Cos’è l’Industry4.0
Ormai da molti anni, in tutto il mondo, si parla di industria 4.0: si tratta di un processo supportato da azioni politiche globali che mira a creare un’industria del tutto rinnovata e più competitiva, grazie alle nuove tecnologie industriali, in grado di trasformare le aziende in sistemi connessi e automatizzati. Entrano così in gioco una serie di tecnologie fondamentali per arrivare alla completa digitalizzazione della fabbrica del futuro: Big Data, Cloud Computing, Intelligenza Artificiale, Internet of Things sono solo alcune delle realtà che già si ritrovano nelle aziende più evolute e che presto ne caratterizzaranno la quasi totalità. Ovviamente questa rivoluzione deve portare con sè vantaggi in termini di produttività e, per far sì che ciò avvenga, occorre adottare delle best practice ben definite.
Industry 4.0: Le best practice per aumentare la produttività nell’industria
In ottica Industria4.0, aumentare la produttività diminuendo downtime e costi è la parola d’ordine, e riguarda soprattutto l’organizzazione dell’OT, la Operational Technology, ovvero la Information Technology (IT) applicata ai sistemi nei reparti di produzione e nelle utility: occorre essere connessi, ma prima ancora efficienti, efficaci e produttivi senza che necessariamente si abbiano anche corrispondenti aumenti di costi e budget IT.
Si può fare Industria4.0, e si deve operare digitalizzando i processi: definendo sistemi di change management, avviando la semplificazione, revisione e digitalizzazione dei processi, e intervenendo sulla loro automatizzazione e disponibilità e, infine, assegnando ai sistemi la corretta priorità, in base alla criticità.
Qui di seguito oltre al dettaglio sui punti indicati, mi permetto di indicare, prima ancora della iper-connessione, la necessità di mettere mano alla struttura dei sistemi in fabbrica proprio per prepararli ai dettami di Industria4.0. e l
Ecco allora la necessità di parlare di temi (e soluzioni software) propedeutici per poi procedere alla digitalizzazione: dai sistemi di Change Management, a quelli di Workflow, al software per l’Alta Disponibilità e Fault Tolerance dei sistemi di fabbrica, passando dai tradizionali sistemi HMI/SCADA ed Historian, big-data ed analytics.
Change e configuration management
I processi di change management possono ridurre il downtime dei sistemi di automazione, anche del 70% (ed alcuni esempi lo possono anche dimostrare).
Change Management vuol dire più cose e può richiedere interventi di natura diversa.
In primo luogo richiede interventi di carattere organizzativo:
- definire il processo di change management,
- rivisitare tutti i cambiamenti con un team coinvolto
- definire un piano di intervento rapido e sicuro di ripristino di situazione stabile se insorgono problemi.
Il change management deve anche prevedere le linee guida da rispettare per i sistemi IT/OT in produzione. In particolare la garanzia che qualunque variazione tecnologica (software applicativo, hardware, firmware, sistema operativo, …) venga apportata ai sistemi di controllo, PLC, Robot, automazione e supervisione, possa essere testata, tracciata e univocamente utilizzata, in direzione di strategie DevOps.
Naturalmente per consentire interventi efficaci, può essere necessario anche l’utilizzo di sistemi di change e configuration management (CMS) pensati per la OT.
In ogni impianto ci sono componenti critici del sistema di automazione e controllo e può succedere che un PLC o un computer non funzionino più, o si verifichi un crash di disco e non si sappia quale sia la versione di un’applicazione in esecuzione nel sistema quando si verifica un fermo impianto/macchina.
Inoltre (per non aggiungere in questo articolo anche il tema Industrial Cyber Security), in questi ultimi tempi abbiamo visto esempi di come anche i sistemi di fabbrica siano stati raggiunti da malware e ransomware che hanno bloccato PC e Server in fabbrica, bloccando gli impianti.
Il downtime assume allora una nuova, drammatica dimensione.
Senza la presenza di un meccanismo che sia parte dell’intera fase di manutenzione, la ripartenza dell’applicazione può essere difficile e costosa.
Basterebbe questa sola ragione per dichiarare il change management critico per i sistemi PLC/HMI/SCADA.
Molti utenti possono perdere infatti ore o giorni di lavoro a causa della mancanza un backup aggiornato ed affidabile dell’applicazione corrente.
Provate a chiedervi:
- quanti e quali sono i PLC che controllano il processo di produzione?
- Un PC con uno SCADA critico viene utilizzato da diversi operatori su più turni?
- I programmi di PLC e PC-SCADA sono salvati in un luogo sicuro e protetto?
- I back-up vengono tenuti aggiornati?
- Abbiamo mai provato a far una ripartenza, un recovery da questi back-up?
- Le versioni sono sotto controllo per aggiornamenti e variazioni alla configurazione?
- Potete ripartire in tempi brevi in caso di errori, incidenti, anomalie e rotture che impongano di ricaricare il software sui dispositivi (PLC, PC, ecc.)?
