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Ostfildern, 01 ott 2015

Digitalizzazione, internazionalizzazione e il ruolo dell'uomo sono al centro dell'attenzione - Il futuro dell'automazione è sicuro

La sicurezza viene sempre data per scontata e viene notata solo quando manca: la sicurezza ha il compito di proteggere le persone, le macchine e l'ambiente. In passato, sicurezza e automazione erano considerati due sistemi separati con obiettivi parzialmente contrastanti. La realtà dimostra che la valutazione comune delle funzioni di sicurezza e della tecnica di automazione fornisce una situazione di partenza nettamente migliore. Questo consente di vincere più facilmente le sfide dell'automazione.

La società industriale moderna è contraddistinta da standard di vita in continua crescita, da un'offerta di prodotti sempre più ampia e da una personalizzazione dei prodotti con conseguente aumento delle versioni disponibili e diminuzione della durata del ciclo di vita dei prodotti. Questi sviluppi pongono l'industria manifatturiera di fronte a nuove sfide: la realizzazione dei prodotti deve avvenire con maggior flessibilità, rapidità, efficienza e nel rispetto delle risorse.  

L'automazione ha il compito di semplificare la vita quotidiana delle persone, di sostenerle nell'ambito personale e industriale ed aiutarle a gestire la complessità dei processi che le circondano. L'automazione alimenta sempre più il ritmo della società industriale moderna. Affidabilità ed efficienza della produzione industriale sono collegate in modo inscindibile con l'automazione, che rappresenta il presupposto tecnico per la produzione di massa. Gli sforzi in ambito produttivo sono soggetti alla legge del "triangolo magico" con gli obiettivi di costi, tempi e qualità.

Per un'ottimizzazione di successo del triangolo magico risulterà decisivo il coinvolgimento delle seguenti tre tendenze nell'automazione: In primo luogo la digitalizzazione, per rendere la produzione e la tecnica più flessibile ed efficace, in secondo luogo l'internazionalizzazione per coprire il fabbisogno internazionale e poter produrre a livello mondiale ed in terzo luogo, il ruolo rivalutato del fattore uomo all'interno dell'azienda.
Nell'impostazione di queste tendenze l'argomento sicurezza riveste un ruolo significativo. Se gli aspetti legati alla sicurezza vengono trascurati o considerati solo in un secondo momento, l'implementazione pratica diventa più difficile se non addirittura impossibile.

La sicurezza non è un concetto ovvio
Nel 1787, con il primo telaio utilizzato da Edmond Cartwright, ebbe inizio la rivoluzione industriale grazie alla meccanizzazione. La motivazione principale consisteva nell'aumento di produttività; la sicurezza dei lavoratori non veniva nemmeno presa in considerazione. Oggi invece, l'efficienza del processo produttivo e la sicurezza dei dipendenti sono considerati aspetti di pari importanza.


Qualsiasi considerazione della sicurezza nell'automazione si fonda sulla regola di base, secondo cui il diritto all'incolumità fisica rappresenta un diritto fondamentale. Inoltre, almeno nell'area di validità della Direttiva Macchine Europea, il requisito legato alla sicurezza del ciclo di vita di una macchina è diventato un vincolo a norma di legge. Ciononostante, in molti paesi macchine e condizioni lavorative sicure non rappresentano ancora un concetto ovvio. Anche in Germania e in Europa l'automazione sicura, così come la consociamo noi, è una disciplina piuttosto recente.

Fino alla fine degli anni 80' la sicurezza consisteva solo nella precisa separazione meccanica degli spazi di lavoro tra persone e macchine. Nel 1987, quindi 200 anni dopo l'invenzione del telaio, Pilz lanciò sul mercato PNOZ, il primo modulo di sicurezza per l'arresto sicuro delle macchine in caso di pericolo. Solo dal 1995, anno in cui Pilz presentò sul mercato PSS 3000, il primo sistema di sicurezza liberamente programmabile, fu possibile impiegare sistemi di comando e controllo elettronici nella tecnica di sicurezza. Le leggi e le norme europee vigenti fino a quel momento, vietavano l'impiego di un sistema di comando e controllo puramente elettronico nella tecnica di sicurezza. Solo complesse trattative con i ministeri federali nazionali tedeschi per l'economia, il lavoro e il sistema sociale, così come con i comitati europei competenti di Bruxelles, permisero di modificare i requisiti normativi. Oggi, le funzioni basate sul software per la tecnica di sicurezza rappresentano la normalità e lo stato della tecnica riconosciuto.

Digitalizzazione: il collegamento in rete come parametro di produttività
L'utilizzo di tecnologie Internet rappresenta un concetto ovvio nella vita quotidiana. Le persone fanno shopping in Internet, eseguono transazioni bancarie e pratiche burocratiche online e caricano le foto nei cloud. La disponibilità dei dati richiesti in formato digitale rappresenta il prerequisito per tutte queste attività. La quarta rivoluzione industriale o "l'internet delle cose" sarà il prossimo passo. In Germania, con Industrie 4.0 abbiamo assegnato un nome importante all'utilizzo comune delle tecnologie Internet in ambito produttivo. L'obiettivo consiste nella realizzazione della fabbrica intelligente (Smart Factory), in grado di adattarsi facilmente a cicli flessibili, condizioni produttive variabili e lotti di produzione personalizzati.

