Grazie al software per la gestione del gemello digitale (digital twin) EcoStruxure Machine Expert Twin di Schneider Electric, Universal Pack ha realizzato un impianto capace di garantire grandi performance e di ottimizzare l’efficienza in produzione.
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Dal punto di vista dei costruttori di macchine e impianti, quello del packaging è un settore estremamente competitivo. Sono richiesti infatti produttività, economicità di esercizio, affidabilità, flessibilità operativa e tracciabilità. In ambito farmaceutico le cose si complicano ulteriormente a causa delle stringenti normative e del costo delle materie gestite.
Per questo è necessario che le linee adibite alla produzione di buste, fiale o blister abbiano caratteristiche di assoluta eccellenza. Per raggiungere simili risultati è indispensabile che i produttori di queste macchine possano contare su strumenti all’avanguardia.
Digital twin, un gemello digitale per l’industria
Simulare un processo è una attività che si esegue da molti anni. In principio in maniera più semplicistica, per poi evolversi grazie alla disponibilità di calcolatori più potenti e di modelli sempre più precisi.
Il digital twin (o gemello digitale) compie un ulteriore passo in avanti: innanzitutto il modello può essere solo digitale o rappresentare una “copia virtuale” di un componente o sistema reale. Nel primo caso, è utile quando si è ancora in fase di progettazione e sviluppo di un sistema complesso, mentre nel secondo è ideale per eseguire test, valutazioni, aggiornamenti o prove di qualsiasi tipo prima di apportarle sul componente fisico.
Naturalmente il modello in questione è più complesso di un semplice file CAD: include geometrie, cinematiche, caratteristiche dei materiali, elettronica e tutte le altre variabili necessarie per l’esecuzione di simulazioni avanzate. Può inoltre essere integrato in modelli più ampi (come un robot all’interno di una linea di assemblaggio) o utilizzato per altri test (come la silhouette di una vettura all’interno di una galleria del vento virtuale).
In ambito industriale, ad esempio, è ormai frequente l’utilizzo di un gemello digitale sia nella progettazione di macchine e impianti, sia successivamente nel suo aggiornamento e miglioramento grazie all’analisi dei dati raccolti dai sensori presenti.
La rivoluzione di EcoStruxure Machine Expert Twin
EcoStruxure Machine Expert Twin è la soluzione digital twin scalabile di Schneider Electric, utile per gestire l’intero ciclo di vita di una macchina. Questo software è pensato per generare modelli digitali in fase di pianificazione e progettazione di impianti di ogni tipo e dimensione. Grazie alle pratiche funzioni drag&drop, la creazione di sistemi complessi risulta semplificata.
EcoStruxure Machine Expert Twin digitalizza i differenti processi di costruzione delle macchine, inclusa la progettazione meccanica ed elettrica, permettendo così di testarle in un ambiente virtuale. In questo modo, EcoStruxure Machine Expert Twin agevola gli OEM nel migliorare i processi di progettazione e ridurre al minimo i tempi di installazione.
Può essere inoltre utilizzato per implementare soluzioni di realtà virtuale o realtà aumentata, utili ad esempio per eseguire in anticipo la formazione del personale e per semplificare la successiva manutenzione (anche a distanza).
In termini pratici, l’utilizzo di un software per la creazione e la gestione di un digital twin come EcoStruxure Machine Expert Twin consente di ottenere un sostanziale dimezzamento del time-to-market e una riduzione del 60% sul tempo di messa in opera della macchina, con un conseguente risparmio fino al 20% sui costi totali grazie alla possibilità di condurre test prima e durante la messa in opera.
Il caso applicativo di Universal Pack
Come si comporta un gemello digitale in condizioni operative reali?
Un esempio in tal senso è quello di Universal Pack, azienda italiana che progetta e costruisce macchine e linee per il confezionamento apprezzate in numerosi settori applicativi (alimentare, chimico e farmaceutico), nei quali vengono gestiti polveri, granuli e liquidi. Ogni impianto realizzato presenta caratteristiche uniche in termini di produttività, dimensioni, tipologia di materiali e confezioni.
Come la linea ad alte prestazioni per il settore farmaceutico sviluppata di recente, composta da cinque macchine e due robot per un totale di 50 assi controllati.
I principali componenti per l’automazione (sistema di controllo, robot, motori brushless ad alta efficienza, variatore di velocità e sistemi safety) sono di Schneider Electric, che ha fornito anche Machine Expert Twin.
Tramite il software di Schneider Electric, Universal Pack ha realizzato un gemello digitale basato su un modello 3D completo sul quale operare e interagire in tempo reale in tutte le fasi del ciclo di vita, dalla progettazione al post vendita.
La simulazione include tutte le dinamiche, le logiche e i movimenti degli assi e permette, quando si è ancora in fase di progettazione, di modificare la configurazione in base ai feedback ottenuti. Trattandosi di azioni svolte prima di iniziare la costruzione vera e propria dell’impianto, costi e tempistiche risultano decisamente ridotti.
Ma per Universal Pack il digital twin non è solo un software ideale per la progettazione e la stima di possibili varianti: è anche uno strumento per la formazione degli operatori del cliente finale, che potrà osservare in anticipo caratteristiche e modalità di funzionamento affinché risulti subito operativo una volta che la macchina sarà installata in azienda.
Efficienza energetica a 360 gradi
Un tema di grande attualità è quello dell’efficienza: con minori consumi energetici e meno scarti è possibile recuperare una interessante marginalità e avere un inferiore impatto ambientale.
Sono molte le strategie messo in atto da Universal Pack per ottenere il miglior risultato possibile. Innanzitutto, è prevista la possibilità di utilizzare film laminati riciclati e riciclabili. Inoltre, questa macchina consente di stampare il film in tempo reale a partire da una bobina bianca: quando i lotti sono numericamente contenuti, infatti, la gestione di bobine prestampate può risultare complesso e antieconomico, mentre la stampa in tempo reale rende indipendenti dal tipo di prodotto e relativa grafica.
Come plus aggiuntivo, l’attività di stampa non influisce sulla velocità di lavorazione dell’impianto. Per la riduzione degli sprechi, invece, interviene il secondo robot presente sulla linea.
Il sistema di verifica del peso del prodotto dosato identifica infatti eventuali anomalie in ciascuna fila di bustine. Nelle macchine tradizionali, in caso di errore viene scartata l’intera fila (in genere composta da 10 bustine) per evitare ammanchi nel successivo inscatolamento. Universal Pack ha invece predisposto il robot affinché possa ripristinare l’eventuale bustina errata con un’altra presa da un apposito buffer, recuperando così l’intera fila.
Particolare attenzione è stata posta, infine, ai consumi complessivi. Per questo vengono utilizzati motori brushless, capaci di ridurre del 50% l’energia richiesta per il loro funzionamento rispetto ad altre soluzioni.
A tal proposito, Schneider Electric ha coniato l’etichetta Green Premium per identificare i propri componenti e prodotti a basso impatto e alta efficienza, dotati delle opportune certificazioni e delle istruzioni per il corretto smaltimento a fine vita.
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