- Quanto tempo serve a trovare, identificare e ricaricare la corretta versione del software per correggere il problema e fare ripartire la produzione?
- E quanto viene a costare una fermata e la mancata produzione?
Un efficace sistema configuration management (come MDT Autosave) che disponga di Plug-in avanzati per la maggior parte dei PLC, Pannelli, SCADA-HMI, Robot, CNC-DNC, presenti sul mercato, permette di gestire la configurazione di dispositivi di automazione ed il software applicativo: mette a disposizione diverse funzionalità, quali la notifica di eventuali variazioni al sistema, il controllo da remoto ed in automatico dei dispositivi collegati; gestisce eventuali ripartenze delle versioni di software su PLC e PC in modo ordinato ed integrato e fornisce l’audit trail delle variazioni secondo protocolli di convalida, in accordo a GAMP, Annex11, 21CFRPart11 e Sox.
Digitalizzare con un sistema di Work Process Management
Il secondo punto da considerare per ridurre il downtime è la semplificazione dei processi.
Semplificare i processi è la base della strategia produttiva Lean Production ed in particolare della metodologia Six Sigma.
Spesso nel muoversi verso la gestione lean, le aziende operano progetto per progetto.
Six Sigma dà l’opportunità di controllare le variazioni e i conseguenti miglioramenti apportati. Con un controllo automatizzato dei processi con Work Process Management, le aziende possono ridurre i problemi di downtime e di conseguenti mediocri lavorazioni nel medio lungo termine.
Molte iniziative lean partono ponendo attenzione ai processi manuali.
Questo esercizio consente di familiarizzare con la definizione, documentazione ed analisi dei processi.
Digitalizzando i processi (ovvero descrivendoli con strumenti informatici) si accresce l’efficacia dei processi stessi e si diminuisce l’errore, il tempo necessario e le difficoltà per l’implementazione e la successiva gestione e manutenzione del sistema di Work Process Management: il personale addetto sarà in grado di gestire in modo semplice le variazioni ai processi ed eliminare fonti di errore umano.
Con un sistema di Work Process Management (come ad esempio WorkFlow di GE Digital) si possono impostare lavorazioni più snelle e tenere attiva la gestione dell’imprevisto, gestire i processi in modo sicuro, semplice e documentato, tenendo sotto controllo le non conformità, azioni correttive, istruzioni operatore (SOP-Standard Operating Procedure), campionamenti, test di qualità ed eventuali rilavorazioni, set-up e configurazione di macchine ed impianti, ottimizzazione di lavorazioni e ricerca guasti.
In pratica consente di ridurre la variabilità di costi e qualità, raggiungendo un nuovo livello di eccellenza operativa, permettendo agli utenti più e meno esperti di digitalizzare con un unico strumento i processi operativi manuali e automatici, acquisendo dati di processo, tracciabilità e qualità da tutti i sistemi per ridurre errori, fermi impianto, sprechi e ritardi.
Le aziende possono adottare un sistema di gestione che tiene conto dell’eccezione, gestire la produzione e ottenere risultati sulla base di eventi e dati certi, valorizzando i sistemi DCS, SCADA, MES, HMI ed ERP esistenti.
Qui di seguito riporto solo alcuni degli scenari miglioratici che si ottengono con l’implementazione di un sistema di Workflow:
- Istruzioni-Operatore di lavorazione /SOP – con una guida che accompagna gli operatori passo-passo: questo scenario garantisce, tramite l’immissione convalidata dei dati, automatica o manuale, la conformità della produzione a processi definiti
- Lean Manufacturing con “Standard Work” elettronico – si possono stabilire relazioni grafiche fra i processi di lavorazione e le SOP esistenti e monitorare sempre nuove procedure per il miglioramento continuo
- Set-up Macchina e configurazione della produzione – gli operatori possono seguire passo-passo la procedura per configurare una macchina o una ricetta
- Formazione e Funzioni di Virtual Trainer – i processi perfezionati dagli operatori più esperti sono digitalizzati in formati utilizzabili dagli altri addetti, consentendo ai nuovi operatori esercitazioni su SOP e attività di produzione
- Controllo della qualità: non conformità, rilavorazioni e quarantena – l’attivazione automatica dei flussi di lavorazione associati alle non conformità consente alle aziende di gestire al meglio le iniziative di quarantena e richiamo, con coordinamento e gestione dei lotti fuori specifica
- Gestione di allarmi, azioni correttive ed eccezioni – questo scenario permette di reagire immediatamente, in modo automatico e dinamico, agli allarmi e alle deviazioni dal processo adottando le giuste azioni correttive e non una improvvisata gestione degli eventi eccezionali
- Ricerca dei guasti (Troubleshouting): riparazione delle attrezzature e dei prodotti in lavorazione –la ricerca è guidata verso la causa primaria e la soluzione dei problemi di produzione, migliorando in tal modo sia la disponibilità, sia la conformità.