Si può solo intuire quali conseguenze ci saranno, se in futuro ogni dispositivo, macchina, parte di impianto, prodotto e ogni fabbrica saranno collegati in rete e se tutti i dati richiesti saranno sempre disponibili in tempo reale dove servono. Secondo uno studio VDI, il 40% della crescita economica tedesca è dovuta alla digitalizzazione. I dati digitali e il relativo scambio efficiente definiranno in futuro il processo produttivo, rappresentando il vero valore nella catena del processo. Non solo il livello di collegamento in rete cresce, ma diventa perfino un parametro del progresso in termini di produttività.

A livello tecnico, la difficoltà non consiste nella digitalizzazione e nel collegamento in rete in ambito industriale. Tuttavia, la gestione della complessità degli impianti collegati in rete pone l'uomo di fronte a sfide speciali. Maggiore è la complessità delle situazioni, più elevato è il rischio di commettere errori. In futuro, uno dei difficili compiti delle soluzioni di automazione moderne consisterà nel rendere "user friendly" le complesse macchine e linee distribuite e collegate in rete.

Con i tool software, come ad esempio gli editor adatti sia alle funzioni di automazione che di sicurezza, Pilz offre il supporto necessario in questo ambito. Questi strumenti guidano l'operatore e monitorano in modo costante le sue funzioni, evitando eventuali malfunzionamenti. Il risultato è rappresentato da un'unica soluzione per le funzioni di automazione e sicurezza: funzioni unite a livello fisico ma prive di interferenze logiche e chiaramente separate tra loro.

Nel momento in cui tutti i componenti comunicano tra loro in modo decentralizzato, aumenta il fabbisogno di comunicazione sicura. Ciò riguarda sia gli aspetti di "Safety" (sicurezza delle macchine), che quelli di "Security" (sicurezza operativa). Oltre ai requisiti già esistenti si aggiungono alcuni nuovi obiettivi in termini di sicurezza, come ad esempio la sicurezza dei dati produttivi, la protezione del prodotto, la sicurezza contro la contraffazione, la protezione del know-how, la protezione dagli accessi e integrità. Pilz conosce bene le esigenze a livello di sicurezza dei costruttori di macchine, delle aziende addette all'automazione, ed anche le esigenze dei clienti finali. Quest'ultimi e le relative esigenze devono essere sempre tenuti in considerazione. La sfida maggiore consiste però nello standardizzare le esigenze dei mondi dell'automazione e dell'Information Technology (IT) e realizzare soluzioni funzionali ed efficaci. In futuro, entrambi gli aspetti della sicurezza saranno strettamente collegati tra loro: "Safety" e "Security" non sono contemplabili separatamente uno dall'altro.

Internazionalità: l'automazione supera i confini
L'elevato livello di maturità della tecnologia di comunicazione e informazione promuove anche l'utilizzo della tecnica di automazione industriale a livello mondiale.
Da un lato, le aziende locali implementano l'automazione nel processo produttivo per aumentare la loro efficienza. Più elevato è il grado di automazione dei processi produttivi e più elevate sono le necessità a livello di personalizzazione per le esigenze della fabbrica.
Dall'altro lato, per la produzione le aziende internazionali utilizzano processi produttivi standardizzati e identici in tutto il mondo. L'obiettivo consiste nel ridurre al minimo il numero di versioni di macchine da gestire e implementare per ridurre i costi e le necessità organizzative. Vantaggi per il global player: l'azienda può impiegare il personale o le macchine in diverse sedi e realizzare i prodotti secondo gli stessi standard di processo e la medesima qualità in tutto il mondo. Così facendo, nelle regioni interessate vengono implementate le architetture di sicurezza, anche se localmente i requisiti vigenti per la sicurezza sono minimi o addirittura inesistenti. La diffusione internazionale attiva di utenti finali, aziende che si occupano di integrazioni di sistemi e fornitori comporta una lenta e progressiva uniformazione degli standard locali - questo vantaggio del collegamento globale è stato finora trascurato.
Il prerequisito importante per gli standard di sicurezza consiste in una concezione uniforme a livello internazionale del concetto di sicurezza e delle condizioni che rendono una macchina o un processo sicuri. Con la qualifica CMSE® - Certified Machinery Safety Expert - Pilz ha creato uno standard internazionale in termini di formazione nell'ambito della sicurezza. Unitamente a TÜV NORD, Pilz ha creato questa qualifica nel 2013. Oggi, questo programma di formazione diffonde in ben 22 paesi vaste conoscenze su tutto il ciclo di vita delle macchine.

