La produzione intelligente è un'evoluzione tecnologica emergente della produzione tradizionale volta a ottimizzare ogni fase del processo produttivo. I sensori ricoprono un ruolo fondamentale nella logistica della produzione intelligente in sottosettori quali l'approvvigionamento, la produzione, la distribuzione e il fuori produzione.
Sono disponibili svariati sensori utilizzati in ogni fase del ciclo di vita di un prodotto. Questo articolo presenta alcuni dei sensori più diffusi utilizzati nelle diverse fasi del processo di produzione intelligente.
Monitoraggio intelligente per approvvigionamento, distribuzione e fuori produzione
Il settore della logistica della supply chain si basa molto sulla gestione efficiente di grandi quantità di singoli componenti, pacchetti e dispositivi di archiviazione. La tecnologia di produzione intelligente è all'avanguardia nell'adozione di sistemi che consentono il monitoraggio intelligente di questa vasta gamma di elementi.
Ad esempio, un aereo Boeing 777 contiene oltre 3 milioni di singoli componenti forniti da oltre 500 fornitori. Per produrre in modo efficiente un Boeing 777, la gestione fluida di milioni di componenti può avvenire solo con l'ausilio di grandi e accurati set di dati che si basano sul monitoraggio automatizzato di ogni componente all'interno di un magazzino. A tale scopo, I tag e i transponder RFID sono utilizzati come forma di "codice a barre moderno" che consente di monitorare grandi quantità di componenti lungo tutta la supply chain.
Tipi di tag di monitoraggio
I tag RFID, o tag di identificazione a radiofrequenza, sono dispositivi di identificazione wireless a basso costo che possono essere utilizzati per monitorare l'inventario lungo tutta la supply chain. Nelle applicazioni di produzione intelligente, i lettori di tag RFID possono essere infrastrutture fisse che operano in centri di approvvigionamento come le banchine di carico. Inoltre, i lettori RFID possono essere dispositivi portatili. I tag RFID possono essere letti passivamente con questi dispositivi fino a 10 metri di distanza, consentendo il monitoraggio automatico e rapido di pacchi, bobine di prodotti o persino singoli componenti.
Esistono due tipi di tag RFID:
- • Passivi, che non richiedono una fonte di alimentazione
- • Attivi, che richiedono una fonte di alimentazione
I tag RFID attivi possono essere rilevati a una distanza massima di 100 metri dal dispositivo sensore RFID. Entrambi i tipi possono essere rilevati senza linea di vista e attraverso gli oggetti e il loro costo può essere inferiore a 10 centesimi l'uno.
I tag NFC, acronimo di Near Field Communication, sono un sottoinsieme delle tecnologie RFID in grado di memorizzare e trasmettere diversi tipi di dati. Possono essere utilizzati per applicazioni di autenticazione dei prodotti, tuttavia in genere non sono utilizzati per il tracciamento dei prodotti. I tag NFC possono invece essere utilizzati per convalidare le informazioni sul prodotto e fornire dati aggiuntivi sul prodotto ai sistemi informatici di produzione intelligente. Per ulteriori informazioni sulla differenza tra RFID e NFC, leggere RFID vs NFC: Difference Between RFID and NFC Explained.
I sensori RFID e NFC sono diventati essenziali per la tracciabilità automatizzata dei prodotti nella tecnologia di produzione intelligente. Consentono di tracciare i prodotti dal punto di produzione al punto di utilizzo nelle supply chain manifatturiere, nonché dalla post-produzione al punto di vendita e ben oltre, fino alla fine del ciclo di vita di un prodotto.