Digitalizzare ed Automatizzare i processi
Le applicazioni di automazione, supervisione e controllo impianti e processo di produzione rimangono basate su software di acquisizione dati e di loro memorizzazione (HMI/SCADA ed Historian), per la tracciabilità e compliance, soprattutto in settori regolamentati come quelli energetici, alimentare, farmaceutico, ecc.
ServiTecno, distribuisce e supporta in Italia da tempo i prodotti software di GE Digital per automazione, controllo e Plant Intelligence (intesa come business intelligence sui dati di impianto e produzione), ed ha annunciato nuove versioni di HMI/SCADA iFIX ed Historian.
Oltre alla ormai tradizionale affidabilità e compliance per applicazioni in tutti i settori industriali, la release include nuove importanti funzionalità che arricchiscono ulteriormente quelle delle versioni precedenti. Tra queste la più potente è l’interfaccia per Historian (lo storicizzatore di variabili industriali più diffuso) che consente agli utenti di accedere e visualizzare i dati storicizzati con estrema facilità, associando tali dati ad animazioni e grafici. Inoltre, grazie ad Historian Analysis, permette di avere anche Analytics nelle pagine grafiche utilizzando non solo i dati real-time ma anche i dati storici. Il tutto ai fini di efficace tracciabilità e Troubleshouting.
iFIX permette potenti chart di analisi dati e dashboard per valutare gli intervalli temporali relativi ai dati grazie ad una migliore qualità dei grafici consentendo di utilizzare interfaccia UX secondo i più moderni ed attuali criteri di ergonomia dei sistemi. Questo ne fa un vero e proprio strumento “Analytical SCADA”
Alta disponibilità e Fault Tolerance: automatizzare e semplificare
Una volta definite le priorità e budget si possono assegnare oculatamente le risorse.
Onde prevenire i downtime, si possono stabilire livelli di disponibilità, i livelli di servizio e i requisiti di DR disaster recovery per ciascun sistema, allocando risorse per l’alta disponibilità (High Availability), secondo la stratificazione dei sistemi (virtuali) con un software per alta disponibilità fino alla Fault Tolerance.
Il software EverRun di Stratus Technologies è una soluzione che protegge le reti, sistemi e dati in singolo e multiplo workload. Utilizzando hardware e software standard di mercato (Intel) opera in ambienti Windows Server e Linux, sincronizza due server standard in un singolo ambiente operativo per una completa ridondanza.
Il software garantisce tale protezione poiché rileva in automatico qualunque errore con completo monitoraggio di sistemi, network e disk I/O; replica i dati e ha un automatic failover per applicazioni critiche quando necessario, senza intervento di personale IT.
Il rilevamento di errori e la conseguente risposta automatica riducono la possibilità di errori umani che possono ritardare il ripristino del sistema ed elimina il downtime, intervenendo a risolvere i problemi prima che causino interruzione di servizio.
Un sistema in High Availability come EverRun si deve auto-mantenere, senza richiedere interventi IT: una volta configurato, può essere messo in uso in pochi minuti e continuare ad operare nel tempo, supportare il concetto di stratificazione dei sistemi virtualizzati offrendo distinti livelli di disponibilità, con la possibilità di utilizzare il livello di protezione adatto per ogni applicazione e di poterli gestire tutti tramite un’unica interfaccia.
Per definire la corretta protezione da garantire ai sistemi informatici di automazione, controllo, telecontrollo e supervisione è quindi importante mappare le attività e le priorità dei sistemi, la loro appartenenza ad uno dei livelli di disponibilità in base ai requisiti di allineamento, alle necessità dell’impianto ed al business dell’Azienda.
Conclusioni
Per rimanere competitive nell’attuale situazione di mercato globale, le Industrie di produzione devono restare costantemente sintonizzate sulle richieste di continua evoluzione che provengono dai loro Clienti e nel contempo devono fare di tutto per contenere i costi compatibili con specifiche di qualità, standard e normative.
Molte Aziende mettono in atto procedure di produzione snella per ridurre gli sprechi in produzione, ma si accorgono che ciò non è sempre sufficiente: un punto fondamentale è riuscire a essere costantemente innovativi nelle procedure, nel loro sviluppo ed adozione, nell’operatività e nel training agli operatori. In una parola: nell’eccellenza produttiva.
E questo, come si è visto, vuol dire aiutare tutti ad operare al meglio, evitare di perdere tempo a cercare informazioni che ci sono, spesso poco accessibili, nascoste chissà dove; correggere dette informazioni e poi lasciarne una traccia affidabile e renderle soprattutto sempre disponibili, raggiungibili al momento dell’esigenza.
Quindi, più tempo per pensare ed innovare: migliorare i processi con nuove idee, pratiche e funzionali ai processi di gestione e produzione, come richiesto da strategie di Industria4.0.