Il nuovo ruolo dell'uomo
La norma DIN V 19233 [1972] fornisce la seguente definizione di automazione: "attrezzaggio di un dispositivo affinché quest'ultimo funzioni senza l'interazione totale o parziale dell'uomo".
A quei tempi, l'automazione ideale consisteva nella sostituzione dell'uomo e nella sua conseguente esclusione dai capannoni delle fabbriche. Nel frattempo, l'idea di avere una fabbrica priva di uomini si è dimostrata un concetto superato. Con l'aumento della complessità risulta chiaro che l'uomo è superiore alle macchine sotto diversi aspetti. Per una produzione intelligente l'uomo è indispensabile, poiché a differenza delle macchine l'uomo è in grado di valutare le situazioni in modo autonomo e autarchico e prendere le relative decisioni.
L'uomo deve rimanere in produzione e i posti di lavoro devono essere adattati all'età e alla qualifica dei singoli dipendenti. Ad esempio, in stretta collaborazione con gli operatori, i robot svolgono funzioni fisicamente gravose o particolarmente monotone mentre l'uomo si può dedicare a compiti più preziosi. In questo modo, l'automazione può rispondere ai quesiti posti dalla variazione demografica.

In futuro non si parlerà più di cooperazione bensì di collaborazione, cioè in proporzioni sempre maggiori di lavoro congiunto tra uomo e macchina. In molti ambiti ciò significa che l'uomo si avvicinerà sempre di più alla macchina o che l'uomo e la macchina svolgeranno contemporaneamente una funzione e condivideranno la zona di lavoro, dove ognuno potrà sfruttare i propri punti di forza. Più stretta è la collaborazione tra uomo e macchina, più importante diventa il tema della sicurezza. Solo se la sicurezza è sempre garantita, l'uomo sarà pronto a lavorare con il suo "collega robot".

Queste nuove forme di collaborazione e il nuovo ruolo svolto dall'uomo richiedono meccanismi di sicurezza nuovi e dinamici, grazie ai quali non è più necessario arrestare immediatamente i robot se una persona si muove nella stessa zona di lavoro; i robot possono continuare a funzionare a velocità ridotta (e quindi meno pericolosa) e per il futuro, si ipotizza che i robot saranno in grado di gestire strategie alternative. Attuatori e sensori intelligenti dei sistemi distribuiti rileveranno sempre più le funzioni dei sistemi di comando e controllo e porteranno ad una migliore interazione tra i moduli stessi della macchina oppure tra uomo e macchina. I sistemi di sicurezza per il controllo dei movimenti, abbinati in maniera sicura e sincronizzata al protocollo Ethernet real-time, gestiscono già funzioni di controllo e supervisione. Anche i sistemi intelligenti, come il primo sistema di visione di sicurezza SafetyEYE per il controllo 3D degli spazi e il sistema di misurazione e sicurezza con telecamera PSEnvip aprono la strada verso i sensori intelligenti.

La molteplicità di forme di collaborazione tra uomo e macchina si rispecchia anche nell'offerta di soluzioni a livello di sicurezza. Non è possibile fare una valutazione approssimativa della sicurezza di un sistema robotizzato o della tecnica di sicurezza utilizzata, ogni applicazione richiede una valutazione specifica della tecnica di sicurezza. La collaborazione sicura tra uomo e macchina è il risultato dell'interazione di svariati elementi: condizioni generali normative, conseguente complessa analisi del rischio, scelta di un robot con le relative funzioni di sicurezza, scelta degli appropriati componenti aggiuntivi di sicurezza ed infine validazione.

Il valore della sicurezza
La considerazione della sicurezza cambia: la sicurezza non viene più percepita come un onere normativo che si contrappone agli obiettivi del triangolo magico. Una sicurezza perfetta rappresenta oggi il presupposto per una produzione efficiente e disponibile.
La digitalizzazione, ad esempio, rappresenta un importante fattore per il futuro dell'automazione. Tuttavia, se la sicurezza dell'uomo, della macchina o dei dati viene messa in pericolo da possibili anomalie, il mercato non accetterà la digitalizzazione. Nelle raccomandazioni di implementazione indirizzate al governo federale, il comitato di ricerca ha definito la sicurezza come un fattore determinante per il successo. Pilz aveva posto l'attenzione su questo aspetto. Senza sicurezza, intesa come Safety e Security, Industrie 4.0 fallirà.
In qualità di fornitrice di soluzioni di sicurezza Pilz si impegna affinché l'obiettivo "luogo di lavoro sicuro" venga riconosciuto in tutto il mondo. La globalizzazione favorisce la definizione di standard uniformi. Dove c'è automazione gli standard di sicurezza sono più elevati. La sicurezza diventa un valore aziendale: la qualità degli standard di sicurezza consente alle aziende di trarre importanti benefici e contraddistinguersi dalla concorrenza.

Il ruolo dell'uomo nella Smart Factory viene ridefinito per rendere la produzione migliore e più efficiente, in considerazione della qualità auspicata. Oggi non si parla più di sostituzione bensì di collaborazione tra uomo e macchina, presupponendo che sia garantita la sicurezza delle persone.
Le soluzioni di automazione del futuro dovranno tenere in considerazione l'aspetto della sicurezza fin dall'inizio. La sicurezza non deve essere intesa solo come hardware, ma come funzione che va ben oltre la semplice valutazione tecnica.
 

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