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Dall’Industrial IOT alle Analytics di produzione

Raccogliere i dati di produzione e ottenere i KPI necessari a migliorare l’efficienza produttiva

Highlights ★

Settore: Compostaggio industriale

Obiettivo:

  • Raccogliere ed analizzare i dati dagli impianti di produzione per ottenere KPI e indici utili al miglioramento dell’efficienza produttiva e della qualità del prodotto
  • Integrare i sistemi di controllo con gli applicativi di Business Intelligence presenti su cloud per avere i dati in Real time disponibili anche da remoto

Tecnologie:

  • PLC: Schneider
  • Piattaforma IIOT: Ignition
  • Database: MYSQL
  • Business Intelligence: PowerBI
  • Cloud: Azure
  • Protocollo di comunicazione: MQTT

Fasi del progetto:

  • Analisi della configurazione attuale dell’impianto
  • Individuazione della piattaforma IIOT/SCADA
  • Configurazione della piattaforma IIOT/SCADA per l’acquisizione dei dati da n.5 Plc Schneider
  • Acquisizione dei parametri di processo e dei dati di produzione utili al calcolo dei KPI
  • Memorizzazione dei dati su Cloud Azure mediante protocollo MQTT
  • Elaborazione dei dati con applicativo di Business Intelligence per fornire gli indici e le metriche utili alla produzione

Vantaggi:

  • Accesso in real time e da remoto dei dati di produzione
  • Integrazione tra sistemi di produzione e sistemi IT
  • Decisioni mirate basate su KPI
  • Monitoraggio continuo dello stato delle macchine

Le analytics applicate alla produzione

Disporre di un repertorio di dati ampio e delle relative funzionalità analitiche, permette di rispondere in modo documentato e affidabile ad alcune delle più comuni domande che possono sorgere in produzione, per esempio: come migliorare la qualità? Come migliorare la produttività? Come ridurre i costi? Come ridurre il tempo medio del ciclo produttivo? O ancora, gli impianti lavorano al massimo della loro efficienza?

Verso l’impresa 4.0

Un nostro cliente tra i più innovativi nel settore del compostaggio industriale, con la quale efficienza e progresso tecnologico si sposano con sostenibilità e responsabilità sociale, si è posto l’obiettivo di trasformare la propria strategia e modello, in un business “data driven”.

Come? Digitalizzando il proprio processo produttivo e introducendo il calcolo e l’analisi degli indici relativi alle performance, con il fine di fornire indicazioni concrete sull’efficienza del processo, monitorare fermate, guasti, perdite di velocità e di produzione, gestire gli scarti e la qualità.

Costi, qualità e continua innovazione di prodotto caratterizzano la competitività nel settore

Costo, qualità e miglioramento continuo rimangono gli elementi chiave su cui i responsabili aziendali si devono quotidianamente confrontare.

La filiera richiede alti livelli di qualità, pertanto, uno degli obiettivi della digitalizzazione è il controllo dell’intero processo, tradotto in una forte integrazione dal punto di vista dell’assetto produttivo.

L’azienda cliente, prima del nostro intervento, disponeva di un set parziale di datinon in tempo reale e raccolto con interventi manuali. Inoltre, non vi era la storicizzazione e l’analisi delle informazioni.

Il modus operandi tradizionale, infatti, prevedeva che i dati venissero scritti a mano su fogli cartacei e non si disponeva delle informazioni dalle quali poter monitorare lo stato delle singole macchine e delle linee produttive, i dati di processo, le performance di produzione.

La raccolta e la gestione dei dati svolta manualmente dall’operatore tramite sistemi cartacei presentava una serie di problematiche:

  • mancanza di una visione in real time delle informazioni
  • alta possibilità di errori
  • inefficienza operativa
  • impiego continuo di personale destinato a trascrivere tali dati
  • ritardo nel processo decisionale dei manager

Inoltre, in questo modo, i dati raccolti erano spesso inutilizzati e non venivano trasformati in informazioni preziose per coloro che hanno il potere di prendere decisioni.

Introduzioni dei più evoluti modelli di Analytics

L’intervento ha coinvolto i cinque impianti che si occupano dell’intero flusso di trasformazione: dalla materia prima, al prodotto finito.

I dati raccolti dagli impianti sono stati trasformati in informazioni ad alto valore aggiunto tramite il calcolo di KPI eseguito da un potente software di Business Intelligence presente su Cloud, con la funzione di identificare i punti deboli della produzione e le cause di inefficienza in maniera tempestiva.

In particolare, l’OEE e l’OA sono state scelte come metriche utilizzate per misurare l’efficienza degli impianti e sono state correlate da uno strumento in grado di identificare e analizzare le fermate per poter dare una visione più completa del processo produttivo.

Conoscere in dettaglio le principali cause di fermo e le eventuali anomalie intervenute durante il processo permette di effettuare un’analisi sulle situazioni di fermo più ricorrenti e, quindi, di porre in essere le azioni necessarie per recuperare quote di capacità produttiva che migliorano i tempi di risposta al mercato.