6 tipi di sensori utilizzati nella produzione
L'ampiezza del settore della produzione nella produzione intelligente è notevole e può essere estremamente complessa. Di conseguenza, esiste un'ampia gamma di sensori utilizzati nei sistemi di produzione intelligente specializzati. Possono essere presenti nei progetti di macchinari su misura, nelle reti di produzione e persino negli impianti di produzione. Ecco un elenco di alcuni dei sensori più comuni presenti nei sistemi di produzione:
I sensori di temperatura sono spesso utilizzati in settori in cui è necessario rispettare temperature critiche per la corretta applicazione del prodotto, come quello petrolchimico, farmaceutico, alimentare, medico e della produzione di materie prime. Ad esempio, le lattine di alluminio di largo consumo hanno spesso un rivestimento in plastica alimentare all'interno che deve essere applicato a temperature precise per aderire correttamente alla struttura di alluminio.
I sensori effetto Hall sono comunemente utilizzati per applicazioni di conteggio, in cui un magnete è fissato a un componente mobile della macchina. Quando il magnete si trova in presenza di un sensore effetto Hall, il sensore ne rileva la presenza e fornisce dati al controllore della macchina. Ad esempio, in un'etichettatrice di bottiglie rotante, la posizione del mandrino delle etichette può essere monitorata e regolata attivamente in base all'ingresso magnetico del sensore effetto Hall, consentendo l'applicazione automatica continua delle etichette.
I sensori a infrarossi vengono utilizzati per monitorare l'emissione di infrarossi degli oggetti, in modo da rilevare a distanza i dati sulla temperatura, l'analisi della composizione dei gas, la riflettività degli oggetti e la levigatezza della superficie. Ad esempio, i sensori a infrarossi possono essere utilizzati per monitorare la composizione del gas in applicazioni di saldatura complesse, come la saldatura del titanio, dove la presenza di gas indesiderati può essere catastrofica per il processo di produzione.
I sensori di prossimità sono utilizzati per rilevare la vicinanza del sensore a un oggetto. I sensori di prossimità sono ampiamente utilizzati nelle applicazioni di produzione intelligente in cui le macchine automatizzano le azioni di produzione. Ad esempio, i macchinari di posizionamento (pick-and-place machine) utilizzati nella produzione di elettronica prelevano singoli componenti da una posizione e li collocano in una destinazione precisa. Il sistema di controllo di un macchinario di posizionamento può contenere dei sensori di prossimità come mezzo per informare l'utensile della vicinanza al componente al momento del prelievo e alla destinazione al momento del posizionamento.
Gli accelerometri possono essere utilizzati in molteplici sistemi di produzione intelligente, come il controllo dei motori, l'antifurto, il rilevamento tocco, l'inclinazione, l'orientamento degli oggetti, la dinamica delle macchine e altro ancora. Ad esempio, la testa dell'utensile di una fresatrice CNC a 5 assi conterrà probabilmente diversi accelerometri per garantire l'esatto posizionamento 3D dell'utensile durante il processo di fresatura.
I sensori di livello sono utilizzati per comprendere i livelli dei fluidi nei contenitori di distribuzione e stoccaggio dei fluidi. Nei settori della produzione intelligente che utilizzano i fluidi, la capacità di comprendere la quantità di fluido utilizzata può essere essenziale per garantire che un processo funzioni come previsto. Ad esempio, gli impianti di produzione di semiconduttori utilizzano centinaia di fluidi diversi, dagli impasti di plastica ai solventi di incisione altamente volatili. Questi fluidi devono essere gestiti in conformità alle specifiche procedurali. I sensori di livello possono essere utilizzati per comprenderne il tasso di utilizzo, le quantità di smaltimento necessarie e la presenza in un sistema contenente fluidi.
Sensore di produzione intelligente nell'Industria 4.0
La tecnologia dei sensori intelligenti nei sistemi di produzione può variare notevolmente da un settore all'altro ma, a prescindere dall'applicazione, le informazioni che forniscono sono sempre di fondamentale importanza per il processo di produzione. Sebbene i sensori per la produzione intelligente possano variare in termini di costo, dimensioni, tecnologia e utilizzo, essi ricoprono un ruolo fondamentale nella transizione dalla produzione tradizionale alla produzione intelligente. I dati che forniscono consentono ai moderni sistemi di controllo e alla data science di ottimizzare i processi produttivi in tutto il mondo.
