Vista dall'alto della fabbrica di elettronica Siemens di Amberg, che mostra il suo ambiente di produzione digitale avanzato.

Digital transformation: dare l'esempio

Con la sua strategia Digital Enterprise, Siemens sta guidando la trasformazione digitale industriale per i clienti e internamente. Alla Siemens Electronics Works Amberg, una produttività ottimizzata, tempi di ciclo rapidi e una forte sicurezza sono già una realtà, grazie a soluzioni Digital Enterprise.

Dati i 350 cambi di produzione al giorno, un portafoglio contenente circa 1.200 prodotti diversi e 17 milioni di componenti Simatic prodotti all'anno, è necessario valutare e utilizzare circa 50 milioni di dati di processo e prodotto per l'ottimizzazione affinché la produzione presso la Siemens Electronics Works Amberg (EWA) funzioni senza intoppi. Inoltre, tecnologie rivoluzionarie come l'intelligenza artificiale (AI), l'Industrial Edge computing e soluzione cloud stanno già consentendo sequenze di produzione altamente flessibili ed estremamente efficienti e affidabili.

Industrial Edge computing e intelligenza artificiale per una maggiore produttività

«Con l'Edge Computing, i dati possono essere elaborati immediatamente nel luogo in cui vengono generati, direttamente nell'impianto o nella macchina», afferma il dott. Jochen Bönig, responsabile della digitalizzazione strategica di Siemens Amberg. Questo è ciò che sta facendo EWA, ad esempio, sulla linea di produzione in cui vengono prodotti i PCB per i componenti dell'I/O distribuito. Ma anche qui, la produzione non è sufficientemente ottimizzata e non è né colpa della disponibilità degli impianti né della qualità del processo. Il collo di bottiglia è alla fine della produzione di PCB, nella sezione di ispezione automatica a raggi-X. I circuiti stampati delle dimensioni di un'unghia ospitano connettori BUS relativi alla funzione con vari pin di collegamento. In un test non integrato, i giunti saldati di questi perni di collegamento vengono sottoposti a raggi X e ne viene verificato il corretto funzionamento. Si dovrebbe acquistare un'altra macchina a raggi X per circa 500.000€? (Clicca qui per leggere un articolo di un esperto sull'argomento nel blog di Siemens.) L'alternativa è l'intelligenza artificiale. I dati dei sensori vengono trasferiti su un cloud tramite l'ambiente TIA (Totally Integrated Automation), costituito da un controller e un dispositivo Edge. Gli esperti addestrano un algoritmo basato sull'intelligenza artificiale e sui parametri di processo. L'algoritmo apprende come si comportano i dati di processo che riflettono la qualità dei giunti saldati e controlla un modello che viene eseguito su un'applicazione Edge presso l'impianto. «Il modello prevede se i giunti saldati sul PCB sono privi di difetti: in altre parole, se è necessario o meno un test di fine linea. Grazie all'analisi a circuito chiuso, questi dati possono essere immediatamente presi in considerazione nella produzione», spiega Bönig.

PCB production in an AI controlled model.

Il sistema di allerta precoce previene spiacevoli sorprese

L'analisi a circuito chiuso e la tecnologia Industrial Edge vengono utilizzate anche nella fresatura. Il mandrino di fresatura per spannellare i PCB per Prodotti Simatic non funzionava sempre correttamente a causa della polvere di fresatura, ma inizialmente la causa non era chiara. Come per l'ispezione automatica a raggi-X, gli esperti Siemens si sono affidati a una combinazione di Edge computing e intelligenza artificiale per la manutenzione predittiva. Il team ha isolato due parametri chiaramente correlati ai tempi di fermo non programmati: la velocità di rotazione del mandrino di fresatura e la corrente elettrica richiesta dall'azionamento. Questi dati sono stati inseriti in un dispositivo Edge in cui un algoritmo preaddestrato ha identificato le interrelazioni tra anomalie nei dati di processo e tempi di inattività e li ha reinseriti in produzione. L'app Performance Insight rende i risultati disponibili agli utenti in Insights Hub (precedentemente MindSphere). Gli operatori dell'impianto sono ora informati della situazione da 12 a 36 ore prima di un potenziale guasto del sistema e possono rispondere di conseguenza. Ma i dati e le anomalie non vengono semplicemente archiviati in MindSphere. L'algoritmo deve essere addestrato meglio in modo da poter fornire risultati sempre più precisi. «È esattamente ciò che accade in MindSphere. L'ambiente di digitalizzazione coerente e end-to-end di EWA garantisce la necessaria interazione perfetta tra automazione, Industrial Edge e cloud computing», spiega Florian Meierhofer, esperto di IoT presso EWA.

Gemelli digitali e dimostrazione del concetto (PoC)

Il gemello digitale è responsabile del fatto che i componenti del controller Simatic vengono ora prodotti entro un tempo di ciclo target di otto secondi. La simulazione iniziale prometteva un tempo di ciclo di undici secondi. Ha anche rivelato che il tempo di ciclo di undici secondi era attribuibile principalmente ai moduli macchina pianificati per la linea ma che non funzionavano in modo ottimale nella produzione effettiva. Gli esperti Siemens hanno sostituito questi moduli con componenti più appropriati nel gemello digitale della produzione. Nella successiva simulazione, il tempo di ciclo previsto è stato raggiunto senza interruzioni, confermando così la dimostrazione del concetto.

Alla Siemens Electronics Works Amberg, le soluzioni hardware e software, la comunicazione industriale, la sicurezza informatica e i servizi sono coordinati in modo ottimale. Le sequenze di produzione sono fluide, grazie a un'integrazione orizzontale e verticale coerente e end-to-end. Ciò rende EWA un ottimo esempio di Siemens Digital Enterprise che continuerà a guidare costantemente la strada verso la futura trasformazione digitale.

Siemens Electronics Works Amberg (EWA)

La Siemens Electronics Works Amberg (EWA) è stata fondata nel 1989 e produce prodotti che includono controllori logici programmabili (PLC) Simatic. Ogni anno, la fabbrica produce circa 17 milioni di prodotti Simatic, il che significa che un prodotto viene spedito ogni secondo. Qui vengono prodotte oltre 1.000 varianti di prodotto. Sono utilizzati per controllare impianti e macchinari e automatizzare gli impianti di produzione, risparmiando tempi e costi e migliorando la qualità del prodotto. I processi di produzione della stessa Amberg sono controllati anche da circa 2.800 componenti Simatic. La produzione funziona in gran parte automatizzata, con il 75 percento della catena del valore gestita indipendentemente da macchine e robot. In un periodo di 24 ore, i prodotti sono pronti per la spedizione a circa 60.000 clienti in tutto il mondo. EWA produce secondo uno standard di qualità del 99,9990 percento. Come risultato di una qualità del lavoro sostenibile e di una completa integrazione dei dati, questo risultato stabilisce un punto di riferimento per la produzione industriale.

Siemens Electronics Works Amberg facility.