Le fasi del progetto

Le attività finalizzate all’implementazione del progetto, sono state:

  • Analisi della configurazione attuale dell’impianto e dell’architettura di rete
  • Individuazione della piattaforma IIOT
  • Configurazione della piattaforma IIOT per interconnettere e acquisire i dati da n.5 Plc Schneider
  • Acquisizione dei parametri di processo e dei dati di produzione utili al calcolo dei KPI
  • Memorizzazione dei dati su Cloud Azure mediante protocollo MQTT
  • Elaborazione dei dati con applicativo di Business Intelligence per fornire gli indici e le metriche utili alla produzione

Di seguito, indichiamo i dati raccolti e le relative analytics che il cliente ha ottenuto e che è in grado di visualizzare in tempo reale on site e da remoto:

Raccolta dei dati di produzione

Quantità prodotte su intervalli di tempo

Tempi di start-up

Tempi di cambio

Tempi di downtime

Velocità operativa macchina

Parametri di processo: temperatura, pressione, velocità

Prodotti scartati

Produttività operatore

Industrial Analytics

Throughput

Capacità obiettivo

Tempo ciclo

OEE

OA

TEEP

Performance team

Percentuale di Scarti

Percentuale Rilavorazioni

Percentuale di manutenzione pianificata

MTTR, Mean Time To Repair

MTTF, Mean Time To Failure

Visualizzazione in Real Time

Trend della produzione

Trend performance squadra

Trend portata

Cause fermi

Esigenza di comunicazione e connessione

Sono state utilizzate tecnologie caratterizzate da un’architettura aperta, scalabile, web based e dalle prestazioni affidabili per la raccolta e l’analisi dei dati utili al calcolo dell’ OEE e TEEP.

L’accesso ai dati on-the-go e i protocolli rest e MQTT rendono disponibili incredibili potenzialità IIOT native.

Mettere in relazione prodotti e ambienti diversi

Il primo step operativo del progetto ha previsto la creazione di un’interconnessione intelligente degli impianti relativi al processo produttivo tramite una piattaforma di ultima generazione SCADA/Industrial IOT, che funge da Gateway abilitando la comunicazione Machine to machine e l’interconnessione tra macchine e  i sistemi informativi presenti su Cloud.

I dati rilevati da macchine e sensori sono raccolti e, successivamente, mediante opportuni driver di comunicazione, sono inviati sul Cloud Azure di Microsoft.

La piattaforma è stata implementato su 2 livelli: da un lato si occupa della supervisione dei macchinari con funzionalità SCADA puro, il quale, tramite protocollo MODBUS TCP, raccoglie i dati dai 5 PLC.

Mentre, dall’altro, interagisce con i sistemi informativi presenti sul Cloud Azure grazie ad un modulo dedicato che abilita la comunicazione con il Cloud.

Sul Cloud vi è il modulo IOT HUB su cui i dati confluiscono e sono resi disponibili alle applicazioni destinate alla Business Intelligence. In questo caso, è stato scelta Power BI, potente strumento di analisi in grado di elaborare i dati ricevuti e offrire report e dashboard dettagliate sui dati di produzione.

Inoltre, i dati raccolti vengono archiviati e storicizzati all’interno di un Database SQL, per permettere agli utenti di analizzarli e confrontarli nel tempo.

Un netto miglioramento delle performance operative

Un fattore di forte impatto a seguito della realizzazione del progetto di Digital transformation finalizzato all’analisi dei dati, è la propensione del management ad ancorare, finalmente, le proprie decisioni su dati oggettivi resi disponibili da sistemi di misurazione della performance operative.

La conoscenza in tempo reale dei dati di produzione e dei parametri di processo, permette ad operatori e manager di ottenere informazioni più precise e puntuali sulla produzione, innalzando gli standard di qualità e tracciabilità di almeno il 30%.

Essendo calcolati in tempo reale i KPI e l’indicatore di efficienza complessiva, i manager ricevono nell’ immediato informazioni sull’andamento degli impianti tramite Dashboard e sinottici, avendo a disposizione anche tutti i dati relativi alle causali di fermo della linea (guasti, perdite di produzione, etc).  Inoltre, lo storico dei dati di processo diventerà un asset importante anche ai fini di analisi strategiche di business.

Attraverso il monitoraggio in tempo reale della produzione e delle performance, si prevede di riuscire a migliorare l’OEE degli impianti dal 50 al 80% a sei mesi dall’implementazione del progetto.

Il rinnovamento tecnologico avrà un impatto positivo anche sul lavoro degli operatori, in termini di efficienza, sicurezza e produttività. L’uso della carta, il tempo dedicato alla trascrizione manuale dei parametri e l’errore umano sono drasticamente ridotti.

Con la digitalizzazione dei processi produttivi è tutto disponibile e gestibile in formato digitale e operatori e manager possono interagire anche da remoto, avendo la possibilità di accedere ai vari dispositivi anche a distanza, in modo da poter rilevare dati sul funzionamento o introdurre correttivi per l’ottimizzazione della produzione.

Risultati ottenuti

Accesso in real time dei dati della produzione
Integrazione tra i sistemi produttivi e i sistemi IT
Decisioni strategiche e mirate
Monitoraggio continuo dello stato degli impianti

Risultati ottenuti

Accesso in real time dei dati della produzione

Integrazione tra i sistemi produttivi e i sistemi IT

Decisioni strategiche e mirate

Monitoraggio continuo dello stato degli impianti

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Se vuoi saperne di più sulle nostre soluzioni di raccolta dati per ridurre le microfermate ed aumentare l’efficienza produttiva, contattaci. I nostri tecnici sono a vostra disposizione per ascoltare le vostre esigenze e studiare soluzioni ritagliate su misura alle vostre necessità.

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