa possibile. I dati raccolti vengono quindi utilizzati per prevedere la manutenzione, migliorare la produzione, ottimizzare l'utilizzo delle apparecchiature e sviluppare strategie di sicurezza informatica in ambienti industriali. Questo è il motivo per cui è previsto che oltre il 50% delle imprese adotterà l’edge industriale entro il 2021.
